2019年高考物理二輪復(fù)習(xí)十大熱門考點(diǎn)專項(xiàng)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(diǎn)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(yùn)動學(xué)規(guī)律，牛頓運(yùn)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(yùn)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(jī)帶動下，足夠長的水平傳送帶以恒定速率勻速向右運(yùn)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(jī)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(qiáng)校】河北省衡水中學(xué)2018屆高三二十?？荚?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(dāng)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(diǎn)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(yùn)動，之后反向加速，最后做勻速運(yùn)動．但是計(jì)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(xiàng)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(yùn)動，設(shè)當(dāng)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(yùn)動，當(dāng)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(jī)C進(jìn)行包裝。觀察到前一個產(chǎn)品速度達(dá)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(yùn)動。取g=10m/s2。試求： (1)傳送帶的運(yùn)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(jī)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(jī)前已勻速運(yùn)動，求第(3)問中的?P′?第(3)問中在相當(dāng)長時間內(nèi)的等效?P′′? 【來源】【全國百強(qiáng)?！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(yùn)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(dá)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(diǎn)睛】關(guān)鍵是明確滑塊在傳送帶的受力情況和運(yùn)動情況，結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)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(diǎn)：考查牛頓第二定律、勻變速直線運(yùn)動. 【名師點(diǎn)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(dá)傳送帶底端 B．物塊A、B同時到達(dá)傳送帶底端 C．傳送帶對物塊A、B均做負(fù)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(yùn)輸帶MP相接，運(yùn)輸帶與水平面夾角θ＝30，運(yùn)輸帶順時針運(yùn)行的速率v0＝5 m/s.在水平面上的N點(diǎn)處放一質(zhì)量m＝0.4 kg的小物體，N點(diǎn)與運(yùn)輸帶下端M點(diǎn)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(diǎn)撤掉，連接點(diǎn)M處是平滑的，小物體在此處無碰撞能量損失．小物體與運(yùn)輸帶間的動摩擦因數(shù)為μ＝，到達(dá)運(yùn)輸帶最高點(diǎn)P時速率恰好為零，取g＝10 m/s2，求： (1)小物體運(yùn)動到M時的速度大小； (2)MP之間的距離L； (3)此過程中小物體與運(yùn)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(diǎn)，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(yùn)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(yùn)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(jī)帶動下勻速運(yùn)行。質(zhì)量M=0.49kg的木塊(可視為質(zhì)點(diǎn))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(diǎn)離開傳送帶做平拋運(yùn)動，正好落入車廂中心點(diǎn)Q。已知木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)p=0.5，P點(diǎn)與車底板間的豎直高度H=1.8m，與車廂底板中心點(diǎn)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(dá)右端的時間； (2)由于傳送木塊，電動機(jī)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(diǎn))，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(yùn)動到平臺上所用的時間？ （2）若在物塊與傳送帶達(dá)到相同速度時，立即撤去恒力F，計(jì)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(yùn)動、摩擦力 （2）若達(dá)到速度相等后撤力F，對物塊受力分析，因?yàn)椋蕼p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(diǎn)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(yùn)行的傳送帶；傾斜放置運(yùn)行的傳送帶；平斜交接放置運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(rèn)為煤粉豎直下落。要使車保持以0.5 m/s的速度勻速前進(jìn)，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(jī)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(yùn)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(yùn)動時，麻袋包只受重力與支持力作用 B.勻速運(yùn)動時，麻袋包受到的摩擦力一定沿傳送帶向上 C.減速運(yùn)動時，麻袋包受到的摩擦力一定沿傳送帶向下 D.減速運(yùn)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(xì)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(dāng) 傳送帶分別以v1、v2的速度做逆時針運(yùn)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(jì)時起點(diǎn))。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(yùn)動第一次回到傳送帶左端的時間t，下列計(jì)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(yùn)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(yùn)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(jī)的帶動下，始終保持v0＝2 m/s的速率運(yùn)行。現(xiàn)把一質(zhì)量為m＝10 kg的工件(可視為質(zhì)點(diǎn))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(yùn)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?yán)砜凭C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(jì)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(yùn)動方向相反，2.0～4.0s內(nèi)水平外力與物體運(yùn)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(dá)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(dá)B端嗎？若不能，說明理由；若能，求到達(dá)B點(diǎn)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(yùn)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(diǎn))輕放在傳送帶上，工件在傳送帶的帶動下向上運(yùn)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(diǎn)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(yùn)動，物塊經(jīng)3s到達(dá)B點(diǎn)。 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(yùn)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(xiàng)A錯誤，B正確；傳送帶向上減速運(yùn)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?yàn)榱?，選項(xiàng)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(dá)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(xiàng)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(dá)到v0之前，從靜止開始做勻加速運(yùn)動，設(shè)勻加速運(yùn)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(yùn)動的位移為：x＝v0t1＝1.6 m 工件運(yùn)動的位移為：x1＝vt1＝t1＝0.8 m 所以工件相對傳送帶運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(diǎn)：牛頓第二定律的綜合應(yīng)用 【名師點(diǎn)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(yùn)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(yùn)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(dá)到13 m/s時所用時間為t1＝＝0.5 s，運(yùn)動的位移為x1＝vAt1＋at＝5.75 m＜8 m，則工件在到達(dá)B端前速度就達(dá)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(yùn)動。勻速運(yùn)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(yùn)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(dāng)工件勻速運(yùn)動時兩相鄰工件相距最遠(yuǎn)，則dmax＝vt＝3.0 m。 當(dāng)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(yùn)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(yùn)動 AB距離： 考點(diǎn)：牛頓第二定律的綜合應(yīng)用 【名師點(diǎn)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(yùn)動的過程，分階段研究物體的運(yùn)動情況；同時知道摩擦生熱等于摩擦力與相對位移的乘積.