Question

(2011年福建預(yù)測卷)如圖4－4－6所示，質(zhì)量為m的滑塊，放在光滑的水平平臺上，平臺右端B與水平傳送帶相接，傳送帶的運(yùn)行速度為v₀，長為L.今將滑塊緩慢向左壓縮固定在平臺上的輕彈簧，到達(dá)某處時(shí)突然釋放．當(dāng)滑塊滑到傳送帶右端C時(shí)，恰好與傳送帶速度相同．滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ.

圖4－4－6
(1)試分析滑塊在傳送帶上的運(yùn)動情況．
(2)若滑塊離開彈簧時(shí)的速度大于傳送帶的速度，求釋放滑塊時(shí)，彈簧具有的彈性勢能．
(3)若滑塊離開彈簧時(shí)的速度大于傳送帶的速度，求滑塊在傳送帶上滑行的整個(gè)過程中產(chǎn)生的熱量．

Answer 1

（1）若滑塊沖上傳送帶時(shí)的速度小于帶速，則滑塊在帶上由于受到向右的滑動摩擦力而做勻加速運(yùn)動；若滑塊沖上傳送帶時(shí)的速度大于帶速，則滑塊由于受到向左的滑動摩擦力而做勻減速運(yùn)動．
（2）E_p＝mv＋μmgL
（3）Q＝μmgL－mv₀(－v₀)

(1)若滑塊沖上傳送帶時(shí)的速度小于帶速，則滑塊在帶上由于受到向右的滑動摩擦力而做勻加速運(yùn)動；若滑塊沖上傳送帶時(shí)的速度大于帶速，則滑塊由于受到向左的滑動摩擦力而做勻減速運(yùn)動．
(2)設(shè)滑塊沖上傳送帶時(shí)的速度為v，在彈簧彈開過程中
由機(jī)械能守恒E_p＝mv²
設(shè)滑塊在傳送帶上做勻減速運(yùn)動的加速度的大小為a
由牛頓第二定律：μmg＝ma
由運(yùn)動學(xué)公式v²－v＝2aL
解得E_p＝mv＋μmgL.
(3)設(shè)滑塊在傳送帶上運(yùn)動的時(shí)間為t，則t時(shí)間內(nèi)傳送帶的位移s＝v₀t
v₀＝v－at
滑塊相對傳送帶滑動的位移
Δs＝L－s
相對滑動生成的熱量
Q＝μmg·Δs
解得Q＝μmgL－mv₀(－v₀)．