Question

（09年長(zhǎng)春市一調(diào)）（10分）如圖所示，OO ^/ 右側(cè)是絕緣的水平面，左側(cè)是一水平足夠長(zhǎng)的傳送帶，正以速度v₀順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，絕緣平面與傳送帶吻接處良好。今在距離為OO ^/ 為x₀處放一靜止的帶正電的小物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），其質(zhì)量為m,所帶電荷量不變（電荷量q未知）。物塊在電場(chǎng)力作用下向左運(yùn)動(dòng)，并沖上傳送帶，已知：物塊受的電場(chǎng)力Eq＝mg，傳送帶的恒定速度為v₀＝；水平面和傳送帶與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0．5。求：

（1）物塊在傳送帶上向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，距OO ^{/  /}的最大水平距離s；

（2）物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)為了維持傳送帶勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)傳送帶所多提供的能量多大？

Answer 1

解析：（1）物體由A到B，設(shè)到達(dá)B點(diǎn)速度為v_t，由動(dòng)能定理得：

 

Eqx₀－μmgx₀＝　（2分）

　

解得：v_t＝

 

由公式：0－－2μgs  （1分）

 

得物塊距OO ^/ 的最大水平距離：s＝＝x₀（1分）



   （2）設(shè)物塊在傳送帶上速度減為零后，從傳送帶返回達(dá)到與傳送帶相同的速度v₀時(shí)的位移為x，由動(dòng)能定理得：μmgx＝－0　　　　　　　　　　　　　　　（1分）

 

　　得：x＝x₀＜x₀，故物塊沒(méi)有到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，已經(jīng)達(dá)到了和傳送帶相同的速度。（1分）

 

　　物塊在傳送帶上向左運(yùn)動(dòng)的時(shí)間：t₁＝　　　　　�。�1分）

 

       物塊從左向右返回到與傳送帶具有相同速度v₀的時(shí)間：  （1分）

 

　　物塊相對(duì)傳送帶運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中傳送帶的位移：s₁＝v₀(t₁＋t₂)              （1分）

 

　　傳送帶所受到的摩擦力：f＝μmg

 

　　電動(dòng)機(jī)對(duì)傳送帶多提供的能量等于傳送帶克服摩擦力做的功：

 

　　W＝fs₁＝μmg×　　　　　　　　　　　　　　（1分）

 

　　說(shuō)明：其它方法正確同樣得分。