解题思路: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.
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=
v22
2a+
v 2
av1+
v 2
av1-
v22
2a
即W=fX相=2mv1v2,故D正确.
故选D.
点评:
本题考点: 动能定理的应用;动量定理;功能关系.
考点点评: 本题关键是对于物体返回的过程分析,物体可能一直加速,也有可能先加速后匀速运动.