题目内容

6.如图所示,与地面的倾角为θ的传送带以速率v逆时针转动.现让质量为m的物块以初速度v1从传送带的底端向上滑动,发现隔一段时间后该物块又滑回到传送带的底端.现测出物块滑回到传送带底端时的速率为v2,且v1≠v,v2≠v.则针对物块从传送带底端向上滑动又重新滑回到传送带底端的整个过程中,要求:
(1)试判断各阶段物块做什么运动;
(2)求出摩擦力对物块所做的功.

分析 对物块进行受力分析,注意摩擦力方向的判断,根据牛顿第二定律表示出加速度;
根据动能定理求摩擦力对物块所做的功.

解答 解:(1)①若v1>v,物块减速上滑直至速度为0,再加速下滑,先以加速度a1=gsinθ-μgcosθ加速达到v,再以加速度a2=gsinθ+μgcosθ
加速达到v2,应有v2<v1;
②若v1<v,物块减速上滑直至速度为0,再以加速度a1=gsinθ+μgcosθ加速下滑达到v1时即达到了底端,可知v2=v1 
(2)由动能定理可知,从v1 到v2的过程中:
-Wf=$\frac{1}{2}$mv22-$\frac{1}{2}$mv12             
当v1>v时,v2<v1,Wf=$\frac{1}{2}$mv12-$\frac{1}{2}$mv22
当v1<v时,v2=v1,Wf=0
答:(1)运动情况分析如上;
(2)当v1>v时,摩擦力对物块所做的功为$\frac{1}{2}$mv12-$\frac{1}{2}$mv22.
当v1<v时,摩擦力做功为零.

点评 本题关键是分情况进行讨论,注意摩擦力方向 的判断是看相对运动方向而不是看物体的运动方向.

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