【題目】如圖甲所示,水平傳送、兩輪間的距離,質(zhì)量的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))隨傳送帶一起以恒定的速率向左勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)物塊運(yùn)動(dòng)到最左端時(shí),質(zhì)量的子彈以的水平速度向右射中物塊并穿出.在傳送帶的右端有一傳感器,測(cè)出物塊被擊穿后的速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示(圖中取向右運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较,子彈射出物塊的瞬間為時(shí)刻).設(shè)子彈擊穿物塊的時(shí)間較短,且不會(huì)擊中傳感器而發(fā)生危險(xiǎn),物塊的質(zhì)量保持不變.不計(jì)空氣阻力及、輪的大小,取重力加速度,若從第一顆子彈擊中物塊開(kāi)始,每隔就有一顆相同的子彈以同樣的速度擊穿物塊,直至物塊最終離開(kāi)傳送帶,設(shè)所有子彈與物塊間的相互作用力均相同,求整個(gè)過(guò)程中物塊與傳送帶之間因摩擦產(chǎn)生的熱量。

【答案】

【解析】根據(jù)物塊擊穿后速度隨時(shí)間變化關(guān)系圖得:

從第一顆子彈擊中木塊到木塊再次與傳送帶達(dá)到相同的速度一共用時(shí),所以此過(guò)程傳送帶向左運(yùn)動(dòng)的位移 ,木塊向右的位移為所以此過(guò)程木塊相對(duì)于傳送帶的位移為;

第二顆子彈擊中木塊后,到木塊再次與傳送帶達(dá)到相同的速度,木塊向右的位移為;

第三顆子彈擊中木塊后,到木塊再次與傳送帶達(dá)到相同的速度,木塊向右的位移為;

第四顆子彈擊中木塊后,當(dāng)木塊向右運(yùn)動(dòng)時(shí)落下傳送帶,此過(guò)程為勻減速運(yùn)動(dòng),故: 解得:

此過(guò)程中傳送帶向左位移

木塊向右運(yùn)動(dòng)的位移

所以此過(guò)程木塊相對(duì)于傳送帶的位移為

故全程木塊與傳送帶間的相對(duì)滑動(dòng)距離為:

所以木塊和傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量: 。

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①畫(huà)出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡;

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