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如图所示为车站使用的水平传送带的模型,它的水平传送带的长度为L=8m,传送带的皮...

如图所示为车站使用的水平传送带的模型,它的水平传送带的长度为L=8m,传送带的皮带轮的半径均为R=0.2m,传送带的上部距地面的高度为h=0.45m,现有一个旅行包(视为质点)以速度v=10m/s的初速度水平地滑上水平传送带.已知旅行包与皮带之间的动摩擦因数为μ=0.6.皮带轮与皮带之间始终不打滑,g取10m/s2.讨论下列问题:
(1)若传送带静止,旅行包滑到B点时,人若没有及时取下,旅行包将从B端滑落.则包的落地点距B端的水平距离为多少?
(2)设皮带轮顺时针匀速转动,若皮带轮的角速度ω1=20rad/s,旅行包落地点距B端的水平距离为多少?
(3)设皮带轮顺时针匀速转动,若皮带轮的角速度为ω,旅行包落地点距B端的水平距离为多少?(结果可以用ω表示)

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(1)根据牛顿第二定律求出旅行包做匀减速直线运动的加速度大小,根据速度位移公式求出旅行包到达B端的速度,离开B点做平抛运动,根据高度求出平抛运动的时间,从而求出水平位移. (2)若皮带轮的角速度ω1=20rad/s,根据v=Rω求出皮带线速度的大小,得知旅行包滑上传送带做匀减速直线运动,当速度达到传送带速度做匀速直线运动.从而根据平抛运动知识求出旅行包落地点距B端的水平距离. (3)当传送带的速度小于2m/s时,旅行包一直做匀减速直线运动,到达B端的速度为2m/s. 当传送带的速度大于2m/s,小于10m/s,旅行包先做匀减速直线运动,然后做匀速直线运动. 当传送带的速度大于10m/s,小于14m/s,旅行包先做匀加速直线运动,然后做匀速直线运动. 当传送带的速度大于14m/s,则旅行包一直做匀加速直线运动. 【解析】 (1)旅行包做匀减速直线运动,a=μg=6m/s2. 旅行包到达B端的速度为v=. 包的落地点距B端的水平距离为s=vt=. (2)当ω1=20rad/s时,皮带的速度为v1=Rω1=4m/s. 所以旅行包到达B端的速度也为4m/s. 包的落地点距B段的水平距离为s=v1t=4×0.3m=1.2m. (3)当传送带的速度小于2m/s时,即0<ω<10rad/s,旅行包一直做匀减速直线运动,到达B端的速度为2m/s,则s=vt=0.6m. 当传送带的速度大于2m/s,小于10m/s,即10rad/s<ω<50rad/s,旅行包先做匀减速直线运动,然后做匀速直线运动,则s=Rωt=0.06ω. 当传送带的速度大于10m/s,小于14m/s,即50rad/s<ω<70rad/s,旅行包先做匀加速直线运动,然后做匀速直线运动.则s=Rωt=0.06ω. 当传送带的速度大于14m/s,即ω>70rad/s则旅行包一直做匀加速直线运动.到达B端的速度为14m/s,则s=vt=4.2m. 答:(1)则包的落地点距B端的水平距离为0.6m. (2)旅行包落地点距B端的水平距离为1.2m. (3)当0<ω<10rad/s,s=vt=0.6m. 当10rad/s<ω<50rad/s,s=Rωt=0.06ω. 当50rad/s<ω<70rad/s,s=Rωt=0.06ω. 当ω>70rad/s,s=vt=4.2m.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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