2019年高考物理二輪復(fù)習(xí)十大熱門考點專項突破 專題03 傳送帶模型練習(xí).doc

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專題03 傳送帶模型 熱點分析 傳送帶模型與日常生活聯(lián)系緊密，是歷年高考中重要題型之一．主要知識涉及運動學(xué)規(guī)律，牛頓運動定律，功能關(guān)系，這些知識是高中物理的主干知識． 傳送帶問題的本質(zhì)是摩擦力的問題，物體與傳送帶之間的摩擦從性質(zhì)上看有兩種情況，一是滑動摩擦力，二是靜摩擦力，從效果上看，一是動力，二是阻力，因此，對與傳送帶接觸的物體，摩擦力的作用決定物體的運動，解決問題的關(guān)鍵是摩擦力的分析． 經(jīng)典例題 例1、（多選）如圖，在勻速轉(zhuǎn)動的電動機帶動下，足夠長的水平傳送帶以恒定速率勻速向右運動。一質(zhì)量為m的滑塊從傳送帶右端以水平向左的速率（＞）滑上傳送帶,最終滑塊又返回至傳送帶的右端。就上述過程，下列判斷正確的有（ ） A. 滑塊返回傳送帶右端的速率為 B. 此過程中傳送帶對滑塊做功為 C. 過過程中電動機對傳送帶做功為 D. 此過程中滑塊與傳送帶間摩擦產(chǎn)生的熱量為 【來源】【全國百強?！亢颖笔『馑袑W(xué)2018屆高三二十模考試(B)物理試題 【答案】 ACD 【解析】A、由于傳送帶足夠長，滑塊受向右的摩擦力，減速向左滑行，至速度為0，之后，再加速向右滑行，由于v1＜v2，物體會先在滑動摩擦力的作用下加速，當速度增大到等于傳送帶速度時，物體還在傳送帶上，之后不受摩擦力，故物體與傳送帶一起向右勻速運動，有v′2=v1；故A正確；B、此過程中只有傳送帶對滑塊做功根據(jù)動能定理W′=△EK得： ，故B錯誤； D、設(shè)滑塊向左運動的時間t1，位移為x1，則：，摩擦力對滑塊做功： ①，又摩擦力做功等于滑塊動能的減小，即： ②，該過程中傳送帶的位移：x2=v1t1，摩擦力對傳送帶做功： ③，將①②代入③得：W2=mv1v2，設(shè)滑塊向右勻加速運動的時間t2，位移為x3，則：，摩擦力對滑塊做功：，該過程中傳送帶的位移：x4=v1t2=2x3， 【點睛】本題關(guān)鍵是對于物體返回的過程分析，物體先做減速運動，之后反向加速，最后做勻速運動．但是計算滑塊與傳送帶間摩擦產(chǎn)生的熱量的過程太復(fù)雜．C項可作如下解：由W電-Q=△Ek，則 。 例2、如圖是工廠流水生產(chǎn)線包裝線示意圖，質(zhì)量均為m=2.5kg、長度均為l=0.36m的產(chǎn)品在光滑水平工作臺AB上緊靠在一起排列成直線（不粘連），以v0=0.6m/s的速度向水平傳送帶運動，設(shè)當每個產(chǎn)品有一半長度滑上傳送帶時，該產(chǎn)品即刻受到恒定摩擦力Ff=μmg而做勻加速運動，當產(chǎn)品與傳送帶間沒有相對滑動時，相鄰產(chǎn)品首尾間距離保持2l（如圖）被依次送入自動包裝機C進行包裝。觀察到前一個產(chǎn)品速度達到傳送帶速度時，下一個產(chǎn)品剛好有一半滑上傳送帶而開始做勻加速運動。取g=10m/s2。試求： (1)傳送帶的運行速度v； (2)產(chǎn)品與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ： (3)滿載工作時與空載時相比，傳送帶驅(qū)動電動機增加的功率?P； (4)為提高工作效率，工作人員把傳送帶速度調(diào)成v=2.4m/s，已知產(chǎn)品送入自動包裝機前已勻速運動，求第(3)問中的?P′?第(3)問中在相當長時間內(nèi)的等效?P′′? 【來源】【全國百強?！拷鲙煼洞髮W(xué)附屬中學(xué)2018屆高三最后一卷理科綜合物理試題 【答案】 (1)1.8m/s (2) μ=0.2 (3)9W (4)18W 解法二：產(chǎn)品滑上傳送帶后做初速度為v0的勻加速運動，設(shè)加速時間為t，則從前一個產(chǎn)品加速開始，到下一個產(chǎn)品達到傳送帶速皮所用時間為2t。 對前一個產(chǎn)品 對下一個產(chǎn)品 且x1-x2=3l 解得t=0.6s 由速度公式得v=v0+at 由牛頓第二定律可知Ff=ma 聯(lián)立代入Ff=μmg 解得μ=0.2 【點睛】關(guān)鍵是明確滑塊在傳送帶的受力情況和運動情況，結(jié)合牛頓第二定律和運動學(xué)公式列式求解。 例3、如圖所示，光滑斜面與傾斜傳送帶在同一個平面內(nèi)，傳送帶以速度v0逆時針勻速轉(zhuǎn)動，現(xiàn)有一滑塊體從斜面上靜止釋放，若物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)恒定，規(guī)定沿斜面向下的速度方向的正方向，則物體在傳送帶上滑動時的速度隨時間變化的圖線可能是 A. B. C. D. 【參考答案】ACD 例4、(2016年全國普通高考重慶適應(yīng)性測試（第三次）理科綜合試題)如圖所示，足夠長的傳送帶與水平面夾角為θ，在傳送帶上某位置輕輕放置一小木塊，小木塊與傳送帶間動摩擦因素為μ，小木塊速度隨時間變化關(guān)系如圖所示，v0、t0已知，則 A．傳送帶一定逆時針轉(zhuǎn)動 B． C．傳送帶的速度大于v0 D．t0后滑塊的加速度為2 gsinθ- 【參考答案】AD 考點：考查牛頓第二定律、勻變速直線運動. 【名師點睛】本題的關(guān)鍵1、物體的速度與傳送帶的速度相等時物體會繼續(xù)加速下滑．2、小木塊兩段的加速度不一樣大． 例5． (2016河北名校調(diào)研)三角形傳送帶以1 m/s的速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動，兩邊的傳送帶長都是2 m且與水平方向的夾角均為37.現(xiàn)有兩個小物塊A、B從傳送帶頂端都以1 m/s的初速度沿傳送帶下滑，物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)都是0.5，(g取10 m/s2，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8)下列說法正確的是(　　) A．物塊A先到達傳送帶底端 B．物塊A、B同時到達傳送帶底端 C．傳送帶對物塊A、B均做負功 D．物塊A、B在傳送帶上的劃痕長度之比為1∶3 【參考答案】BCD 例6、(2016河北名校聯(lián)盟)如圖所示，光滑水平面與一傾斜運輸帶MP相接，運輸帶與水平面夾角θ＝30，運輸帶順時針運行的速率v0＝5 m/s.在水平面上的N點處放一質(zhì)量m＝0.4 kg的小物體，N點與運輸帶下端M點間距離x＝2 m，現(xiàn)對小物體施加水平恒力F＝10 N作用至M點撤掉，連接點M處是平滑的，小物體在此處無碰撞能量損失．小物體與運輸帶間的動摩擦因數(shù)為μ＝，到達運輸帶最高點P時速率恰好為零，取g＝10 m/s2，求： (1)小物體運動到M時的速度大??； (2)MP之間的距離L； (3)此過程中小物體與運輸帶間由于摩擦而產(chǎn)生的熱量Q. [解析]　(1)小物體從N至M點，由Fx＝mv2 得v＝10 m/s (2)小物塊與傳送帶共速前，受沿斜面向下摩擦力，做勻減速運動，mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1 a1＝7.5 m/s2 由v－v2＝－2a1L1 得L1＝5 m 小物體與傳送帶共速后繼續(xù)做減速運動，相對于傳送帶下滑，受沿斜面向上摩擦力， mgsinθ－μmgcosθ＝ma2 加速度a2＝2.5 m/s2 由0－v＝－2a2L2 得L2＝5 m 則L＝L1＋L2＝10 m [答案]　(1)10 m/s　(2)10 m　(3)6.67 J 例7、（2018鄭州二模）如圖所示，傳送帶水平部分的長度l=4.5m，在電動機帶動下勻速運行。質(zhì)量M=0.49kg的木塊(可視為質(zhì)點)靜止在傳送帶左端的光滑平臺上。質(zhì)量為m=10g的子彈以v=50m/s的速度水平向右打入木塊并留在其中，之后木塊滑到傳送帶上，最后從右輪軸正上方的P點離開傳送帶做平拋運動，正好落入車廂中心點Q。已知木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)p=0.5，P點與車底板間的豎直高度H=1.8m，與車廂底板中心點Q的水平距離x=1.2m，取g=10m/s2，求： (1)木塊從傳送帶左端到達右端的時間； (2)由于傳送木塊，電動機多消耗的電能 【名師解析】 例8、（2016湖南十三校聯(lián)考）如圖所示，有一條沿順時針方向勻速傳送的傳送帶，恒定速度v＝4 m/s，傳送帶與水平面的夾角θ＝37，現(xiàn)將質(zhì)量m=1kg的小物塊輕放在其底端(小物塊可視作質(zhì)點)，與此同時，給小物塊沿傳送帶方向向上的恒力F＝8N，經(jīng)過一段時間，小物塊上到了離地面高為＝2.4 m的平臺上。已知物塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，（g取10 m/s2， sin37＝0.6，cos37＝0.8）.問： （1）物塊從傳送帶底端運動到平臺上所用的時間？ （2）若在物塊與傳送帶達到相同速度時，立即撤去恒力F，計算小物塊還需經(jīng)過多少時間離開傳送帶以及離開時的速度？ 【參考答案】（1）1.33s （2）0.85s 【命題立意】本題旨在考查牛頓第二定律、勻變速運動、摩擦力 （2）若達到速度相等后撤力F，對物塊受力分析，因為，故減速上行 ， 得：a3=2m/s2。 物塊還需t′離開傳送帶，離開時的速度為，則： ， =0.85s 【舉一反三】（1）如果傳送帶是淺色的，而物體是一炭塊，這一過程中，傳送帶上留下的有色痕跡有多長？ 【熱點感悟】力學(xué)中的傳送帶問題，一般歸納起來可分為三大類：水平放置運行的傳送帶；傾斜放置運行的傳送帶；平斜交接放置運行的傳送帶.在處理傳送帶問題時尤其要注意在傳送帶上運行的物體所受摩擦力的突變.不論是水平的還是傾斜的傳送帶，其上的物體所受的摩擦力方向一定是與其相對運動的方向相反的.同時，解答這類習(xí)題一定要注意物體與傳送帶間相對運動的距離與物體或傳送帶對地的位移是不相同的，求產(chǎn)生熱量時注意Q＝fs相對中s相對指相對路程，不是相對位移. 練兵場 1、如圖所示，用傳送帶給煤車裝煤，平均每5 s內(nèi)有5000kg的煤粉落于車上，由于傳送帶的速度很小，可認為煤粉豎直下落。要使車保持以0.5 m/s的速度勻速前進，則對車應(yīng)再施以向前的水平力的大小為（ ） A. 50N B. 250N C. 500N D. 750N 【來源】北京市一零一學(xué)校2018屆3月高三物理測試題 2、如圖所示，某糧庫使用電動傳輸機向糧垛上輸送麻袋包，現(xiàn)將一麻袋包放置在傾斜的傳送帶上，與傳送帶一起向上勻速運動，其間突遇故障，傳送帶減速直至停止。若上述勻速和減速過程中，麻袋包與傳送帶始終保持相對靜止，下列說法正確的是(　　) A.勻速運動時，麻袋包只受重力與支持力作用 B.勻速運動時，麻袋包受到的摩擦力一定沿傳送帶向上 C.減速運動時，麻袋包受到的摩擦力一定沿傳送帶向下 D.減速運動時，麻袋包受到的摩擦力一定沿傳送帶向上 3.如圖所示，質(zhì)量為m的物體用細繩拴住放在水平粗糙的傳送帶上，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，當 傳送帶分別以v1、v2的速度做逆時針運動時(v1＜v2)，繩中的拉力分別為F1、F2，則下列說法正確的是(　　) A.物體受到的摩擦力Ff1＜Ff2 B.物體所受摩擦力方向向右 C.F1＝F2 D.傳送帶速度足夠大時，物體受到的摩擦力可為0 4.(多選)(2016廣東中山模擬)如圖4甲所示的水平傳送帶AB逆時針勻速轉(zhuǎn)動，一物塊沿曲面從一定高度處由靜止開始下滑，以某一初速度從傳送帶左端滑上，在傳送帶上由速度傳感器記錄下物塊速度隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示(圖中取向左為正方向，以物塊剛滑上傳送帶時為計時起點)。已知傳送帶的速度保持不變，重力加速度g取10 m/s2。關(guān)于物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ及物塊在傳送帶上運動第一次回到傳送帶左端的時間t，下列計算結(jié)果正確的是(　　) A.μ＝0.4 B.μ＝0.2 C.t＝4.5 s D.t＝3 s 5.(多選)如圖所示，傳送帶的水平部分長為L，運動速率恒為v，在其左端無初速放上木塊，若木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，則木塊從左到右的運動時間可能是(　　) A.＋ B. C. D. 6、如圖所示，繃緊的傳送帶與水平面的夾角θ＝30，皮帶在電動機的帶動下，始終保持v0＝2 m/s的速率運行。現(xiàn)把一質(zhì)量為m＝10 kg的工件(可視為質(zhì)點)輕輕放在皮帶的底端，經(jīng)時間1.9 s，工件被傳送到h＝1.5 m的高處，取g＝10 m/s2。求： (1)工件與皮帶間的動摩擦因數(shù)； (2)工件相對傳送帶運動的位移。 7.（湖北省黃岡市黃岡中學(xué)2016屆高三5月第一次模擬考試理科綜合物理試題）（13分）質(zhì)量為m=20kg的物體在大小恒定的水平外力作用下，沖上一足夠長從右向左以恒定速度v0= -10 m/s傳送物體的水平傳送帶，從物體開始沖上傳送帶計時，物體的速度—時間圖象如圖所示，已知0～2.0s內(nèi)水平外力與物體運動方向相反，2.0～4.0s內(nèi)水平外力與物體運動方向相反，g取10m/s2。求： （1）物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)； （2）0～4.0s內(nèi)物體與傳送帶間的摩擦熱Q. 右 v0= -10 m/s 左 v v/m?s-1 2 4 -2 10 O t/s 8．如圖所示，水平傳送帶兩端相距x＝8 m，工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.6，工件滑上A端時速度vA＝10 m/s，設(shè)工件到達B端時的速度為vB。(取g＝10 m/s2) (1)若傳送帶靜止不動，求vB； (2)若傳送帶順時針轉(zhuǎn)動，工件還能到達B端嗎？若不能，說明理由；若能，求到達B點的速度vB； (3)若傳送帶以v＝13 m/s逆時針勻速轉(zhuǎn)動，求vB及工件由A到B所用的時間。 9.如圖所示，與水平面成θ＝30的傳送帶正以v＝3 m/s的速度勻速運行，A、B兩端相距l(xiāng)＝13.5 m?，F(xiàn)每隔1 s把質(zhì)量m＝1 kg的工件(視為質(zhì)點)輕放在傳送帶上，工件在傳送帶的帶動下向上運動，工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝，取g＝10 m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。求： (1)相鄰工件間的最小距離和最大距離； (2)滿載與空載相比，傳送帶需要增加多大的牽引力？ 10（江西省重點中學(xué)協(xié)作體2016屆高三第二次聯(lián)考理科綜合物理試題）（12分）如圖所示，AB為水平皮帶傳送裝置的兩端，物體與皮帶的動摩擦因數(shù)為0.2，在A端質(zhì)量為m=1kg的物體以v=5m/s的速度滑上皮帶，皮帶立即以的加速度從靜止開始向右勻加速運動，物塊經(jīng)3s到達B點。 求：（1）AB的距離； （2）物塊與皮帶摩擦產(chǎn)生的熱量為多少？ 【參考答案】 1.【答案】 C 2.【參考答案】B 【名師解析】傳送帶勻速運動時，麻袋包受力平衡，麻袋包除受重力、垂直斜面向上的支持力外，還要受沿斜面向上的靜摩擦力的作用，選項A錯誤，B正確；傳送帶向上減速運動時，麻袋包的加速度沿斜面向下，受到的摩擦力可能沿傳送帶向上、沿傳送帶向下或為零，選項C、D錯誤。 3、【參考答案】C 4.【參考答案】BC 5.【參考答案】ACD 【名師解析】若木塊一直勻加速，則有L＝μgt2，得t＝；若到達傳送帶另一端時，速度恰好等于v，則有L＝ t＝t，得t＝；若木塊先勻加速經(jīng)歷時間t1，位移為x，再勻速經(jīng)歷時間t2，位移為L－x，則有v＝μgt1，2μgx＝v2，vt2＝(L－x)，從而得t＝t1＋t2＝＋。故選項A、C、D正確。 6.【名師解析】(1)由題意得，皮帶長為：L＝＝3 m。工件速度達到v0之前，從靜止開始做勻加速運動，設(shè)勻加速運動的時間為t1，位移為x1，有：x1＝vt1＝t1 (2)在時間t1內(nèi)，傳送帶運動的位移為：x＝v0t1＝1.6 m 工件運動的位移為：x1＝vt1＝t1＝0.8 m 所以工件相對傳送帶運動的位移為：Δx＝x－x1＝0.8 m。 答案　(1)0.866　(2)0.8 m 7.【參考答案】(1) μ=0.3 (2) 2880J 【名師解析】設(shè)水平外力大小為F，由圖象可知，0~2.0s內(nèi)物體做勻減速直線運動，加速度大小a1=5m/s2。 由牛頓第二定律，F(xiàn)+f=ma1， 2~4s內(nèi)物體做勻加速直線運動，加速度大小a2=1m/s2。 由牛頓第二定律， f- F=ma2， 聯(lián)立解得：f=60N。 又f=μmg，解得：μ=0.3. 此過程中物體與傳送帶間的摩擦熱 Q2=1080J 0～4.0s內(nèi)物體與傳送帶間的摩擦熱Q= Q1+Q2=2880J 考點：牛頓第二定律的綜合應(yīng)用 【名師點睛】此題是關(guān)于牛頓第二定律的綜合應(yīng)用問題；解題時主要是要搞清物體運動的物理過程，分析其受力情況；善于從給出的v-t圖線中獲取物體的運動信息；注意摩擦生熱等于摩擦力與相對位移的乘積. 8. (3)物體速度達到13 m/s時所用時間為t1＝＝0.5 s，運動的位移為x1＝vAt1＋at＝5.75 m＜8 m，則工件在到達B端前速度就達到了13 m/s，此后工件與傳送帶相對靜止，因此物體先加速后勻速運動。勻速運動的位移x2＝x－x1＝2.25 m，t2＝≈0.17 s，t＝t1＋t2＝0.67 s。 答案　(1)2 m/s　(2)能，2 m/s　(3)13 m/s　0.67 s 9.【名師解析】 (1)設(shè)工件在傳送帶加速運動時的加速度為a，則μmgcos θ－mgsin θ＝ma 代入數(shù)據(jù)解得a＝1.0 m/s2 剛放上下一個工件時，該工件離前一個工件的距離最小，且最小距離dmin＝at2 解得dmin＝0.50 m 當工件勻速運動時兩相鄰工件相距最遠，則dmax＝vt＝3.0 m。 當工件與傳送帶相對靜止后，每個工件受到的靜摩擦力Ff0＝mgsin θ，所有做勻速運動的工件對傳送帶的總靜摩擦力Ff2＝n2Ff0 與空載相比，傳送帶需增大的牽引力 F＝Ff1＋Ff2 聯(lián)立解得F＝33 N。 答案　(1)0.50 m　3.0 m　(2)33 N 10.【參考答案】（1）14m（2）9J 【名師解析】 (1)物體與皮帶速度相等時有： 得： 此后2s，物體向右加速，但所以物體與皮帶仍然有相對運動 AB距離： 考點：牛頓第二定律的綜合應(yīng)用 【名師點睛】此題是典型的牛頓第二定律的應(yīng)用習(xí)題；關(guān)鍵是搞清物體在傳送帶上運動的過程，分階段研究物體的運動情況；同時知道摩擦生熱等于摩擦力與相對位移的乘積.