题目内容

10.如图所示,一个质量为m,初速度为V2的木块A,冲到水平传送带上,传送带以速度V1(V1<V2) 保持匀速运动,V1的方向与V2的方向相反.木块A在传送带上滑行一段距离后,与传送带相对静止,也以V1运动,则这段过程中因摩擦而生成的热量为(  )
A.$\frac{1}{2}$mV${\;}_{1}^{2}$-$\frac{1}{2}$mV22B.$\frac{1}{2}$mV${\;}_{1}^{2}$+$\frac{1}{2}$mV22
C.$\frac{1}{2}$m(V1-V22D.$\frac{1}{2}$m(V1+V22

分析 设出木块与传送带之间的动摩擦因数,求出木块的加速度,然后结合运动学的公式求出木块相对于传送带的位移,由Q=fx相对即可求出.

解答 解:设出木块与传送带之间的动摩擦因数为μ,木块的受到的摩擦力:f=μmg,加速度$a=\frac{f}{m}=μg$,取传送带运动的方向为正方向,则木块从开始运动到与传送带速度相等的时间:$t=\frac{△v}{a}=\frac{{V}_{2}-(-{V}_{1})}{a}=\frac{{V}_{1}+{V}_{2}}{μg}$
该过程中木块的位移:${x}_{1}=\frac{-{V}_{1}+{V}_{2}}{2}•t$
传送带的位移:x2=V2t
传送带相对于木块的位移:x相对=x2-x1
这段过程中因摩擦而生成的热量:Q=f•x相对
联立以上方程,得:Q=$\frac{1}{2}$m(V1+V22
故选:D

点评 水平传送带问题中速度变化是因为受到摩擦力作用,关键要能分析清楚物体的运动过程和受力情况,结合牛顿运动定律和运动学公式求解.

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