
如图所示,水平地面左侧有一平台,质量为、与平台等高的木板B静止在水平地面的左端,水平地面右侧由一段半径为
的圆弧面与倾角为
的传送带平滑连接,圆弧面的圆心角为
,圆弧面的左端与水平面相切,传送带的速度
。质量为
的货箱以初速度
从平台滑上木板B,木板B与水平地面右侧碰撞后停止运动,货箱A无碰撞的从木板B滑上圆弧面(圆弧光滑),然后被传送带运送到E处。已知木板B长度
,木板B的右端离C点的距离
,传送带DE间的长度
,
,货箱与木板间的动摩擦因数,
,木板与水平地面间的动摩擦因数
,货箱与传送带间的动摩擦因数
,货箱可视为质点,重力加速度
,
,
。
(1)求货箱在C点刚滑上圆弧面时对圆弧面的压力;
(2)求货箱从D运送到E过程所用的时间和摩擦力对传送带做的功。
【答案】(1)87N,方向竖直向下
(2)6s;-684J
【知识点】用动能定理解决物体在传送带运动问题
【详解】(1)货箱A滑上木板B后做匀减速运动,对货箱受力分析并结合牛顿第二定律有
解得
对木板B受力分析并结合牛顿第二定律有
解得
设经过时间t木板B与C相碰,有
解得
此时货箱的速度
此过程中货箱发生的位移
所以此时货箱离C点的距离
货箱在木板B停止运动后继续做匀减速运动有
解得
对货箱在C点受力分析并结合牛顿第二定律有
由牛顿第三定律有
方向竖直向下;
(2)货箱从C到D过程中对货箱分析由动能定理有
解得
对货箱受力分析并结合牛顿第二定律有
解得
设货箱经过后与传送带共速,由题意有
解得
根据
解得
此后货箱相对传送带静止,向上做匀速运动有
所以货箱从D到E的时间
货箱相对传送带滑动时摩擦力对传送带做功
货箱和传送带一起匀速运动过程中摩擦力对传送带做功
所以摩擦力对传送带做的总功
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