Question

【題目】傳送帶被廣泛應(yīng)用與各行各業(yè)，由于不同的物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)不同，物體在傳送帶上的運(yùn)動情況也有所不同。如圖所示，一傾斜放置的傳送帶與水平面的傾角，在電動機(jī)的帶動下以v=2m/s的速率順時(shí)針方向勻速運(yùn)行。M、N為傳送帶的兩個(gè)端點(diǎn)，MN兩點(diǎn)間的距離L=7m。N端有一離傳送帶很近的擋板P可將傳送帶上的物塊擋住。在傳送帶上的O處先后由靜止釋放金屬塊A和木塊B，金屬塊與木塊質(zhì)量均為1kg，且均可視為質(zhì)點(diǎn)，OM間距離LOM=3m。g取10m/s2，傳送帶與輪子間無相對滑動，不計(jì)輪軸處的摩擦。

（1）金屬塊A由靜止釋放后沿傳送帶向上運(yùn)動，經(jīng)過到達(dá)M端，求金屬塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)。

（2）木塊B由靜止釋放后沿傳送帶向下運(yùn)動，并與擋板P發(fā)生碰撞。已知碰撞時(shí)間極短，木塊B與擋板P碰撞前后速度大小不變，木塊B與傳送帶間的動摩擦因數(shù)。求：

a、與擋板P第一次碰撞后，木塊B所達(dá)到的最高位置與擋板P的距離；

b、經(jīng)過足夠長時(shí)間，電動機(jī)的輸出功率恒定，求此時(shí)電動機(jī)的輸出功率。

Answer 1

【答案】（1）1 （2）a、1m b、8w

【解析】試題分析：（1）金屬塊A在傳送帶方向上受摩擦力和重力的下滑分力，先做勻加速運(yùn)動，并設(shè)其速度能達(dá)到傳送帶的速度v=2m/s，然后做勻速運(yùn)動，達(dá)到M點(diǎn)。

金屬塊由O運(yùn)動到M有即①

且 t1+t2＝t

即 t1+t2＝2 ②

v=at1即 2=at1③

根據(jù)牛頓第二定律有④

由①②③式解得 t1=1s<t=2s 符合題設(shè)要求，加速度a=2m/s2

由①式解得金屬塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ1=1

（2）a．由靜止釋放后，木塊B沿傳送帶向下做勻加速運(yùn)動，其加速度為a1，運(yùn)動距離LON=4m，第一次與P碰撞前的速度為v1

與擋板P第一次碰撞后，木塊B以速度v1被反彈，先沿傳送帶向上以加速度a2做勻減速運(yùn)動直到速度為v，此過程運(yùn)動距離為s1；之后以加速度a1繼續(xù)做勻減速運(yùn)動直到速度為0，此時(shí)上升到最高點(diǎn)，此過程運(yùn)動距離為s2。

因此與擋板P第一次碰撞后，木塊B所達(dá)到的最高位置與擋板P的距離

b．木塊B上升到最高點(diǎn)后，沿傳送帶以加速度a1向下做勻加速運(yùn)動，與擋板P發(fā)生第二次碰撞，碰撞前的速度為v2

與擋板第二次碰撞后，木塊B以速度v2被反彈，先沿傳送帶向上以加速度a2做勻減速運(yùn)動直到速度為v，此過程運(yùn)動距離為s3；之后以加速度a1繼續(xù)做勻減速運(yùn)動直到速度為0，此時(shí)上升到最高點(diǎn)，此過程運(yùn)動距離為s4。

木塊B上升到最高點(diǎn)后，沿傳送帶以加速度a1向下做勻加速運(yùn)動，與擋板P發(fā)生第三次碰撞，碰撞前的速度為v3

與擋板第三次碰撞后，木塊B以速度v3被反彈，先沿傳送帶向上以加速度a2做勻減速運(yùn)動直到速度為v，此過程運(yùn)動距離為s5；之后以加速度a1繼續(xù)做勻減速運(yùn)動直到速度為0，此時(shí)上升到最高點(diǎn)，此過程運(yùn)動距離為s6。

以此類推，經(jīng)過多次碰撞后木塊B以2m/s的速度被反彈，在距N點(diǎn)1m的范圍內(nèi)不斷以加速度a2做向上的減速運(yùn)動和向下的加速運(yùn)動。

木塊B對傳送帶有一與傳送帶運(yùn)動方向相反的阻力

故電動機(jī)的輸出功率

解得P8W