Question

【题目】（10分）如图所示，与水平方向成37°角的传送带以恒定速度v＝2 m/s沿顺时针方向转动，两传动轮间距L＝5 m。现将质量为1 kg且可视为质点的物块以v0＝4 m/s的速度沿传送带向上的方向自底端滑上传送带。物块与传送带间的动摩擦因数为μ＝0.5，取g＝10 m/s2，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，计算时，可认为滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力，求物块在传送带上上升的最大高度。

Answer 1

【答案】0.96 m

【解析】物块刚滑上传送带时，物块相对传送带向上运动，受到摩擦力沿传送带向下，将匀减速上滑，直至与传送带等速，由牛顿第二定律得物块向上减速时有，物体上滑是的加速度为a1：

mgsinθ+μmgcosθ=ma1

则有：a1＝g(sinθ+μcosθ)＝10×(0.6+0.5×0.8)m/s2=10m/s2

物体沿传送带向上的位移为：

物块与传送带相对静止瞬间，由于最大静摩擦力f=μmgcosθ＜mgsinθ，相对静止状态不能持续，物块速度会继续减小．此后，物块受到滑动摩擦力沿传送带向上，但合力沿传送带向下，故继续匀减速上升，直至速度为零．令此时物体减速上升的加速度为a2则：

根据牛顿第二定律可得：mgsinθ-μmgcosθ=ma2

得：a2=g（sinθ-μcosθ）=10×（0.6-0.5×0.8）m/s2=2m/s2

物体沿传送带向上运动的位移为：

则物块沿传送带上升的最大高度为：H=（x1+x2）sin37°=（0.6+1）×0.6m=0.96m