(18分)图示为一水平传送带装置的模型示意图,传送带两端点A与B间的距离为L=3.5m,传送带上部距地面的高度为h=5m,有一可视为质点的物块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.1,重力加速度g=10m/s2。
(1)若传送带静止,物块从A处以v0=4m/s的水平速度滑上传送带,将从B端平抛,求物块落地点距B端的水平距离;
(2)若传送带始终以v=2m/s的速度顺时针匀速转动,将物块轻轻放上传送带,如果希望物块从B端平抛后的落地点距B端的水平距离为2m,那么物块放上传送带的位置到A端的距离应满足什么条件?
(1) t=1s,s=3m;(2)△s≤1.5m
(18分) (1)若传送带静止,物块一直匀减速至B点
物块加速度大小为 ①(2分)
则物块匀减速至B点的速度为 ②(2分)
设物块从B端平抛,经时间t落地,落地点距B端的水平距离为s,
由运动学公式有 ③(2分)
s=vBt ④(2分)
联立以上各式,带入数据可得t=1s,s=3m(2分)
(2)设物块到达B端时速度大小为v′,经时间t=1s落地,落地点距B端的水平距离为s′,s′=v′t ⑤
得v′="2m/s" (2分)
恰好和传送带速度相等。物块轻轻地放上传送带后,应该先做匀加速运动,加速度大小仍为a,当速度增加到等于传送带速度时,接下来就以这个速度做匀速运动,可知物块放上传送带的位置到B端的距离有一个最小值,设为s0,
有:v2=2as0 ⑥
得s0=2m(2分)
则物块到A端的距离最大值为△Smax=L-s0
得△Smax=1.5m(2分)
物块放上传送带的位置到A端的距离应满足条件是△s≤1.5m(2分)