Question

如圖，有一水平傳送帶以2m/s的速度勻速運(yùn)動，現(xiàn)將一物體輕輕放在傳送帶的左端上，若物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.5，已知傳送帶左、右端間的距離為10m．
（1）求傳送帶將該物體傳送到傳送帶的右端所需時(shí)間？
（2）如果提高傳送帶的運(yùn)行速率，物體能較快地傳送到B處．要讓物體以最短的時(shí)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？（g取10m/s²）

Answer 1

分析：（1）先分析物體的運(yùn)動情況：物體水平方向先受到滑動摩擦力，做勻加速直線運(yùn)動；若傳送帶足夠長，當(dāng)物體速度與傳送帶相同時(shí)，物體做勻速直線運(yùn)動．根據(jù)牛頓第二定律求出勻加速運(yùn)動的加速度，由運(yùn)動學(xué)公式求出物體速度與傳送帶相同時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間和位移，判斷以后物體做什么運(yùn)動，若勻速直線運(yùn)動，再由位移公式求出時(shí)間．
（2）為使物體從A至B所用時(shí)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，根據(jù)勻變速運(yùn)動基本公式即可求解．

解答：解：（1）物體置于傳動帶左端時(shí)，先做加速直線運(yùn)動，
由牛頓第二定律得：f=μmg=ma
代入數(shù)據(jù)得：a=μg=0.5×10m/s²=5m/s²
當(dāng)物體加速到速度等于傳送帶速度：v=2m/s時(shí)，
運(yùn)動的時(shí)間：t1=

v

a

=

2

5

s=0.4s
運(yùn)動的位移：s1=

v2

2a

=

22

2×5

m=0.4m＜10m
則物體接著做勻速直線運(yùn)動，勻速直線運(yùn)動所用時(shí)間：t2=

s-s1

v

=

10-0.4

2

s=4.8s
即物體傳送到傳送帶的右端所需時(shí)間：t=t₁+t₂=0.4s+4.8s=5.2s
（2）為使物體從A至B所用時(shí)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．仍為：a=μg=0.5×10m/s²=5m/s²
設(shè)物體從A至B所用最短的時(shí)間為T，則：

1

2

aT²=S
得：T=2s                   
所以傳送帶應(yīng)具有的最小速率為：
v_min=aT=10m/s     
答：（1）傳送帶將該物體傳送到傳送帶的右端所需時(shí)間為5.2s；
（2）傳送帶的運(yùn)行速率至少應(yīng)為10m/s．

點(diǎn)評：物體在傳送帶運(yùn)動問題，關(guān)鍵是分析物體的受力情況，來確定物體的運(yùn)動情況，有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力．