解题思路:物体由于惯性冲上皮带后,受到向左的滑动摩擦力,减速向右滑行,之后依然受到向左的滑动摩擦力,会继续向左加速,然后根据v1小于v2的情况分析.
根据动能定理得全过程传送带对物块做的总功.
根据能量守恒找出各种形式能量的关系.
A:由于传送带足够长,物体减速向左滑行,直到速度减为零,然后物体会在滑动摩擦力的作用下向右加速,由于v1<v2,物体会先在滑动摩擦力的作用下加速,当速度增大到等于传送带速度时,物体还在传送带上,之后不受摩擦力,故物体与传送带一起向右匀速运动,有v′2=v1;故A错误;
B:此过程中只有传送带对滑块做功根据动能定理W′=△EK得:W=△EK=[1/2]mv12-[1/2]mv22,故B错误;
D:设滑块向左运动的时间t1,位移为x1,则:x1=
.
v2t1=
v2
2t1
摩擦力对滑块做功:W1=fx1=f
v2
2t1①
又摩擦力做功等于滑块动能的减小,即:W1=[1/2]mv22②
该过程中传送带的位移:x2=v1t1
摩擦力对滑块做功:W2=fx2=fv1t1=fv1
2x1
v2=2fx
v1
v2③
将①②代入③得:W2=mv1v2
设滑块向左运动的时间t2,位移为x3,则:x3=
v1
2t2
摩擦力对滑块做功:W3=fx3=[1/2]mv12
该过程中传送带的位移:x4=v1t2=2x3
滑块相对传送带的总位移:x相=x1+x2+x4-x3=x1+x2+x3
滑动摩擦力对系统做功:W总=fx相对=W1+W2+W3=[1/2]m(v1+v2)2
滑块与传送带间摩擦产生的热量大小等于通过滑动摩擦力对系统做功,Q=W总=f•x相=[1/2]m(v1+v2)2,故D正确;
C:全过程中,电动机对皮带做的功与滑块动能的减小量等于滑块与传送带间摩擦产生的热量,即Q=W+[1/2]mv22-[1/2]mv12
整理得:W=Q-[1/2]mv22+[1/2]mv12=mv22+mv1v2,故C错误.
故选:D.
点评:
本题考点: 功能关系;动能定理的应用.
考点点评: 本题关键是对于物体返回的过程分析,物体先做减速运动,之后反向加速,最后做匀速运动.但是计算滑块与传送带间摩擦产生的热量的过程太复杂.