Question

【題目】如圖所示，水平傳送帶右端A處與傾角為30°的光滑斜面平滑連接，左端B處與一水平面平滑連接，水平面上有一固定豎直擋板，擋板右側與一輕彈簧連接，彈簧處于自然狀態(tài)，彈簧右端剛好處在水平面上的C點，斜面長為=2.5m，傳送帶長5m.BC段長=0.5m，傳送帶以速度v=1m/s逆時針轉動.一質量為kg的物塊從斜面頂端由靜止釋放，已知物塊與傳送帶間及水平面BC段的動摩擦因數(shù)分別為=0.1，=0.35，水平面C點左側光滑，重力加速度取=10m/s2，求:

(1)彈簧獲得的最大彈性勢能；

(2)物塊第三次到達B點時的速度大小；

(3)物塊與傳送帶由于相對滑動而產(chǎn)生的熱量．

Answer 1

【答案】(1)12.5J (2) 1m/s (3) 23J

【解析】

（1）設物塊滑到斜面底端的速度為v1，根據(jù)機械能守恒有

解得

v1=5m/s

由于v1>v，因此物塊滑上傳送帶后開始做勻減速運動，加速度大小

設物塊在傳送帶上先減速運動后勻速運動，則減速運動的位移

由于△x>L，因此假設不成立，物塊在傳送帶上一直做勻減速運動，根據(jù)功能關系

（2）設物塊第二次到達A點的速度大小為v3，根據(jù)功能關系

解得

v3=0

即物體到達到A點時，速度減為零，在傳送帶的帶動下又向左做勻加速運動，當物體與傳送帶剛好共速時發(fā)生的位移

因此物塊第三次在傳送帶上先做勻加速運動后做勻速運動，第三次到B點的速度為

v=1m/s

（3）設第一次在傳送帶上滑動經(jīng)歷的時間為t1，則有

則第一次在傳送帶由于相對滑動而產(chǎn)生的熱量

聯(lián)立兩式代入數(shù)據(jù)解得

Q1=7J

設物塊第二次到B點時速度為v2，第二次在傳送帶上滑動經(jīng)歷的時間為t2，則有

解得

v2=3m/s

則第二次在傳送帶上由于相對滑動而產(chǎn)生的熱量

設物塊第三次在傳送帶上相對滑動時間為t3，則

則第三次在傳送帶上由于相對滑動而產(chǎn)生的熱量

由于

因此物塊不會第四次滑上傳送帶，故物塊與傳送帶由于相對滑動而產(chǎn)生的熱量

Q=Q1＋Q2＋Q3=23J