Question

如圖所示，一水平方向的傳送帶以恒定的速度v=2m/s沿順時針方向勻速轉動，傳送帶右端固定著一光滑的四分之一圓弧面軌道，并與弧面下端相切，一物體自圓弧面軌道，并與弧面軌道的最高點由靜止滑下，圓弧軌道的半徑R=0.45m，物體與傳送帶之間的動摩擦因數為μ=0.2，不計物體滑過曲面與傳送帶交接處時的能量損失，傳送帶足夠長，g=10m/s²．求：
（1）物體滑上傳送帶向左運動的最遠距離；
（2）物體第一次從滑上傳送帶到離開傳送帶所經歷的時間；
（3）經過足夠長的時間之后物體能否停下來？若能，請說明物體停下的位置．若不能，請簡述物體的運動情況．

Answer 1

分析：（1）沿圓弧軌道下滑過程中，根據動能定理求出滑到底端的速度，物體在傳送帶向左做勻減速運動，根據運動學公式求出最大距離；
（2）分別求出物體在傳送帶上向左運動的時間、向右勻加速運動時間及向右勻速運動時間，三者之和即可所求時間；
（3）根據物體的運動狀態判斷能否停下來．

解答：解：（1）沿圓弧軌道下滑過程中，根據動能定理得：
mgR=

1

2

mv₁²
解得：v₁=3m/s
物體在傳送帶上運動的加速度
a=μg=2m/s²
所以向左滑動的最大距離
s=

v12

2a

=2.25m
（2）物體在傳送帶上向左運動的時間 t₁=

v1

a

=1.5s
物體向右運動速度達到v時，已向右移動的距離 s₁=

v2

2a

=1m
所用時間t₂=

v

a

=1s
勻速運動的時間 t₃=

s-s1

v

=0.625s
t=t₁=t₂=t₃=3.125s
（3）根據第二問可知，物體每次到達傳送帶右端時的速度為2m/s，然后滑上曲面，后滑下曲面達到斜面底端的速度還是2m/s，然后向左做勻減速運動知道速度等于零，后又向右做勻加速運動，到達傳送帶右端時的速度為2m/s，所以物體不會停下來，在傳送帶和圓弧軌道上作周期性的往復運動．
答：（1）物體滑上傳送帶向左運動的最遠距離為2.25m；
（2）物體第一次從滑上傳送帶到離開傳送帶所經歷的時間為3.125s；
（3）不能；物塊在傳送帶和圓弧軌道上作周期性的往復運動．

點評：本題主要考察了動能定理及運動學基本公式的應用，要求同學們能正確分析物體的運動情況，難度適中．