Question

如图所示，传送带长6m，与水平方向的夹角θ=37°，以5m/s的速度向上运动．一个质量为2kg的物块（可视为质点），沿平行于传送带方向以10m/s的速度滑上传送带，已知物块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5．求：
（1）物块刚滑上传送带时的加速度大小；
（2）物块到达传送带顶端时的速度；
（3）整个过程中，摩擦力对物块所做的功．

Answer 1

分析：（1）根据物体相对传送带滑动的方向确定出摩擦力的方向，结合牛顿第二定律求出物块刚滑上传送带时的加速度大小．
（2）根据速度时间公式以及位移公式求出物块速度达到传送带速度时的位移，判断物体在速度与传送带速度相等时，是否到达最高点，若未到达最高点，再结合牛顿第二定律求出加速度的大小，结合速度位移公式求出到达最高点的速度．
（3）对全过程运用动能定理，求出摩擦力对物块做功的大小．

解答：解：（1）物块刚滑上传送带时，物块的加速度大小为a₁，
由牛顿第二定律mgsin37°+μmgcos37°=ma₁
代入数据解得a1=10m/s2；
（2）设物块速度减为5m/s所用时间为t₁，则v₀-v=a₁t₁
解得t₁=0.5s
通过的位移：x1′=

v0+v

2

t1=3.75m＜6 m    
因μ＜tanθ，此后物块继续减速上滑的加速度大小为a₂则mgsin37°-μmgcos37°=ma₂
代入数据解得a2=2m/s2
设物块到达最高点的速度为v₁，则v2-v12=2a2x2
x₂=l-x₁=2.25m
解得v₁=4m/s．
（3）从开始到最高点，由动能定理得W-mglsin37°=

1

2

mv12-

1

2

m

v

2 0

代入数据解得W=-12 J        
答：（1）物块刚滑上传送带时的加速度大小为10m/s²；
（2）物块到达传送带顶端时的速度为4m/s；
（3）整个过程中，摩擦力对物块所做的功为-12J．

点评：解决本题的关键理清物块在传送带上的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式灵活求解．