Question

下圖是某傳送裝置的示意圖。其中PQ為水平的傳送帶，傳送帶長度L=6m，與水平地面的高度為H=5m。MN是光滑的曲面，曲面與傳送帶相切于N點，現(xiàn)在有一滑塊質(zhì)量為m=3kg從離N點高為h=5m處靜止釋放，滑塊與傳送帶間的摩擦系數(shù)為μ=0.3.重力加速度為g=10m/s²。

（1）滑塊以多大的速度進入傳送帶？
（2）若傳送帶順時針轉(zhuǎn)動，請求出滑塊與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量Q與傳送帶的速度v的大小關系，并作出Q與v的圖象。
（3）若傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動，請求出物體從Q點拋出后距Q點的水平的距離與傳送帶的速度的關系。（認為滑塊以水平速度離開傳送帶）

Answer 1

（1）（2） 圖像如下  

（3）①傳送帶速度，水平位移
②若傳送帶速度，水平距離
③傳送帶速度，水平距離

試題分析：（1）滑塊從高h處靜止釋放，滑到傳送帶的過程，根據(jù)動能定理有
解得速度
（2）滑塊到達傳送帶時速度水平向左，而傳送帶速度水平向右，所以滑塊做勻減速運動
加速度
傳送帶長度為，當物塊滑到到傳送帶最左端時，根據(jù)勻變速直線運動有
求得速度
運動時間
設傳送帶速度為，則傳送帶向右的位移為
摩擦生熱
圖像如下圖

（3）若傳送帶速度大于，物塊在傳送帶上加速，若一直加速可達到最大速度
解得
①若傳送帶速度，物塊將以從Q端水平拋出，平拋運動時間，水平距離
②若傳送帶速度，物塊將加速到傳送帶速度后勻速，最終以從Q端拋出，水平距離
若傳送帶速度小于，物塊在傳送帶上勻減速。若一直勻減速可減到最小速度
③如傳送帶速度，物塊將以從Q端離開平拋。水平位移
④如傳送帶速度，物塊勻減速到等于傳送帶速度最終以速度從Q端拋出，水平距離
綜上①傳送帶速度，水平位移
②若傳送帶速度，水平距離
③傳送帶速度，水平距離