《廣州市2020年高中物理 力學(xué)競賽輔導(dǎo)資料 專題03 牛頓力學(xué)中的傳送帶問題（含解析）.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《廣州市2020年高中物理 力學(xué)競賽輔導(dǎo)資料 專題03 牛頓力學(xué)中的傳送帶問題（含解析）.doc（25頁珍藏版）》請在匯文網(wǎng)上搜索。

1、專題03 牛頓力學(xué)中的傳送帶問題 一、內(nèi)容解讀1傳送帶的基本類型(1)按放置可分為：水平(如圖a)、傾斜(如圖b，圖c)、水平與傾斜組合；(2)按轉(zhuǎn)向可分為：順時針、逆時針。2傳送帶的基本問題分類(1)運動學(xué)問題：運動時間、痕跡問題、運動圖象問題(運動學(xué)的角度分析)；(2)動力學(xué)問題：物塊速度和加速度、相對位移，運動時間(動力學(xué)角度分析)；(3)功和能問題：做功，能量轉(zhuǎn)化(第五章講)。二、傳送帶模型分類（一）水平傳送帶模型項目圖示滑塊可能的運動情況情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后勻速情景2(1)v0v時，可能一直減速，也可能先減速再勻速(2)v0v返回時速度為v，當(dāng)v0v返回時速度為

2、v01(多選)如圖所示，水平傳送帶A、B兩端點相距x4 m，以v02 m/s的速度(始終保持不變)順時針運轉(zhuǎn)。今將一小煤塊(可視為質(zhì)點)無初速度地輕放至A點處，已知小煤塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.4，g取10 m/s2。由于小煤塊與傳送帶之間有相對滑動，會在傳送帶上留下劃痕。則小煤塊從A運動到B的過程中 ()圖1A小煤塊從A運動到B的時間時 sB小煤塊從A運動到B的時間是2.25 sC劃痕長度是4 mD劃痕長度是0.5 m【解析】選BD小煤塊剛放上傳送帶后，加速度ag4 m/s2，由v0at1可知，小煤塊加速到與傳送帶同速的時間為t10.5 s，此時小煤塊運動的位移x1t10.5 m，而傳送

3、帶的位移為x2v0t11 m，故小煤塊在帶上的劃痕長度為lx2x10.5 m，D正確，C錯誤；之后的xx13.5 m，小煤塊勻速運動，故t21.75 s，故小煤塊從A運動到B的時間tt1t22.25 s，A錯誤，B正確。2、(多選)如圖2所示，水平傳送帶A、B兩端相距x3.5m，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.1，物體滑上傳送帶A端的瞬時速度vA4m/s，到達B端的瞬時速度設(shè)為vB.下列說法中正確的是()圖2A若傳送帶逆時針勻速轉(zhuǎn)動，vB一定等于3m/sB若傳送帶逆時針勻速轉(zhuǎn)動越快，vB越小C若傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動，vB有可能等于3m/sD若傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動，物體剛開始滑上傳送帶A端時一定做

4、勻加速運動【解析】若傳送帶不動，物體的加速度：ag1m/s2，由vv2ax, 得：vB3m/s.若傳送帶逆時針勻速轉(zhuǎn)動，物體的受力情況不變，由牛頓第二定律得知，物體的加速度仍為ag，物體的運動情況跟傳送帶不動時的一樣，則vB3 m/s.故A正確，B錯誤；若傳送帶以小于3m/s的速度順時針勻速轉(zhuǎn)動，物體滑上傳送帶時所受的滑動摩擦力方向水平向左，做勻減速運動，物體的加速度仍為ag，物體的運動情況跟傳送帶不動時的一樣，則vB3 m/s.若傳送帶以大于3m/s且小于4 m/s的速度順時針勻速轉(zhuǎn)動，則開始時物體受到的摩擦力向左，物體做減速運動，最后物體隨傳送帶一起做勻速運動若傳送帶以大于4m/s的速度順

5、時針勻速轉(zhuǎn)動，則開始時物體受到的摩擦力向右，物體做加速運動，vB可能大于4 m/s.故C正確，D錯誤3、如圖3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)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()圖3A0.4 B0.2Ct4.5 s Dt3 s【解析】由題圖乙可得，物塊做勻變速運動的加速度大小為a2

6、.0 m/s2，由牛頓第二定律得Ffmamg，則可得物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.2，A錯誤，B正確；在vt圖象中，圖線與t軸所圍面積表示物塊的位移，則物塊經(jīng)減速、反向加速到與傳送帶相對靜止，最后勻速運動回到傳送帶左端時，物塊的位移為0，由題圖乙可得物塊在傳送帶上運動的總時間為4.5 s，C正確，D錯誤。答案BC4、如圖所示，水平傳送帶以速度v1勻速運動，小物體P、Q由通過定滑輪且不可伸長的輕繩相連，t0時刻P在傳送帶左端具有速度v2，P與定滑輪間的繩水平，tt0時刻P離開傳送帶。不計定滑輪質(zhì)量和摩擦，繩足夠長。正確描述小物體P速度隨時間變化的圖像可能是() 【解析】選BC本題需考慮速度之間的

7、關(guān)系及摩擦力與Q重力之間的關(guān)系，分別討論求解。若v1v2，且P受到的滑動摩擦力大于Q的重力，則可能先向右勻加速，加速至v1后隨傳送帶一起向右勻速，此過程如圖B所示，故B正確。若v1v2，且P受到的滑動摩擦力小于Q的重力，此時P一直向右減速，減速到零后反向加速。若v2v1，P受到的滑動摩擦力向左，開始時加速度a1，當(dāng)減速至速度為v1時，摩擦力反向，若有FTmg，此后加速度a2，故C正確，A、D錯誤。5、如圖4所示，水平傳送帶兩端相距x8 m，工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.6，工件滑上A端時速度vA10 m/s，設(shè)工件到達B端時的速度為vB。(取g10 m/s2)圖4(1)若傳送帶靜止不動，求vB

8、；(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v13 m/s逆時針勻速轉(zhuǎn)動，求vB及工件由A到B所用的時間?！窘馕觥?1)根據(jù)牛頓第二定律可知mgma，則ag6 m/s2，又vv2ax，代入數(shù)值得vB2 m/s。(2)能。當(dāng)傳送帶順時針轉(zhuǎn)動時，工件受力不變，其加速度不發(fā)生變化，仍然始終減速，故工件到達B端的速度vB2 m/s。(3)工件速度達到13 m/s時所用時間為t10.5 s，運動的位移為x1vAt1at5.75 m8 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，因此工件先加速后勻速。勻速運動的

9、位移x2xx12.25 m，t20.17 s，tt1t20.67 s。6、如圖所示，一足夠長的水平傳送帶以速度v0勻速運動，質(zhì)量均為m的小物塊P和小物塊Q由通過滑輪組的輕繩連接，輕繩足夠長且不可伸長某時刻物塊P從傳送帶左端以速度2v0沖上傳送帶，P與定滑輪間的繩子水平已知物塊P與傳送帶間的動摩擦因數(shù)=0.25，重力加速度為g，不計滑輪的質(zhì)量與摩擦求：（1） 運動過程中小物塊P、Q的加速度大小之比；（2） 物塊P剛沖上傳送帶到右方最遠處的過程中，PQ系統(tǒng)機械能的改變量；若傳送帶以不同的速度v（0v2v0）勻速運動，當(dāng)v取多大時物塊P向右沖到最遠處時，P與傳送帶間產(chǎn)生的摩擦熱最??？最小值為多大？【

10、解析】（1）設(shè)P的位移、加速度大小分別為s1、a1，Q的位移、加速度大小分別為s2、a2，因s1=2 s2，故a1=2a2 （2）對P有：mg+T=ma1 對Q有：mg2T=ma2 得：a1=0.6gP先減速到與傳送帶速度相同，設(shè)位移為x1，共速后，由于f=mgmg，P不可能隨傳送帶一起勻速運動，繼續(xù)向右減速，設(shè)此時P加速度為a1，Q的加速度為對P有：Tmg=ma1，對Q有：mg2T=ma2解得：a1=0.2g設(shè)減速到0位移為x2，PQ系統(tǒng)機械能的改變量等于摩擦力對P做的功，E=mgx1+mgx2=0（3）第一階段P相對皮帶向前，相對路程：第二階段相對皮帶向后，相對路程：摩擦產(chǎn)生的熱Q=mg（

11、S1+S2）=當(dāng)時，摩擦熱最小-7、如圖5甲所示，水平傳送帶沿順時針方向勻速運轉(zhuǎn)。從傳送帶左端P先后由靜止輕輕放上三個物體A、B、C，物體A經(jīng)tA9.5 s 到達傳送帶另一端Q，物體B經(jīng)tB10 s到達傳送帶另一端Q，若釋放物體時刻作為t0時刻，分別作出三物體的vt圖象如圖乙、丙、丁所示，求：圖5(1)傳送帶的速度大小v0；(2)傳送帶的長度L；(3)物體A、B、C與傳送帶間的動摩擦因數(shù)；(4)物體C從傳送帶左端P到右端Q所用的時間tC?！窘馕觥?1)物體A與B先做勻加速直線運動，然后做勻速直線運動，說明物體的速度與傳送帶的最終速度相等，所以由圖乙、丙可知傳送帶的速度大小是4 m/s。(2)v

12、t圖線與t軸圍成圖形的面積表示物體的位移，所以A的位移xA36 m，傳送帶的長度L與A的位移相等，也是36 m。(3)(4)A的加速度aA4 m/s2由牛頓第二定律得AmgmaA，所以A0.4同理，B的加速度aB2 m/s2，B0.2設(shè)物體C從傳送帶左端P到右端Q所用的時間為tC，則LtC tC24 s C的加速度aC m/s2，C0.012 5。8、一水平傳送帶以2.0 m/s的速度順時針傳動，水平部分長為2.0 m。其右端與一傾角為37的光滑斜面平滑相連，斜面長為0.4 m，一個可視為質(zhì)點的物塊無初速度地放在傳送帶最左端，已知物塊與傳送帶間動摩擦因數(shù)0.2, 試問：(1)物塊能否到達斜面頂

13、端？若能則說明理由，若不能則求出物塊沿斜面上升的最大距離。(2)物塊從出發(fā)到4.5 s末通過的路程。(sin 370.6，g取10 m/s2)【解析】(1)物塊在傳送帶上先做勻加速直線運動mgm a1 s11 mL所以在到達傳送帶右端前物塊已勻速物塊以v0速度滑上斜面mgsin ma2物塊速度為零時上升的距離s2m由于s20.4 m，所以物塊未到達斜面的最高點。(2)物塊從開始到第一次到達傳送帶右端所用時間t11.5 s物塊在斜面上往返一次時間t2 s物塊再次滑到傳送帶上速度仍為v0，方向向左mgma3向左端發(fā)生的最大位移s3物塊向左的減速過程和向右的加速過程中位移大小相等45 s末物塊在斜面

14、上速度恰好減為零故物塊通過的總路程sL3s22s3s5 m9、一小物塊隨足夠長的水平傳送帶一起運動，被一水平向左飛行的子彈擊中并從物塊中穿過，如圖6甲所示。固定在傳送帶右端的位移傳感器記錄了小物塊被擊中后的位移x隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示(圖像前3 s內(nèi)為二次函數(shù)，34.5 s內(nèi)為一次函數(shù)，取向左運動的方向為正方向)。已知傳送帶的速度v1保持不變，g取10 m/s 2。圖6 圖7(1)求傳送帶速度v1的大小；(2)求0時刻物塊速度v0的大??；(3)在圖7中畫出物塊對應(yīng)的vt圖像?！窘馕觥?1)由xt的圖像可知，物塊被擊穿后，先向左減速，2 s末減到v0，然后向右加速，3 s末后與傳送帶共速v12 m/s，以后隨傳送帶一起做勻速運動。(2)23 s內(nèi)，物塊向右勻加速運動，加速度大小ag，v1at102 s內(nèi)，物塊向左勻減速運動，加速度大小ag解得0時刻物塊的速度v0at24 m/s。(3)根據(jù)xt的圖像分析得到的運動規(guī)律用vt圖像畫出如圖所示。10、圖8甲是利用傳送帶裝運煤塊的示意圖，傳送帶右輪軸頂端與運煤車底板間的豎直高度差H1.8m現(xiàn)傳送帶以某一速度