Question

如圖所示的裝置是某工廠用于產(chǎn)品分揀的傳送帶示意圖，產(chǎn)品（可以忽略其形狀和大小）無初速地放上水平傳送帶AB的最左端，當(dāng)產(chǎn)品運動到水平傳送帶最右端時被擋板d擋住，分揀員在此鑒定產(chǎn)品質(zhì)量，不合格的被取走，合格品被無初速地放在斜向傳送帶BC的頂端，滑至底端的傳送帶后再進行包裝等工序．已知傳送帶AB、BC與產(chǎn)品間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，均以v=4m/s的速度按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動，水平傳送帶AB長L₁=12m，斜向傳送帶BC長L₂=1.64m，傾角α=37°（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s²），求：
（1）產(chǎn)品剛放上水平傳送帶AB時，產(chǎn)品加速度的大小和方向；
（2）產(chǎn)品在水平傳送帶AB上運動的時間；
（3）產(chǎn)品在斜向傳送帶BC上運動的時間．

Answer 1

解：（1）產(chǎn)品剛放上水平傳送帶AB時，水平方向受到向右的滑動摩擦力，
由牛頓第二定律得  μmg=ma
得加速度大小為  a=5m/s²，方向水平向右．
（2）產(chǎn)品加速到速度傳送帶相同所用時間為
勻加速的位移
則勻速運動的時間
得產(chǎn)品在水平傳送帶AB上運動的時間為 t=t₁+t₂=3.4s
（3）第一段物體向下做勻加速直線運動，則有：mgsinθ+μmgcosθ=ma₁，
則得加速度為 a₁=10m/s²，
勻加速運動的時間 ，
位移 
第二階段，由于mgsin37°＞μmgcos37°，
故物體繼續(xù)向下做勻加速直線運動；
則得  mgsinθ-μmgcosθ=ma₂，加速度為 
第二段運動時間，
解得  t₂=0.2s
得產(chǎn)品在斜向傳送帶BC上運動的時間為t=t₁+t₂=0.6s       
答   
（1）產(chǎn)品剛放上水平傳送帶AB時，產(chǎn)品加速度的大小為a=5m/s²，方向水平向右；
（2）產(chǎn)品在水平傳送帶AB上運動的時間為3.4s；
（3）產(chǎn)品在斜向傳送帶BC上運動的時間是0.6s．
分析：（1）產(chǎn)品剛放上水平傳送帶AB時，水平方向受到向右的滑動摩擦力，由牛頓第二定律求加速度；
（2）由運動學(xué)公式求出產(chǎn)品加速到速度與傳送帶相同時所用的時間和位移，再求出勻速運動的時間，即可得到總時間；
（3）物體放在傳送帶上后，開始階段，傳送帶的速度大于物體的速度，傳送帶給物體一沿斜面向下的滑動摩擦力，物體由靜止開始加速下滑，當(dāng)物體加速至與傳送帶速度相等時，由于μ＜tanθ，物體在重力作用下將繼續(xù)加速，此后物體的速度大于傳送帶的速度，傳送帶給物體沿傳送帶向上的滑動摩擦力，但合力沿傳送帶向下，物體繼續(xù)加速下滑．由牛頓第二定律和運動學(xué)公式結(jié)合求時間．
點評：對于物體在傳送帶上運動的模型，關(guān)鍵要分析物體的受力情況，確定出其運動情況，分段研究運動時間．