如图所示,一水平的浅色传送带左、右两端相距8m,传送带上左端放置一煤块(可视为质点),初始时,传送带和煤块都是静止的,煤块与传送带之间的动摩擦因数为0.2.从某时刻起,传送带以4m/s2的加速度沿顺时针方向加速运动,经一定时间t后,马上以同样大小的加速度做匀减速运动直到停止,最后,煤块恰好停在传送带的右端,此过程中煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹(g=10m/s2,近似认为煤块所受滑动摩擦力等于最大静摩擦力大小).求:
(1)传送带的加速时间t;
(2)当煤块停止运动时,煤块在传送带上留下黑色痕迹的长度.
网友回答
解:(1)煤块能受到的最大静摩擦力fm=μmg
对应最大加速度am=μg=2 m/s2<a=4 m/s2
所以两物体的运动情景可由图表示(用文字表示也可).
研究煤块运动的全过程:L=2×amt12,t1=2 s
v1=amt1=4 m/s
研究皮带的运动:0-t时间内,v=at
t-t1时间内,v1=v-a(t1-t)
可知:t=1.5 s,v=6 m/s.
(2)0-t2时间内,煤块相对于皮带向左滑,皮带向右前进的距离:
s=vt+(v+v1)(t1-t)=7 m
煤块向右前进的距离:s1=v1t2=4 m
黑色痕迹长:L=s-s1=3 m
答:(1)传送带的加速时间为1.5s;
(2)当煤块停止运动时,煤块在传送带上留下黑色痕迹的长度为3m.
解析分析:根据煤块的受力情况,判断煤块的运动情况,画出煤块和传送带的速度时间图象,根据图象结合运动学基本公式即可求解.
点评:本题是相对运动问题,运动过程较为复杂,要结合图象抓住题目中的位移条件求解,难度适中.