
甲、乙两条等高且相互垂直的足够长水平传送带均以大小为的速度按照图示方向运行,一质量
的工件B用一轻绳悬挂,刚好与传送带甲不接触,且位于传送带甲的最右端,另一工件A随传送带甲一起向右正对B运动,在与B碰撞前已与甲共速,随后与B发生弹性正碰,碰后瞬间悬挂B的轻绳立即断裂,B、A相继冲上传送带乙。已知B、A在传送带乙上留下的划痕长度之比为5:2,B、A均未从传送带乙的右侧滑落,A、B与传送带间的动摩擦因数均为
,B、A均视为质点。
(1)求A质量;
(2)A、B均与传送带乙保持相对静止时,求A、B的距离;
(3)B冲上传送带乙之后,经过多长时间,B的速度达到最小值?并求出该过程中传送带乙对B做的功。
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】物块在水平传送带上运动分析、用动能定理解决物体在传送带运动问题、利用动量守恒及能量守恒解决(类)碰撞问题
【详解】(1)设A与B碰撞前的速度为v0,碰撞后瞬间A、B的速度分别为vA和vB。
由于A与B发生弹性正碰,根据动量守恒定律和机械能守恒定律,有
设A和B在传送带乙上滑行时,以乙传送带为参考系,则两个物体的相对速度如图
划痕即相对传送带减速为零时走的位移,因此有
同理,设A在传送带乙上滑行距离为x A
根据题意可知
解得
,
(2)当A与B在传送带运动时,摩擦力的方向看的时相对速度的方向,有上图可知
在极短时间内以A物体为例,A物体水平方向的速度和竖直方向相对传送带的速度为
(竖直方向是向上加速,相对传送带的速度需要用传送带速度相减)
可知
即在地面看来物体做的是直线运动,当和传送带共速时,水平位移和竖直位移分别为
,
同理可知B物体也做直线运动,和传送带共速时水平位置和竖直位移
,
且AB分别和传送带相对静止的时间为
因此A先和传送带保持相对静止,时间差为内A物体运动的位移为
因此两个物体的距离为
(3)B冲上乙之后,速度合成与分解如图
当垂直时速度最小,此时最小速度为
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