Question

一水平的淺色長傳送帶上放置一煤塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），煤塊與傳送之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ．初始時(shí)，傳送帶與煤塊都是靜止的，現(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度a₀開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其速度到達(dá)v₀后，便以此速度做勻速運(yùn)動(dòng)．經(jīng)過一段時(shí)間，煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后，相對于傳送帶不再滑動(dòng)，求：（g已知）
（1）煤塊剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的大小______；______
（2）______煤塊______做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間______；______
（3）黑色痕跡的長度．______．

Answer 1

解：（1）根據(jù)“傳送帶上有黑色痕跡”可知，
煤塊與傳送帶之間發(fā)生了相對滑動(dòng)，煤塊的加速度a小于傳送帶的加速度a₀．
根據(jù)牛頓第二定律，可得
a=μg
（2）設(shè)經(jīng)歷時(shí)間t，傳送帶由靜止開始加速到速度v₀，煤塊則由靜止加速到v，有
v₀=a₀t v=at
由于a＜a₀，故v＜v₀，煤塊繼續(xù)受到滑動(dòng)摩擦力的作用．再經(jīng)過時(shí)間t′，煤塊的速度由v增加到v₀，有 v₀=v+at′
煤塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t+t′=
此后，煤塊與傳送帶運(yùn)動(dòng)速度相同，相對于傳送帶不再滑動(dòng)，不再產(chǎn)生新的痕跡．
（3）設(shè)在煤塊的速度從0增加到v₀的整個(gè)過程中，傳送帶和煤塊移動(dòng)的距離分別為s₀和s，有
s₀=a₀t²+v₀t′
s=
傳送帶上留下的黑色痕跡的長度
l=s₀-s
由以上各式得
l=
故答案為：（1）μg
（2）
（3）
分析：傳送帶先加速后勻速，煤塊先加速，當(dāng)速度增大到等于傳送帶速度后，與傳送帶不再相對滑動(dòng)，一起勻速．先根據(jù)牛頓第二定律求出加速度，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式計(jì)算出運(yùn)動(dòng)時(shí)間，求出煤塊和皮帶的位移后，即可以得到黑色痕跡的長度．
點(diǎn)評：本題關(guān)鍵分析清楚皮帶和煤塊的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解．