Question

【題目】如圖所示，一水平的淺色傳送帶長32m，傳送帶上左端放置一煤塊（可視為質點）。初始時，傳送帶與煤塊都是靜止的，煤塊與傳送之間的動摩擦因數為0.2，從某時刻起，傳送帶以4m/s2的加速度沿順時針方向加速運動，經一定時間t后，馬上以同樣大小的加速度做勻減速運動直到停止。最后，煤塊恰好停在傳送帶的右端，此過程中煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡（g=10m/s2）。求：

(1)傳送帶的加速時間t；

(2)當煤塊停止運動時，煤塊在傳送帶上留下黑色痕跡的長度。

Answer 1

【答案】(1)3s；(2)16m

【解析】

(1)煤塊能受到的最大靜摩擦力fm=μmg，對應最大加速度

am=μg=2m/s2＜a=4m/s2

所以兩物體的運動情景可由圖表示

研究煤塊運動的全過程

解得

t2=4s

則

v1=amt2=8m/s

研究皮帶的運動0－t1時間內，v=at1，t1－t2時間內

v1=v－a(t2－t1)

可知

t=t1=3s，v=12m/s

(2)0－t2時間內，煤塊相對于皮帶向左滑，皮帶向右內前進的距離

煤塊向右前進的距離

s1=v1t2=12m

黑色痕跡長

ΔL1=s－s1=16m

t1－t2，煤塊相對于皮帶向右滑行，相對距離

則

ΔL1>ΔL2

所以

s=ΔL1=16m