解题思路:(1)由动能定理求出摩擦力做的功,然后求出摩擦力做功之比;
(2)由牛顿第二定律求出加速度,由匀变速直线运动的位移公式求出运动时间.
(1)小物块下滑过程,由机械能守恒定律得:mgh=
1
2mv02,
传送带静止时,滑动摩擦力全程都对物块做负功,设摩擦力做功为W1:W1=-μmgl=0.2×1×10×9J=18J,
且小物块运动到传送带末端时,末速度为vt,
由动能定理得:W1=
1
2m
v2t−
1
2m
v20,解得:v1=
28m/s<6m/s,
所以,当传送带以6m/s的速度转动时,物块先在传送带上做减速运动,然后与传送带一起做匀速直线运动,物块做匀速直线运动时不受摩擦力,摩擦力不做功,设传送带转动时,摩擦力做功为W2,
由动能定理得:W2=[1/2]mv2-[1/2]mv02,
代入数据解得:W1=-18J,W2=-14J,
则:W1:W2=9:7;
(2)无论传送带转动多快,小物块仅在摩擦力作用下,
加速度不会超过:a=[μmg/m]=μg,
要使运动时间最短,小物块应全程加速运动,当其相对于地的位移等于传送带长度时:
由位移公式得:l=v0t+[1/2]at2,代入数据解得:t=1s.
答:(1)物块两次滑过传送带的过程中,摩擦力对物块做功的绝对值之比为9:7;(2)当传送带的转动速度在某一范围内时,物块通过传送带的时间达到最短,这一最短时间为1s.
点评:
本题考点: 动能定理的应用;机械能守恒定律.
考点点评: 本题考查了求摩擦力做功之比、求物块的最短运动时间,分析清楚物块的运动过程、应用动能定理、牛顿第二定律与运动学公式即可正确解题.