题目内容

如图所示,光滑水平面上静止一质量为M=0.98kg的物块。紧挨平台右侧有传送带,与水平面成30°角,传送带底端A点和顶端B点相距L=3m。一颗质量为m=0.02kg的子弹,以的水平向右的速度击中物块并陷在其中。物块滑过水平面并冲上传送带,物块通过A点前后速度大小不变。已知物块与传送带之间的动摩擦因数,重力加速度g=10m/s2
(1)如果传送带静止不动,求物块在传送带上滑动的最远距离;
(2)如果传送带匀速运行,为使物块能滑到B端,求传送带运行的最小速度。

(3)若传送带以某一速度匀速运行时,物块恰能以最短时间从A端滑到B端,求此过程中传送带与物块间产生的热量。
(1)设子弹击中物块后共同速度为v,根据动量守恒:
     (2分)      (1分) 
设物块滑上传送带的最远距离为s,物块所受摩擦力沿斜面向下,设物块加速度大小为,根据牛顿定律得:   (2分)
此过程物块位移为s1,则:                (1分)
代入数据后可解得: (1分)
(2)设传送速度为v1时,物块刚好能滑到传送带顶端。当物块速度大于v1时,物块所受摩擦力沿斜面向下,此阶段物块加速度为,此过程物块位移为s1,则:
          (1分)
物块速度减小到后,所受摩擦力沿斜面向上,设加速度大小为,则:
        (2分)
设物块速度从v1减小到零位移为s2,则:             (1分)
根据题意:  由以上各式可解得:   (2分)
(3)为使物块恰好滑到顶端所需时间最短,物块所受摩擦力必须始终沿斜面向上,加速度大小为,皮带速度     (1分)
设所用时间为t ,由 得    (2分)
               (1分)
                   (1分)
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