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17、(16分)一水平浅色足够长传送带,t=0时刻由静止开始以恒定的加速度a0向右运动,当其速度达到v0后,便以此速度做匀速运动。t=0时刻,一质量为m的煤块(可视为质点)以大小为v0的初速度水平向左抛到传送带上中间某处,经过一段时间,煤块在传送带上留下一段黑色的痕迹后,煤块相对传送带不再滑动,已知煤块与传送带之间动摩檫因数为μ,求:

  (1)取地面为参考系,煤块水平向左运动的最大位移;

  (2)从煤块抛上传送带到煤块与传送带刚好相对静止的过程中,传送带对煤块做的功W;

  (3)黑色痕迹的长度。


答案与解析:

解:(1)对煤块:-μmg=ma(1分)

0-v02=2(-μg)S(1分)

取地面为参照系,煤块向传送带运动的相反方向运动的最大位移为S=V02/(2μg)(1分)

(2)(3)、如果煤块在滑动摩擦力作用下一直匀变速运动,当煤块速度方向反向大小为V0时,传送带速度也刚好加速到v0,该过程历时t1,则v0=-v0+μgt1 (1分)

与此同时传送带速度也刚好加速到v0,v0=a0t1(1分)

所以a0=μg/2(1分)

讨论①当a0≥μg/2时,传送带对煤块做功W=0;(1分)

黑色痕迹长为(2分)

②当a0≤μg/2时,煤块速度与传送带速度相等时煤块与传送带相对静止,滑动摩擦力转化为静摩擦力,a0t=-v0+μgt (1分)

(1分)   (1分)

(1分)

黑色痕迹长为(2分)