题目内容

(14分)如图所示,某物块质量为m=1kg,从光滑斜面上的A点由静止自由下滑,A点与斜面底的高度差为h=3.2m。物块经斜面底端冲上传送带的瞬间,无能量损失。传送带长=9m,与物块间动摩擦因数为μ=0.2。第一次传送带不转动,第二次物块从同一高度滑下,而传送带按照图示方向,以6m/s的速度匀速转动。(g=10m/s2

(1)物块两次滑过传送带的过程中,摩擦力对物块做功的绝对值之比为多少?

(2)当传送带的转动速度在某一范围内时,物块通过传送带的时间达到最短,求这一最短时间。

 

 

 

解析:(1)根据机械能守恒定律(或动能定理)计算出小物块冲上传送带时的速度:

(1分)

传送带静止时,滑动摩擦力全程都对物块做负功,设摩擦力做功为W1

= -18J(1分)

又小物块运动到传送带末端时,速度为vt

(2分)

解得:vt=m/s <6m/s  (1分)

所以,当传送带以6m/s速度转动时,物块速度减小到6m/s,就不再减小,此后无摩擦力做功。设此过程摩擦力做功为W2,则:

,末速度v=6m/s(2分)

解得:W2= -14J(1分)

所以,(1分)

(2)无论传送带转动多快,小物块仅在摩擦力作用下,加速度不会超过:

(1分)

要使时间最短,小物块应该全程加速。当其相对于地的位移等于传送带长时:

(2分)

解得:最短时间t=1s(2分)

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