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试卷云
8.某工厂为实现自动传送工件设计了如图所示的传送装置,该装置由水平传送带AB和倾斜传送带CD组成。水平传送带A、B两端相距L1=6m,以v=6m/s的速率顺时针转动;倾斜传送带C、D两端相距L2=3m,倾角θ=30°,B、C相距很近,工件从B到C过程速度大小不变。现将质量m的工件无初速地轻放至A端,已知工件与传送带AB间的动摩擦因数μ1=0.6,与传送带CD间的动摩擦因数,重力加速度g取10m/s2。
(1)求工件从A端运动到B端所用的时间t;
(2)求工件从A端运动到B端在传送带上留下的划痕长度l;
(3)若要求工件能到达D端,求倾斜传送带CD向上运动的最小速率vmin。
【答案】(1)
(2)l=3m
(3)
【知识点】物块在水平传送带上运动分析、物块在倾斜的传送带上运动分析、物体在传送带上的划痕长度问题
【详解】(1)令工件在水平传送带上的加速度大小为,根据牛顿第二定律有
经历一段时间,假设工件与传送带共速,则有
解得
此过程的位移
之后工件做匀速直线运动,匀速过程有
则工件在水平传送带上的运动时间
(2)从开始到工件与传送带共速过程,传送带位移
x2=vt1=6m
则划痕长度
联立解得
l=3m
(3)设倾斜传送带向上的最小速度为vmin,对工件刚冲上倾斜传送带上,设加速度为,由牛顿第二定律得
解得
工件先在倾斜传送带上以加速度大小为a2匀减速到速度vmin,利用逆向思维,此过程工件位移满足
由于工件重力沿倾斜传送带向下的分力大于滑动摩擦力,可知,工件与传送带不能够保持相对静止,之后,工件再以加速度大小为a3匀减速到速度为零恰好到达D点,由牛顿第二轮定律得
解得
利用逆向思维,此过程工件位移满足
根据题意有
联立解得