动力学中的传送带问题
[方法点拨] 传送带靠摩擦力带动(或阻碍)物体运动,物体速度与传送带速度相同时往往是摩擦力突变(从滑动摩擦力变为无摩擦力或从滑动摩擦力变为静摩擦力)之时.
1.(2018·四川省南充市二诊)如图1所示,绷紧的传送带与水平面的夹角θ=30°,传送带在电动机的带动下,始终以v=7m/s的速率转动,现把一质量为4kg的工件(可看为质点)轻轻放在传送带的底端,经一段时间后工件被传送到高度h=8m的顶端,已知工件与传送带间的动摩擦因数为μ=,g取10m/s2,在这段时间内,工件的速度v、位移x、加速度a、所受合外力F随时间t变化的图象正确的是( )
图1
2.如图2所示,质量为m的物体用细绳拴住放在水平粗糙传送带上,物体与传送带间的动摩擦因数为μ,当传送带分别以v1、v2的速度做逆时针运动时(v1<v2),绳中的拉力分别为F1、F2,物体受到的摩擦力分别为Ff1、Ff2,则下列说法正确的是( )
图2
A.Ff1<Ff2
B.物体所受摩擦力方向向右
C.F1=F2
D.Ff1=μmg
3.(2018·河北省石家庄市模拟)如图3所示,水平传送带沿顺时针方向以恒定速率v0匀速转动,传送带的右侧上方固定一挡板,在t=0时刻,将一滑块轻轻放在传送带的左端,当滑块运动到挡板所在的位置时,与挡板发生碰撞,已知碰撞时间极短,不计碰撞过程中的能量损失,某同学画出了滑块从t=0时刻到与挡板第二次碰撞前的v-t图象,其中可能正确的是( )
图3
4.(2018·四川省泸州市一检)如图4所示,倾角为θ的足够长传送带沿顺时针方向转动,转动速度大小为v1.一个物块从传送带底端以初速度大小v2(v2>v1)上滑,同时物块受到平行于传送带向上的恒力F作用,物块与传送带间的动摩擦因数μ=tanθ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则物块运动的v-t图象不可能是( )
图4
5.如图5所示,一水平传送带以2.0m/s的速度顺时针传动,水平部分长为2.0m,若右端与一倾角为θ=37°的光滑斜面平滑相连,斜面长为0.4m,一个可视为质点的物块无初速度地放在传送带最左端,已知物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,试问:
图5
(1)物块到达传送带右端的速度大小;
(2)物块能否到达斜面顶端?若能则说明理由,若不能则求出物块上升的最大高度.(sin37°=0.6,g取10m/s2)
6.(2018·湖北省八市联考) 工厂利用与水平面夹角为θ=37°的传送带输送相同规格的小工件,如图6中A、B位置为轮子与传送带的切点,每个工件均从A位置无初速度地轻置于传送带上,到达B位置随即被取走.已知传送带总长L=15m,A、B间距L0=7.2m,传送带匀速转动的速率v0=0.8m/s,工件从A运动到B的时间t=10s,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s2.
图6
(1)求工件与传送带间的动摩擦因数μ;
(2)若第一个工件从传送带A位置出发后2s,第二个工件被置于A位置,此时由于故障,传送带的速度突然增大到3m/s并运行4s后停止运动,忽略传送带速度变化所用时间,求因与工件摩擦,传送带上出现的擦痕长度.