如图所示，长L=34.5m的水平传送带以大小为υ=3m/s的速度沿逆时针方向运动，将一质量为M=2kg的小木盒B轻轻放在传送带右端，B与传送带之间的动摩擦因数μ

题文

如图所示，长L=34.5m的水平传送带以大小为υ=3m/s的速度沿逆时针方向运动，将一质量为M=2kg的小木盒B轻轻放在传送带右端，B与传送带之间的动摩擦因数μ=0.3，在木盒放上传送带的同时，有一个光滑的质量为m=1kg的小球A自传送带的左端以υ₀=15m/s的速度在传送带上向右运动．球与木盒相遇时，木盒与传送带已相对静止，相遇后球立即进入盒中与盒保持相对静止．（取g=10m/s²）求：
（1）球与木盒相遇后瞬间，两者共同运动的速度；
（2）小木盒从传送带右端到左端的时间；
（3）小木盒从传送带右端到左端的过程中因木盒与传送带间的摩擦而产生的热量．

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）选向右的方向为正方向，则在相遇前瞬间，小木盒B的速度为v_B=v=3m/s．设相遇后两者共同的速度为v′，由动量守恒得到：
mv₀-Mv_B=（m+M）v′
解得：v′=3m/s，方向向右．
（2）小木盒B放在传送带右端后在滑动摩擦力作用下先向左加速运动，滑动摩擦力f₁=μMg=6N，加速度aa1=f1M=μg=3m/s2，经过t1=va=1s，小木盒在传送带上做匀速运动．
小球向右匀速运动，设经过时间t二者相遇，则有
v₀t+12a1t21+v（t-t₁）=L
解得：t=2s
小木盒在传送带加速运动的位移s₁=vt12=1.5m
匀速运动的时间t₂=t-t₁=1s，位移s₂=vt₂=3m
相遇后先向右做匀减速运动，所受滑动摩擦力：f₂=μ（m+M）g=9N，加速度为：a₂=f2m+M=μg=3m/s²，向右减速运动的时间：
t₃=v′a2=1s
再向左做加速运动，加速运动的时间：
t₄=v′a2=va2=1s
最后与传送带一起匀速运动，匀速运动时间为：
t₅=L-s1-s2v=10s
所以小木盒从传送带右端到左端的时间为t=t₁+t₂+t₃+t₄+t₅=14s
（3）①小木盒在t1时间内相对传送带滑动距离为：x₁=vt₁-s₁=1.5m
产生热量：Q₁=f₁x₁=μMgx₁=9J
②向右减速运动相对地向右位移x=v′t32=1.5m
相对传动带滑动距离为：x₂=vt₃+x=4.5m
产生热量：Q₂=f₂x₂=μ（m+M）gx₂=40.5J
③向左加速运动的位移：x′=v′t42=1.5m
相对传送带滑动距离为：x3=vt4-v′t42=1.5m
产生热量：Q₃=f₂x₃=μ（m+M）gx₃=13.5J
所以因木盒与传送带间的摩擦而产生的热量：Q=Q₁+Q₂+Q₃=63J
答：（1）球与木盒相遇后瞬间，两者共同运动的速度为3m/s，方向向右．
（2）小木盒从传送带右端到左端的时间为14s；
（3）小木盒从传送带右端到左端的过程中因木盒与传送带间的摩擦而产生的热量为63J．

解析

f1M

考点

据考高分专家说，试题“如图所示，长L=34.5m的水平传送带以.....”主要考查你对 [动量守恒定律 ]考点的理解。

动量守恒定律

动量守恒定律：
1、内容：一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。
2、表达式：m₁v₁+m₂v₂=m₁v₁'+m₂v₂'。
3、动量守恒定律成立的条件：
①系统不受外力或系统所受外力的合力为零；
②系统所受的外力的合力虽不为零，但系统外力比内力小得多，如碰撞问题中的摩擦力，爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多，可以忽略不计；
③系统所受外力的合力虽不为零，但在某个方向上的分量为零，则在该方向上系统的总动量的分量保持不变。
4、动量守恒的速度具有“四性”：
①矢量性；②瞬时性；③相对性；④普适性。

动量守恒定律与机械能守恒定律的比较：

系统动量守恒的判断方法:

方法一：南动量守恒的条件判断动量守恒的步骤如下：
(1)明确系统由哪几部分组成。
(2)对系统中各物体进行受力分析，分清哪些是内力，哪些是外力。
(3)看所有外力的合力是否为零，或内力是否远大于外力，从而判断系统的动量是否守恒。
方法二：南系统动量变化情况判断动量守恒方法如下：
(1)明确初始状态系统的总动量是多少。
(2)对系统内的物体进行受力分析、运动分析，确定每一个物体的动量变化情况。
(3)确定系统动量变化情况，进而判定系统的动量是否守恒。