传送带模型和滑块模型(2)

2019-06-05 11:22

总时间

(b)若 末端速度 用时

,A达到

后相对传送带向下滑,

,到达

时间

2 倾斜的传送带

情景一:如图4(a)所示,传送带顺时针匀速运

行,且足够长.现将物体轻轻放在传送带上的A 端,

物体经过一段时间运动到另一端B 点. 分析:将物块轻轻放在传送带上后,物块所受滑 动摩擦力方向沿斜面向下,受力情况如图3(b)所 示,物块将做匀加速直线运动.当速度达到v 后,如 果mgsinθ>f,将继续向下加速运动,直到运动至B 点.如果mgsinθ ≤f,物块将随传送带一起匀速运 动至B 点,物块受力情况如图4(b)所示.

图4

二、滑块初速为0,传送带做匀变速运动

[例3]将一个粉笔头轻放在以2m/s的恒定速度运动在足够长C A B 的水平传送带上后,传送带上留下一条长度为4m的划线。若使

该传送带仍以2m/s的初速改做匀减速运动,加速度大小恒为

1.5m/s2,且在传送带开始做匀减速运动的同时,将另一粉笔头(与传送带的动摩擦因数和第一个相同)轻放在传送带上,该粉笔头在传送带上能留下一条多长的划线?

解析:在同一v-t坐标图上作出两次划线粉笔头及传送带的

v 速度图象,如图所示。第一次划线。传送带匀速,粉笔头匀加

传送带 速运动,AB和OB分别代表它们的速度图线。速度相等时(Bv0 点),划线结束,图中

的面积代表第一次划线长度

,即B点坐标为(4,2),粉笔头的。

v1 0 粉笔头 t t1 t2 t3

加速度

第二次划线分两个AE代表传送带的速度图线,它的加速度为

可算出E

点坐标为(4/3,0)。OC代表第一阶段粉笔头的速度图线,C点表示二者速度相同,

即C点坐标为(1,0.5)该阶段

粉笔头相对传送带向后划线,划线长度。等速后,粉笔头

超前,所受滑动摩擦力反向,开始减速运动, 由于传送带先减速到0,所以后来粉笔头一直匀减速至静止。CF代表它在第二阶段的速度图线。可求出F点坐标为(2,0)此阶段粉笔头相对传送带向前划线,长度

。可见粉笔头

相对传送带先向后划线1m,又折回向前划线1/6m,所以粉笔头在传送带动能留下1m长的划线。

【例题4】倾角为θ的传送带AB 段足够长,且长 为L,以匀速率v沿顺时针方向运行,如图6所示.若 将一个质量为m 的小物块轻轻放在传送带的A 端. 若物块与传送带间的滑动摩擦因数为μ,则把物块 从A 端运动到B 端,电动机为此而多做的功是多

少?(不计轮轴处的摩擦)

解:设物块做匀加速运动的加速度为a,由牛顿 运动定律得到

μmgcosθ-mgsinθ=ma a=g(μcosθ-sinθ)

加速阶段的位移为

x1=v2 2a

传送带在此时间内通过的位移为

x2=v t1=v2 a

此过程产生的热量

Q=f(x2-x1)=f v2 2a = μmgv2cosθ 2g(μcosθ-sinθ)

物块从B 点到A 点机械能的增加量为 ΔE=mv2

2 +mgLsinθ

把物块从B端运动到A 端电动机为此而多做的功是 W =Q+ΔE= μmgcosθv2

2g(μcosθ-sinθ)+mv2 2 +mgLsinθ

点评:处理倾斜传送带问题,也要先对物体进行 受力分析,再判断摩擦力的大小和方向.这类问题特 别要注意,若传送带匀速运行,则不管物体的运动状

态如何,物体与传送带间的摩擦力都不会消失.三、传送带匀速运动,滑块初速与传送带同

[例4]如图所示,AB是一段位于竖直平面内的光滑轨道,高度为h,末端B处的切线方向水平。一个质量为m的小物体P从轨道顶端A处由静止释

A 放,滑到B端后飞出,落到地面上的C点,轨迹如图中虚线BC所示。已知它落地时相对于B点的水平位移OC=l。现在轨道下方紧贴B点安一水平传送带,传送带的右端与B距离B 为l/2。当传送带静止时,让P再次从A点由静止释放,它离开轨道并在传送带上滑行后从右端水平飞出,仍然落在地面

C 的C点。当驱动轮转动带动传送带以速度v匀速向右运动时

(其它条件不变)。P的落点为D。不计空气阻力。

(1)求P与传送带之间的动摩擦因数μ。

(2)求出O、D间距离S随速度v变化函数关系式

解析:这是一道滑块平抛与传送带结合起来的综合题。(1)没有传送带时,物体离开B点作平抛运动

当B点下方的传送带静止时,物体离开传送带右端作平抛运动,时间仍为t,有

由以上各式得

由动能定理,物体在传送带动滑动时,有

(2)当传送带的速度

时,物体将会在传送带上作一段匀变速运动。若尚未

到达传送带右端,速度即与传送带速度相同,此后物体将做匀速运动,而后以速度v离开传送带。v的最大值

为物体在传送带动一直加速而达到的速度。

把μ代入得

。物体将以

离开传送带,得O、D距离

S= 当

,即

时,物体从传送带飞出的速度为v,

综合上述结果S随v变化的函数关系式

求解本题的关键是分析清楚物体离开传送带的两个极值速度:在传送带上一直匀减速至右端的最小速度

,及在传送带上一直匀加速至右端的最大速度

。以此把传送带速度

v划分为三段。才能正确得出S随v 的函数关系式。

四、传送带匀速运动,滑块初速与传送带速度方向相反

[例5]如图所示,一水平方向足够长的传送带以恒定的速度 带右端一与传送带等高的光滑水平面。一物体以恒定的速率 经过一段时间又返回光滑水平面,速率为

A、只有 B、 若 C、若

= > <

时才有 ,则 ,则

= =

=

=

沿顺时针方向传动,传送沿直线向左滑向传送带后,

。则下列说法正确的是:

D、 不管 多大,总有

解析:滑块向左运动时所受滑动摩擦力必然是向右。返回时开始阶段滑块速度小于传送带速度,所受摩擦力仍向右,滑块向右加速。若它能一直加速到右端,速度 提是传送带速度一直大于滑块速度,即

。若

<

=

,前

,则返回加速过程中,

<

到不了最右端滑块速度就与传送带速度相等了,之后以 时,

组合类的传送带问题

速度匀速到达右端,即

=

,所以正确选项为B、C。

1.如图所示的传送皮带,其水平部分AB长sAB=2m,BC与水平面夹角θ=37°,长度sBC


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