Question

2．一平直的傳送帶以速率v=2m/s勻速運(yùn)行，在A處把物體輕輕地放到傳送帶上，經(jīng)過時間t=6s，物體到達(dá)B處．A、B相距L=10m，則物體在傳送帶上勻加速運(yùn)動的時間是多少？如果提高傳送帶的運(yùn)行速率，物體能較快的傳送到B處．要讓物體以最短的時間從A處傳送到B處，說明并計(jì)算傳送帶的運(yùn)行速率至少應(yīng)為多大？

Answer 1

分析 物體放上傳送帶，由于受到向前的摩擦力，先做勻加速直線運(yùn)動，當(dāng)速度達(dá)到傳送帶速度時，做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)兩段位移之和等于傳送帶的長度，結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式可求出勻加速運(yùn)動的時間；當(dāng)物塊始終處于加速狀態(tài)，此時所用的時間最短，根據(jù)運(yùn)動過程中加速度不變，求出傳送帶的最小速度．

解答 解：在傳送帶的運(yùn)行速率較小，傳送時間較長時，物體從A到B需經(jīng)歷勻另速運(yùn)動和勻速運(yùn)動兩個過程，設(shè)物體勻加速運(yùn)動的時間為t₁，則$\frac{v}{2}•{t}_{1}$+v（t-t₁）=L
所以t₁=$\frac{2（vt-L）}{v}$=$\frac{2×（2×6-10）}{2}s$=2s
為使物體從A至B所用時間最短，物體必須始終處于加速狀態(tài)，由于物體與傳送帶之間的滑動摩擦力不變，所以其加速度也不變，而a=$\frac{v}{t}$=$\frac{2}{2}m/{s}^{2}$=1m/s²．
設(shè)物體從A至B所用最短的時間為t₂，則$\frac{1}{2}a{t}_{2}^{2}=L$…①
再據(jù)運(yùn)動學(xué)公式：v_min=at₂…②
聯(lián)立①②解得：v_min=2$\sqrt{5}$m/s
答：物體在傳送帶上勻加速運(yùn)動的時間是2s，傳送帶的運(yùn)行速率至少應(yīng)為2$\sqrt{5}$m/s．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵會對物塊放上傳送帶進(jìn)行受力分析，從而判斷物塊的運(yùn)動情況．物塊輕輕放上傳送帶后由于受到向前的摩擦力，先做勻加速直線運(yùn)動，當(dāng)速度達(dá)到傳送帶速度時，做勻速直線運(yùn)動；要想時間變短，結(jié)合物體的受力情況分析．