传送带以恒定速度v=4m/s顺时针运行,传送带与水平面的夹角θ=37°.现将质量m=2kg的小物品轻放在其底端(小物品可

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  • 解题思路:(1)先假设传送带足够长,对滑块受力分析,根据牛顿第二定律求解出加速度,然后运用运动学公式求解出加速的位移和时间,根据位移判断是否有第二个过程,当速度等于传送带速度后,通过受力分析,可以得出物体恰好匀速上滑,最后得到总时间;

    (2)若在物品与传送带达到同速瞬间撤去恒力F,先受力分析,根据牛顿第二定律求出加速度,然后根据运动学公式列式求解.

    (3)根据能量守恒定律求出物品放上传送带到离开,传送带对小物块做功的大小.

    (1)物品在达到与传送带速度v=4m/s相等前,有:

    F+μmgcos37°-mgsin37°=ma1

    解得a1=8m/s2

    由v=a1t1,t1=0.5s

    位移x1=

    1

    2a1t12=1m.

    随后,有:F-μmgcos37°-mgsin37°=ma2

    解得a2=0,即滑块匀速上滑

    位移x2=

    H

    sin37°−x1=2m

    t2=

    x2

    v=0.5s

    总时间为:t=t1+t2=1s

    即物品从传送带底端运动到平台上所用的时间是1s.

    (2)在物品与传送带达到同速瞬间撤去恒力F,根据牛顿第二定律,有

    μmgcos37°-mgsin37°=ma3

    解得:a3=−2m/s2

    假设物品向上匀减速到速度为零时,通过的位移为x

    x=−

    v2

    2a3=4m>x2

    即物体速度为减为零时已经到达最高点;

    由x2=vt3+

    1

    2a3t32

    解得t3=2−

    2s(t3=2+

    2s>0.5s,舍去).

    (3)第一种情况,物块先向上做匀加速直线运动,然后向上做匀速直线运动.

    根据能量守恒定律得,WF+W=

    1

    2mv2+mgH

    所以传送带对小物块所做的功为W=[1/2mv2+mgH−F•

    H

    sin37°]=[1/2×2×16+20×1.8−20×

    1.8

    0.6]=-8J.

    第二种情况,物块向上做匀加速直线运动,然后向上做匀减速直线运动,匀减速直线运动到达顶端的速度v′=4−2×(2−

    点评:

    本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系;功的计算.

    考点点评: 本题关键是受力分析后,根据牛顿第二定律求解出加速度,然后根据运动学公式列式求解.