8.如圖所示的傳送皮帶,其水平部分AB長sAB=2m,BC與水平面夾角θ=37°,長度sBC=4m,一質(zhì)量為m=1g的小物體P與傳送帶的動摩擦因數(shù)μ=0.25,皮帶沿A至B方向運行,速率為v=2m/s.若把物體P輕放在A點處,它將被傳送帶送到C點,且物體P不脫離皮帶,求:(sin37°=0.6,g=10m/s2
(1)物體P剛放上傳送帶時對傳送帶的摩擦力;
(2)物體從A點被傳送到C點所用的時間.

分析 (1)根據(jù)摩擦力的計算公式求解滑動摩擦力大小;
(2)根據(jù)牛頓第二定律求出小物塊的加速度,并求出當物塊的速度達到2m/s時的位移,判斷出物體的運動情況,從而求出小物塊從A端被傳送到B端所用的時間.物體在BC段將沿傾斜部分加速下滑,此時P受到的為滑動摩擦力,大小為 μmgcos37°,方向沿傳送帶向上,由牛頓第二定律求出加速度,根據(jù)運動學公式求出時間,三段時間之和即為總時間.

解答 解:(1)物塊P放于傳送帶上后,物塊受重力、支持力和摩擦力作用.根據(jù)摩擦力的計算公式可得:
f=μmg=0.25×1×10-3×10N=2.5×10-3N;
物體對傳送帶的摩擦力方向向左;
(2)P先在傳送帶上滑行一段距離,此時A做勻加速運動(相對地面),直到P與傳送帶勻速運動速度相同為止,此過程P的加速度為a1,則有:
μmg=ma1,
代入數(shù)據(jù)解得:a1=μg=2.5m/s2
P做勻加速運動的時間是:t1=$\frac{v}{{a}_{1}}=\frac{2}{2.5}s=0.8s$,
這段時間內(nèi)P對地的位移是:s1=$\frac{v}{2}{t}_{1}=\frac{2}{2}×0.8m=0.8m$;
當P相對地的速度達到2m/s時,P隨傳送帶一起勻速運動,所用時間為:$\frac{{s}_{AB}-{s}_{1}}{v}=\frac{2-0.8}{2}s$=0.6s;
物塊在傳送帶的BC之間,受到重力、支持力和摩擦力,其中摩擦力沿斜面向上,
由于μ=0.25<tan37°=0.75,P在BC段將沿傾斜部分加速下滑,此時P受到的為滑動摩擦力,大小為 μmgcos37°,方向沿傳送帶向上,由牛頓第二定律有:
mgsin37°-μmgcos37°=ma2
解得:a2=g(sin37°-μcos37°)=4m/s2
P在傳送帶的傾斜BC部分,以加速度a2向下勻加速運動,由運動學公式有:
sBC=vt3+$\frac{1}{2}{a}_{2}{t}_{3}^{2}$,
其中sBC=4m,v=2m/s
解得:t3=1s,
物塊從A到C端所用時間為:t=t1+t2+t3=0.8s+0.6s+1s=2.4s
答:(1)物體P剛放上傳送帶時對傳送帶的摩擦力大小為2.5×10-3N,方向向左;
(2)物體從A點被傳送到C點所用的時間為2.4s.

點評 本題是動力學問題,關(guān)鍵根據(jù)加速度方向與速度方向的關(guān)系,理清物體的運動情況,運用牛頓第二定律和運動學公式求解.

練習冊系列答案
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5.觀察如圖所示的漫畫,圖中司機對乘車人說:“你沒動.”而路邊的小女孩說:“真快!”司機和小女孩對乘車人運動狀態(tài)的描述所選取的參考系分別為( 。
A.地面,地面B.地面,汽車C.汽車,地面D.汽車,汽車

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6.利用萬有引力定律可以測量中心天體的質(zhì)量,通常有兩種方法,例如:測地球質(zhì)量.
(1)測地球的質(zhì)量的第一種方法
英國物理學家卡文迪許,在實驗室里巧妙地利用扭秤裝置,比較精確地測量出了引力常量的數(shù)值,他把自己的實驗說成是“稱量地球的質(zhì)量”.已知地球表面重力加速度為g,地球半徑為R,引力常量為G.若忽略地球自轉(zhuǎn)影響,求地球的質(zhì)量.
(2)測地球的質(zhì)量的第二種方法
月球在地球引力作用下做勻速圓周運動,月球繞地球的運行周期為T,地球與月球兩球心的距離為r,已知引力常量為G.求地球質(zhì)量.

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3.初速為零的勻加速直線運動規(guī)律的一些推論:
(1)質(zhì)點在t,2t,3t,…,nt時刻的速度之比為v1:v2:v3:…:vn=1:2:3:…:n;
(2)質(zhì)點在t,2t,3t,…,nt時間內(nèi)的位移之比為s1:s2:s3:…:sn=$1:{2}_{\;}^{2}:{3}_{\;}^{2}:…:{n}_{\;}^{2}$;
(3)質(zhì)點連續(xù)相等時間內(nèi)位移之比為s:s:s:…:sN=1:3:5:…(2N-1);
(4)質(zhì)點在連續(xù)相等的位移段內(nèi),連續(xù)各段所用的時間之比為$1:(\sqrt{2}-1):(\sqrt{3}-\sqrt{2}):…:(\sqrt{n}-\sqrt{n-1})$.

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3.如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖,繃緊的傳送帶始終保持v=1m/s的恒定速率運行,一質(zhì)量為m=4kg的救災(zāi)物資以初速度為零放在A處,傳送帶對救災(zāi)物資的摩擦力使救災(zāi)物資做勻加速直線運動,隨后救災(zāi)物資又以與傳送帶相等的速率運動.若救災(zāi)物資與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,A、B間的距離l=2m,g取10m/s2
(1)求救災(zāi)物資剛開始運動時所受滑動摩擦力大小與加速度大;
(2)求救災(zāi)物資從A運動到B的時間;
(3)若救災(zāi)物資下面粘有煤灰,求救災(zāi)物資在傳送帶上留下的黑色痕跡的長度.

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13.如圖所示,質(zhì)量分別為m1和m2的兩球,以輕質(zhì)桿AB連接在一起,并可在相互垂直的光滑斜面上自由滑動,左斜面與水平面的夾角為θ.系統(tǒng)平衡時若AB與左斜面所成的角度為α,則(  )
A.m1tanαtanθ=m2B.m2tanαtanθ=m1C.m1tanα=m2tanθD.m2tanα=m1tanθ

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20.如圖所示,一物體重為G=46N,放在水平面上,物體和水平面間的動摩擦系數(shù)μ=0.2.現(xiàn)用與水平方向成α=37°的恒力F拉動物體,物體恰好可勻速前進,求:(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)拉力F的大小;
(2)地面對物體支持力的大。

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17.如C圖所示,光滑斜面固定在水平地面上,質(zhì)量m=1kg的物體在平行于斜面向上的恒定拉力F作用下,從A點由靜止開始運動同時開始計時,到達B點時立即撤去拉力F,物體到達C點時速度剛好為零.每隔0.2s通過傳感器測得物體的瞬時速度,表給出了部分測量數(shù)據(jù).
t/s0.00.20.42.22.4
v/m?s-10.01.02.03.32.1
求:(1)斜面的傾角α;
(2)恒力F的大;
(3)拉力F作用的時間t.

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18.一帶電粒子從有界磁場的邊界上的O點以速率為v發(fā)射,其荷質(zhì)比為k,磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強度為B,磁場寬度為$\frac{v}{kB}$,為了使帶電粒子在最短時間內(nèi)穿過磁場區(qū)域,其發(fā)射速度方向與邊界成θ角,則(不計重力)( 。
A.θ=$\frac{π}{3}$B.θ=$\frac{π}{6}$C.θ=$\frac{π}{4}$D.θ=0

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