Question

如图所示，足够长的传送带以恒定的速率v₁逆时针运动，一质量为m的物块以大小为v₂的初速度从传送带的P点冲上传送带，从此时起到物块再次回到P点的过程中，下列说法正确的是（ ）

A．传送带对物块的冲量大小一定为2mv₂
B．全过程传送带对物块做的总功可能为正，可能为负，也可能为零
C．电动机提供给系统的电能一定大于全程产生的内能
D．全过程产生的内能可能等于2mv₁v₂

Answer

物体由于惯性冲上皮带后，受到向左的滑动摩擦力，减速向右滑行，之后依然受到向左的滑动摩擦力，会继续向左加速，然后分v1大于、等于、小于v2三种情况分析．
根据动量定理知道传送带对物块的冲量大小．
根据动能定理得全过程传送带对物块做的总功．
根据能量守恒找出各种形式能量的关系．
【解析】
由于传送带足够长，物体减速向右滑行，直到速度减为零，然后物体会在滑动摩擦力的作用下向左加速，分三种情况讨论：
①如果v1＞v2，物体会一直加速，当速度大小增大到等于v2时，物体恰好离开传送带，有v′2=v2；
②如果v1=v2，物体同样会一直加速，当速度大小增大到等于v2时，物体恰好离开传送带，有v′2=v2；
③如果v1＜v2，物体会先在滑动摩擦力的作用下加速，当速度增大到等于传送带速度时，物体还在传送带上，之后不受摩擦力，故物体与传送带一起向右匀速运动，有v′2=v1；
A、根据动量定理求解传送带对物块的冲量大小，由于物块再次回到P点的速度方向向左，大小不一定等于v2，所以传送带对物块的冲量大小不一定为2mv2．故A错误．
B、根据上面的讨论，物块再次回到P点的速度大小v′2≤v2，整个过程动能变化△Ek≤0，
根据动能定理得：全过程传送带对物块做的总功可能为负，也可能为零，不可能为正，故B错误．
C、根据能量守恒，如果物块再次回到P点的速度大小v′2=v2，那么物块动能变化为0，那么电动机提供给系统的电能等于全程产生的内能，故C错误．
D、过程产生的内能是通过克服滑动摩擦力对系统做功来量度的，
克服滑动摩擦力对系统做功W=fX相
设物块运动的加速度大小为a，
如果v1≥v2，
X相=+v1+v1-
即W=fX相=2mv1v2，故D正确．
故选D．