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.