Question

如图所示为上、下两端相距 L=5 m、倾角α=30°、始终以v=3 m/s的速率顺时针转动的传送带(传送带始终绷紧).将一物体放在传送带的上端由静止释放滑下，经过t=2 s到达下端，重力加速度g取10 m/s²，求：

(1)传送带与物体间的动摩擦因数多大？

(2)如果将传送带逆时针转动，速率至少多大时，物体从传送带上端由静止释放能最快地到达下端？

Answer 1

【解题指南】解答本题可按以下思路进行：

(1)分析传送带顺时针和逆时针转动时物体所受滑动摩擦力的方向；

(2)利用牛顿运动定律结合运动学公式列方程求解.

【解析】(1)物体在传送带上受力如图所示,

物体沿传送带向下匀加速运动，设加速度为a.

由题意得解得a=2.5 m/s²                      (3分)

由牛顿第二定律得mgsinα-F_f=ma                (3分)

又F_f=μmgcosα                               (2分)

故μ=0.29                                 (1分)

(2)如果传送带逆时针转动，要使物体从传送带上端由静止释放能最快地到达下端，则需要物体有沿传送带向下的最大加速度即所受摩擦力沿传送带向下，设此时传送带速度为v_m，物体加速度为a′.由牛顿第二定律得

mgsinα+F_f=ma′                            (3分)

又v_m²=2La′                                (2分)

故.                     (2分)

答案：(1)0.29    (2)8.66 m/s