Question

【題目】如圖所示為火車站裝載貨物的原理示意圖，設(shè)AB段為斜面，水平段BC使用水平傳送帶裝置，BC長(zhǎng)L=8m，與貨物包的動(dòng)摩因數(shù)μ=0.6，皮帶輪的半徑為R=0.2m，上部距車廂底面的高度h=0.45m．貨物從A點(diǎn)下滑，進(jìn)入BC段時(shí)初速度v0 =10m/s．通過(guò)調(diào)整皮帶輪（不打滑）的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω可使貨物經(jīng)C點(diǎn)拋出后落在車廂上的不同位置，取g=10m/s2，求：

（1）當(dāng)皮帶輪靜止時(shí)，貨物包在車廂內(nèi)的落地點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離；

（2）當(dāng)皮帶輪以角速度ω=20 rad/s順時(shí)方針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，包在車廂內(nèi)的落地點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離；

（3）若皮帶輪順時(shí)方針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，試寫出貨物包在車廂內(nèi)的落地點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離s隨皮帶輪角速度 變化關(guān)系．（只寫結(jié)果，不寫過(guò)程）

Answer 1

【答案】（1） （2） （3）

Ⅰ、0≤ω≤10 rad/s時(shí)， S=0.6m

II、10＜ω＜50 rad/s時(shí)， S= 0.06ω

III、50＜ω＜70 rad/s時(shí)， S= 0.06ω

Ⅳ、ω≥70 rad/s時(shí)， S=4.2m

【解析】貨物從B到C做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度a==μg=6m/s2；
設(shè)到達(dá)C點(diǎn)速度為VC，則：v02-vC2=2aL，解得：VC=2m/s，
在C處，由牛頓第二定律得：m＝10m＝mg，
可知此時(shí)重力恰好充當(dāng)向心力，貨物在C處立刻做平拋運(yùn)動(dòng)．
落地點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離：s=vCt=vC =0.6m；
（2）皮帶速度V皮=ωR=4m/s，由（1）的論證可知：v皮＞vC，
貨物先減速后勻速，從C點(diǎn)拋出的速度為vC′=4m/s，
落地點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離：s′=vC′t=vC′=1.2m；
（3）Ⅰ、0≤ω≤10rad/s時(shí)，S=0.6m，
II、10＜ω＜50rad/s時(shí)，S=ωR=0.06ω
III、50＜ω＜70rad/s時(shí)，S=ωR=0.06ω
Ⅳ、ω≥70rad/s時(shí)，S=vC=4.2m；