解题思路:传送带先加速后匀速,煤块先加速,当速度增大到等于传送带速度后,与传送带不再相对滑动,一起匀速.先根据牛顿第二定律求出加速度,再根据运动学公式计算出运动时间,求出煤块和皮带的位移后,即可以得到黑色痕迹的长度.
(1)根据“传送带上有黑色痕迹”可知,
煤块与传送带之间发生了相对滑动,煤块的加速度a小于传送带的加速度a0.
根据牛顿第二定律,可得
煤块刚开始运动时加速度的大小a=μg
(2)设经历时间t,传送带由静止开始加速到速度v0,煤块则由静止加速到v,有
v0=a0tv=at
由于a<a0,故v<v0,煤块继续受到滑动摩擦力的作用.再经过时间t′,煤块的速度由v增加到v0,有 v0=v+at′
煤块做匀加速直线运动的时间为t+t′=
v0
μg
此后,煤块与传送带运动速度相同,相对于传送带不再滑动,不再产生新的痕迹.
(3)设在煤块的速度从0增加到v0的整个过程中,传送带和煤块移动的距离分别为s0和s,有
s0=[1/2]a0t2+v0t′
s=
v20
2a
传送带上留下的黑色痕迹的长度
l=s0-s
由以上各式得
黑色痕迹的长度l=
v20(a0−μg)
2μa0g.
点评:
本题考点: 测定匀变速直线运动的加速度.
考点点评: 本题关键分析清楚皮带和煤块的受力情况和运动情况,然后根据运动学公式求解.