如图所示,水平传送带的皮带以恒定的速度v运动,一个质量为m小物块以一定的水平初速度v垂直皮带边缘滑上皮带,假设皮带足够大,物块与皮带间的动摩擦因数为μ。(1)分析说明物

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◎ 题目

如图所示,水平传送带的皮带以恒定的速度v运动,一个质量为m小物块以一定的水平初速度v垂直皮带边缘滑上皮带,假设皮带足够大,物块与皮带间的动摩擦因数为μ

(1)分析说明物块在皮带上做什么运动?
(2)物块在皮带上运动的整个过程中,摩擦力对物块做的功及生的热。
(3)物块在皮带上运动的速度最小值。

◎ 答案

(1)先以传送带为参考系考虑问题:开始时物块相对于传送带的速度大小为v,方向与x轴成1350。滑动摩擦力方向总与相对运动方向相反,即与x轴成-450。如图所示。由于物块受到的外力为恒力,它相地于传送带做的是匀减速直线运动,至速度减为0,就不再受摩擦力作用,将与传送带保持相对静止。现在再转换到以地面为参考系:物块先做初速度为v(方向沿+y方向)、加速度为μg的匀变速曲线运动,加速度方向始终与皮带边缘成–45o夹角;然后物块随皮带一起沿+x方向做速度为v的匀速直线运动。
(2)                                 (3)

◎ 解析

以传送带的运动方向为x轴、以物块运动方向为y轴,建立平面直角坐标系。

(1)先以传送带为参考系考虑问题:开始时物块相对于传送带的速度大小为v,方向与x轴成1350。滑动摩擦力方向总与相对运动方向相反,即与x轴成-450。如图所示。由于物块受到的外力为恒力,它相地于传送带做的是匀减速直线运动,至速度减为0,就不再受摩擦力作用,将与传送带保持相对静止。现在再转换到以地面为参考系:物块先做初速度为v(方向沿+y方向)、加速度为μg的匀变速曲线运动,加速度方向始终与皮带边缘成–45o夹角;然后物块随皮带一起沿+x方向做速度为v的匀速直线运动。
(2)以地面为参考系,对整个运动过程应用动能定理,得摩擦力对物块做的功W=0。以传送带为参考系,整个运动过程物块动能的减小即等于生的热。得
如果以地面为参考系求生的热,应先求相对于传送带的位移。
,则生的热
(3)物块在皮带上的运动(相对地面)x方向是初速为0的匀加速运动,vx=ax·ty方向是初速为v的匀减速运动,vy=v-ay·t,其中ax=ay=。合速度为,即,当时,有最小值,最小速度

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,水平传送带的皮带以恒定的速度v运动,一个质量为m小物块以一定的水平初速度v垂直皮带边缘滑上皮带,假设皮带足够大,物块与皮带间的动摩擦因数为μ。(1)分析说明物…”主要考查了你对  【功能关系】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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