用图所示的水平传送带AB和斜面BC将货物运送到斜面的顶端．传送带AB的长度L=11m，上表面保持匀速向右运行，运行的速度v=12m/s．传送带B端靠近倾角θ=3

题文

用图所示的水平传送带AB和斜面BC将货物运送到斜面的顶端．传送带AB的长度L=11m，上表面保持匀速向右运行，运行的速度v=12m/s．传送带B端靠近倾角θ=37°的斜面底端，斜面底端与传送带的B端之间有一段长度可以不计的小圆弧．在A、C处各有一个机器人，A处机器人每隔△t=1.0s将一个质量m=10kg的货物箱（可视为质点）轻放在传送带A端，货物箱经传送带和斜面后到达斜面顶端的C点时速度恰好为零，C点处机器人立刻将货物箱搬走．已知斜面BC的长度s=5.0m，传送带与货物箱之间的动摩擦因数μ₀=0.55，货物箱由传送带的右端到斜面底端的过程中速度大小损失原来的111，g=10m/s²（sin37°=0.6，cos37°=0.8）．求：
（1）斜面与货物箱之间的动摩擦因数μ；
（2）从第一个货物箱放上传送带A端开始计时，在t₀=3.0s的时间内，所有货物箱与传送带的摩擦产生的热量Q；
（3）如果C点处的机器人操作失误，未能将第一个到达C点的货物箱搬走而造成与第二个货物箱在斜面上相撞．求两个货物箱在斜面上相撞的位置到C点的距离．（本问结果可以用根式表示）

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）货物箱在传送带上做匀加速运动过程，根据牛顿第二定律有
        μ₀mg=ma₀
解得：a₀=μ₀g=5.5m/s²                                      
由运动学公式：v₁²=2a₀L
解得货物箱运动到传送带右端时的速度大小为：v₁=11m/s
货物箱刚冲上斜面时的速度 v₂=（1-111）v₁=10m/s
货物箱在斜面上向上运动过程中v₂²=2a₁s
解得：a₁=10m/s²                                   
根据牛顿第二定律：mgsinθ+μmgcosθ=ma₁
解得：μ=0.5；                                       
（2）3.0s内放上传送带的货物箱有3个，前2个已经通过传送带，它们在传送带上的加速时间t₁=t₂=2.0s；第3个还在传送带上运动，其加速时间 t₃=1.0s．
前2个货物箱与传送带之间的相对位移
△s=vt₁-12v₁t₁=13m
第3个货物箱与传送带之间的相对位移
△s′=vt₃-14v₁t₃=9.25m                          
前2个货物箱与传送带摩擦产生的总热量为：
Q₁=2μ₀ mg△s=1430J
第三个货物箱与传送带摩擦产生的热量为：
Q₂=μ₀ mg△s′=508.75J．                         
总共生热  Q=Q₁+Q₂=1938.75J．                           
（3）货物箱由A运动到B的时间为2.0s，由B运动到C的时间为1.0s，可见第一个货物箱冲上斜面C端时第二个货物箱刚好冲上斜面．
货物箱沿斜面向下运动，根据牛顿第二定律有
mgsinθ-μmgcosθ=ma₂
解得加速度大小a₂=2.0m/s²                                 
设第一个货物箱在斜面C端沿斜面向下运动与第二个货物箱相撞的过程所用时间为t，
有：v₂t-12a₁t ²+12a₂t ²=s
解得：t=5-54s≈0.69 s                               
两个货物箱在斜面上相遇的位置到C端的距离
s₁=12a₂t²=30-10516m≈0.48 m  
答：（1）斜面与货物箱之间的动摩擦因数μ为0.5；
（2）从第一个货物箱放上传送带A端开始计时，在t₀=3.0s的时间内，所有货物箱与传送带的摩擦产生的热量Q为1938.75J；
（3）两个货物箱在斜面上相撞的位置到C点的距离为0.48 m．

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解析

111

考点

据考高分专家说，试题“用图所示的水平传送带AB和斜面BC将货物.....”主要考查你对 [匀变速直线运动的位移与速度的关系 ]考点的理解。

匀变速直线运动的位移与速度的关系

匀变速直线运动的速度-位移公式：

v_t²-v₀²=2as。

适用条件：

匀变速直线运动

匀变速直线运动的速度-位移公式推导：

由
可得，将t代入有可得，将t代入有
，即

注意：

①是由公式

注意：

①是由公式
推导而出，一般情况下，对同一过程不能联立三式求解。
②关系式
中一共有四个物理量，若求其中的一个物理量，需要知道其他的三个物理量。由可推得（v取正值还是负值根据情况判断），中一共有四个物理量，若求其中的一个物理量，需要知道其他的三个物理量。由可推得（v取正值还是负值根据情况判断），

③位移与速度的关系式

为矢量式，应用它解题时，若规定初速度
的方向为正方向，a与同向时为正值，物体做匀加速运动，a与的方向为正方向，a与同向时为正值，物体做匀加速运动，a与
反向时为负值，物体做匀减速运动。位移
，说明物体通过的位移的方向与物体的初速度的方向相同，位移，说明物体通过的位移的方向与物体的初速度的方向相同，位移
，说明位移的方向与初速度的方向相反。

知识点拨：

对位移和速度关系的两点提醒：

1. 注意同一性，即
   
   应是同一研究对象在同一运动过程中的初速度、末速度、加速度及发生的位移。
2. 注意矢量性，即以
   
   方向为正方向，其余三量与初速度的方向相同则为正，相反则为负。

当初速度为零时：

初速度为
初速度为0速度公式初速度为0速度公式

位移公式位移公式


速度—位移公式

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