Question

【题目】如图所示，方形木箱质量为M，其内用两轻绳将一质量m=1.0kg的小球悬挂于P、Q两点，两细绳与水平的车顶面的夹角分别为60°和30°．水平传送带AB长l=30m，以v=15m/s的速度顺时针转动，木箱与传送带间动摩擦因数=0.75，（g=10m/s2）求：

（1）设木箱为质点，且木箱由静止放到传送带上，那么经过多长时间木箱能够从A运动到传送带的另一端B处；
（2）木箱放到传送带上A点后，在木箱加速的过程中，绳P和绳Q的张力大小分别为多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：木箱由静止放到传送带上，开始过程，根据牛顿第二定律得

对木箱：μMg=Ma

a=μg=0.75×10m/s2=7.5m/s2

木箱加速位移： =15m

木箱加速时间： =2s

x1=15m＜l=30m 所以还要在传送带上匀速后一段距离

木箱匀速时运动的时间：l﹣x1=vt2

t2= =1s

所以木箱从A运动到传送带另一端B处经历时间t=t1+t2=3s

答：木箱由静止放到传送带上，经过3s时间木箱能够从A运动到传送带的另一端B处

（2）解：设绳P伸直恰好无拉力时木箱的加速度为a0，则由牛顿第二定律得

mgtan30°=ma0

代入解得： ＜7.5m/s2

故小球已经飘起来，绳P的张力大小TP=0

此时有：

代入解得TQ=1.25N

答：木箱放到传送带A点后，在木箱加速的过程中，绳P和绳Q的张力大小分别为0和1.25N

【解析】（1）木箱由静止放到传送带上，水平方向先做受到滑动摩擦力，做匀加速直线运动，由牛顿第二定律求出加速度，由速度公式求出木箱速度与传送带相同时经历的时间和通过的位移，并判断木箱是否有匀速运动过程．如有，求出时间，再求总时间．（2）由牛顿第二定律求出绳P恰好张力时木箱的加速度a0，根据a0与木箱加速过程的加速度a的大小比较，判断绳P是否有张力，再由牛顿第二定律求解两绳的张力．