问题 问答题

如图所示的水平传送装置,AB间距为L,传送带以速度v匀速运转,把一质量为m的零件无初速地放在传送带的A处,已知零件与传送带之间的动摩擦因数为u,试求从A到B的过程中,摩擦力对零件所做的功,和物体与皮带间因摩擦产生的热量Q.

答案

要求摩擦力对零件做的功,关键是要弄清零件在摩擦力方向上的位移是多少,由于题中没有给出各物理量之间的定量关系,故存在两种可能.

当零件与传送带之间存在摩擦力时,摩擦力的大小为F=μmg,分两种情况进行讨论:

(1)零件在到达B处时速度小于或刚好等于传送带的速度v,零件在从A到B的过程中一直受摩擦力作用,则摩擦力对零件做功

W=FL=μmgL

设运动时间为t,加速度为a,零件与传送带的相对位移大小为△x,则a=

F
m
=μg,△x=vt-
0+v
2
t
=
1
2
vt
=L

故Q=F△x=μmgL

(2)零件在到达B点之前已经达到传送带的速度v,零件只是在达到速度v之间的一段时间内受摩擦力作用,此后零件与传送带以相同的速度v做匀速直线运动,不再受摩擦力作用.

则摩擦力对零件所做的功为

W′=FL′=μmg

v2
2μg
=
1
2
mv2

Q′=W′=

1
2
mv2

答:从A到B的过程中,摩擦力对零件所做的功为μmgL或

1
2
mv2.物体与皮带间因摩擦产生的热量Q为μmgL或
1
2
mv2

单项选择题
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