一水平的淺色長(zhǎng)傳送帶上放置一煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),煤塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.初始時(shí),傳送帶與煤塊都是靜止的.現(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度a0開始運(yùn)動(dòng),當(dāng)其速度達(dá)到v0后,便以此速度做勻速運(yùn)動(dòng).經(jīng)過一段時(shí)間,煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后,煤塊相對(duì)于傳送帶不再滑動(dòng).求此黑色痕跡的長(zhǎng)度.
見解析
【試題分析】
根據(jù)“傳送帶上有黑色痕跡”可知,煤塊與傳送帶之間發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng),煤塊的加速度a小于傳送帶的加速度a
0.根據(jù)牛頓定律,可得a=μg.
設(shè)經(jīng)歷時(shí)間t,傳送帶由靜止開始加速到速度等于v
0,煤塊則由靜止加速到v,有v
0=a
0t, v=at
由于a<a
0,故v<v
0,煤塊繼續(xù)受到滑動(dòng)摩擦力的作用.再經(jīng)過時(shí)間t′,煤塊的速度由v增加到v
0,有v=v+at′.
此后,煤塊與傳送帶運(yùn)動(dòng)速度相同,相對(duì)于傳送帶不再滑動(dòng),不再產(chǎn)生新的痕跡.
設(shè)在煤塊的速度從0增加到v
0的整個(gè)過程中,傳送帶和煤塊移動(dòng)的距離分別為s
0和s,有s
0=a
0t
2/2+v
0t′,
s=V
02/2
傳送帶上留下的黑色痕跡的長(zhǎng)度l=s
0-s
由以上各式得l=