Question

如图所示，质量m=l kg的物块，以速度v=4m/s滑上正沿逆时针转动的水平传送带，传送带上A、B两点间的距离L=6m，已知传送带的速度v=2m/s，物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2重力加速度g取1 0m/S²．关于物块在传送带上的运动，下列表述正确的是（ ）
A．物块在传送带上运动的时间为4s
B．物块滑离传送带时的速率为2 m/s
C．皮带对物块做功为6J
D．整个运动过程中由于摩擦产生的热量为18 J

Answer 1

【答案】分析：根据牛顿第二定律求出滑块的加速度，再结合运动学规律判断出：滑块滑上传送带后，由于摩擦力作用，先向右匀减速后反向加速，速度增加到等于传送带后再一起匀速；然后根据功能关系计算出摩擦力对滑块做的功和产生的热量．
解答：解：A、B、滑块先向右匀减速，对于向右滑行过程，根据牛顿第二定律，有
μmg=ma
解得
a=μg=2m/s²
根据运动学公式，有
0=v-at₁
x=t₁
解得
t₁=2s
x=4m
向左匀加速过程，根据运动学公式，有
x₁==1m
t₂==1s
最后3m做匀速直线运动，有
t₃═1.5s
即滑块在传送带上运动的总时间为：t=t₁+t₂+t₃=4.5s
故A错误，B正确；
C、向右减速过程和向左加速过程中，摩擦力为恒力，故摩擦力做功为：W_f=-f（x-x₁）=-μmg（x-x₁）=-6J，即物体克服摩擦力做功6J，或摩擦力对物体做功-6J，故C错误；
D、整个运动过程中由于摩擦产生的热量等于滑块与传送带之间的一对摩擦力做功的代数和，等于摩擦力与相对路程的乘积；
物体向右减速过程，传送带向左移动的距离为：l₁=vt₁=4m
物体向左加速过程，传送带运动距离为：l₂=vt₂=2m
即Q=f?S=μmg?[（l₁+x）+（l₂-x₁）]=18J，故D正确；
故选BD．
点评：本题关键根据牛顿第二定律求出加速度，结合运动学规律确定滑块的运动情况，最后根据功能关系列式求解热量．