高中物理--传送带问题专题

1、高中物理一传送带问题专题-CAL-FENGHAI-(2021YEAR-YICAI)JINGBIAN传送带问题知识特点传送带上随行物受力复杂,运动情况复杂,功能转换关系复杂.根本方法解决传送带问题要特别注重物理过程的分析和理解.,关键是分析传送带上随行物时一般以地面为参照系.1、对物体受力情况进行正确的分析,分清摩擦力的方向、摩擦力的突变.当传送带和随行物相对静止时,两者之间的摩擦力为恒定的静摩擦力或零；当两者由相对运动变为速度相等时,摩擦力往往会发生突变,即由滑动摩擦力变为静摩擦力或变为零,或者滑动摩擦力的方向发生改变.2、对运动情况进行分析分清物体的运动过程,明确传送带的运转方向.3、对功能

2、转换关系进行分析,弄清能量的转换关系,明白摩擦力的做功情况,特别是物体与传送带间的相对位移.-根底练习【例如1】一水平传送带长度为20m,以2m/s的速度做匀速运动,某物体与传送带间动摩擦因数为0.1,那么从把该物体中静止放到传送带的一端开始,到达另一端所需时间为多少？V口解:物体加速度a=Mg=lm/s2f经tg=2s与传送带相对静止,所发生的位移11.Q|Si=5at然后和传送带一起匀速运动经t2=9s,所以共需时间t=ti+t2=l1S【讨论】1、在物体和传送带到达共同速度时物体的位移,传送带的位移,物体和传送带的相对位移分别是多少？(Sivti=2m,S2=vti=4m,As=S2-s

3、i=2m)2、假设物体质量m=2Kg,在物体和传送带到达共同速度的过程中传送带对物体所做的功,因摩擦而产生的热量分别是多少？(Wi=|jmgsi=；mv2=4J,0HmgAs=4J)情景变换一、当传送带不做匀速运动时【例如2】一水平的浅色长传送带上放置一煤块(可视为质点),煤块与传送带之间的动摩擦因数为由初始时,传送带与煤块都是静止的.现让传送带以恒定的加速度刖开始运动,当其速度到达vo后,便以此速度做匀速运动.经过一段时间,煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动.求此黑色痕迹的长度.【解析】方法一：根据“传送带上有黑色痕迹.可知,煤块与传送带之间发生了相对滑动,煤块的加

4、速度,小于传送带的加速度“.根据牛顿运动定律,可得设经历时间.传送带由静止开始加速到速度等于叫煤块那么由静止加速到匕有%=a()tv=at由于"如,故Yvo,煤块继续受到滑动摩擦力的作用.再经过时间八煤块的速度由v增加到小,有v0=v+aK此后,煤块与传送带运动速度相同,相对于传送带不再滑动,不再产生新的痕迹.设在煤块的速度从.增加到W)的整个过程中,传送带和煤块移动的距离分别为so和配有1 ,假设2 2a传送带上留下的黑色痕迹的长度/=S.-S由以上各式得/="；&一对2a°g【小结】本方法的思路是整体分析两物体的运动情况,分别对两个物体的全过程求位移.

5、方法二：第一阶段：传送带由静止开始加速到速度也设经历时间为f,煤块加速到匕有%=句1v=at=t传送带和煤块的位移分别为门和S2,$2=；“产=3侬2第二阶段：煤块继续加速到国设经历时间为有%=+/'传送带和煤块的位移分别为S3和S4,有S3=卬'=1,+白侬'2传送带上留下的黑色痕迹的长度/=4+*-.-54由以上各式得【小结】本方法的思路是分两段分析两物体的运动情况,分别对两个物体的两个阶段求位移,最后再找相对位移关系.方法三：传送带加速到四,有=曲,1传送带相对煤块的速度u=旬-传送带加速过程中,传送带相对煤块的位移【相对初速度为零,相对加速度是g-g】/广/.一

6、微尸传送带匀速过程中,传送带相对煤块的位移【相对初速度为相对加速度是麴_.0-22整个过程中传送带相对煤块的位移即痕迹长度/=上.-既+回匚丝匚二22/g由以上各式得i='Hg【小结】本方法的思路是用相对速度和相对加速度求选定好过程,然后对过程进行分析,找准相对初末速度、方法四：用图象法求解画出传送带和煤块的vt图象,如图2-6所示.其中乙=",4=2l,黑色痕迹的长度即为阴影局部三角形的面积,有：/=卜/=H2-里=22g42?g情景变换二、当传送带倾斜时【例如3】如下图倾斜的传送带以一定的速度逆时针运转,现将一物体轻放在传送带的顶端,此后物体在向下运动的过程中.A物体可能

7、一直向下做匀加速运动,加速度不变B.物体可能一直向下做匀速直线运动C.物体可能一直向下做匀加速运动,运动过程中加速变D.物体可能先向下做加速运动,后做匀速运动情景变换三、与功和能知识的联系必修二【例如4、如下图,电动机带着绷紧的传送带始终保持vo=2m/s的速度运行,传送带与水平面间的夹角为30.,现把一个质量为m=10kg的工件轻放在传送带上,传送到h=2m的平台上,工件与传送带之间的动摩擦因数为尸石除此之外,不计其它损耗.那么在皮带传送工件的过程中,产生内能及电动机消耗的电能各是多少g=10m/s2解:工件加速上升时加速度a=pgcos0-gsin9=2.5m/s2Vn；经与传送带共速,上

8、升的位移刈至小句.8m传送带位移S2=vt=1.6m相对位移$=S2-si=0.8m,所以产生的内能Q=pmgcos0s=60J电动机耗能氏Q+；mv2+mgh=280J情景变换四、与动量知识的联系【例如5】、如下图,水平传送带AB足够长,质量为M=1kg的木块随传送带一起以=2m/s的速度向左匀速运动传送带的速度恒定,木块与传送带的摩擦因数=05,当木块运动到最左端A点时,一颗质量为m=20g的子弹,以v°=300m/s的水平向右的速度,正对射入木块并穿出,穿出速度v=50m/s,设子弹射穿木块的时间极短,(g取10m/s2)求：(1)木块遭射击后远离A的最大距离；M(2)木块遭击

9、后在传送带上向左运动所经历的aQb时间.【例如5】解.(1)设木块遭击后的速度瞬间变为V,以水平向右为正方向,根据动量守恒定律得m-M=mv+MV那么""T",代入数据解得V=3,/s,方向向M右.木块遭击后沿传送带向右匀减速滑动,其受力如下图.摩擦力/=及=/Wg=05XlX10N=5N设木块远离A点的最大距离为S,此时木块的末速度为0.根据动能定理得_JS=0_；MV贝IJS=MV21X322X5m=0.9m(2)研究木块在传送带上向左运动的情况.设木块向左加速到匕=2?/s时的由动能定理得f,贝IJ加=粤=晨=7=Mm<0,9m22JZXj由此可知,遭

10、击木块在传送带上向左的运动过程分两个阶段：先向左加速运动一段时间再匀速运动一段时间G.由动量定理得/乙="匕S-S、0.9-0.4=s=0.255vinilMv.1X2八贝ljfI=s=0.45,t1/5所求时间/=,+,=0.45+0.255=0.655二、稳固练习1、水平传输装置如下图,在载物台左端给物块一个初速度.当它通过如图方向转动的传输带所用时间当皮带轮改为与图示相反的方向传输时,通过传过传输A.七一定小于t2；B.to>t3>ti；c.可能有t3=t2=tx；D.一定有ti二t3o2、质量为机的物体从离传送带高为“处沿光滑圆弧轨道下滑,水平进入长为L的静止的传

11、送带落在水平地面的.点,物体用譬带间的动摩擦因数为/<那么当传送带转动时,物体仍以上述方式滑下,将落京云矗勉.是右边I解答：当传送带逆时针转动时,物体仍落在Q点；当传送带顺时针转动时：当传送带的速度v<版一2隰L时,物体将落在Q的左边；当传送带的速度心收-2巫时,物体将落在Q的右边3、如图21所示,传送带与地面成夹角0=37.,以10m/s的速度逆时针转动,在传送带上端轻轻地放一个质量m=O.5kg的物体,它与传送带间的动摩擦因数口=0.5,传送带从A-B的长度L=16m,那么物体从A到B需要的时间为多少？【解析】物体放上传送带以后,开始一段时间,其运动加速度mgsin0+jLim

12、gcos6、a=-=10n/s.om这样的加速度只能维持到物体的速度到达10m/s为止,其对应的时间和位移分别为:V10u2c/=_=s=15,4=5m<lom16/1012a以后物体受到的摩擦力变为沿传送带向上,其加速度大小为由于mgsin.>nmgcosOo一"3"2mzs2.m设物体完成剩余的位移力所用的时间为那么=必,2+；42f2、1lm=10r2+r2解得：,21=1S,或=-11S舍去所以：/总=ls+ls=2s.【总结】该题目的关键就是要分析好各阶段物体所受摩擦力的大小和方向,假设U>0.75,第二阶段物体将和传送带相对静止一起向下匀速运动

13、；假设L<5m,物体将一直加速运动.因此,在解答此类题目的过程中,对这些可能出现两种结果的特殊过程都要进行判断.4、如图24所示,传送带与地面成夹角0=37.,以10m/s的速度顺时针转动,在传送带下端轻轻地放一个质量m=0.5kg的物体,它与传送带间的动摩擦因数口=09传送带从A-B的长度L=50m,那么物体从A到B需要的时间为多少？【解析】物体放上传送带以后,开始一段时间,其运动加速度=鹫理但*=8.46m/s2.m这样的加速度只能维持到物体的速度到达10m/s为止,其对应的时间和位移分别为：v10u21=s=1.185,S=5.91m<16ma8.462a以后物体受到的摩擦力

14、变为沿传送带向上,其加速度大小为零因mgsin6<|jmgcos0.设物体完成剩余的位移与所用的时间为贝心2=t>or2.16m-5.91m=10/2解得：t2=10.09s,所以：,=1.18s+10.09s=11.27s.【总结】该题目的关键就是要分析好各阶段物体所受摩擦力的大小和方向,H>tane=E,第二阶段物体将和传送带相对静止一起向下匀速运动o5、如图219所示,静止的传送带上有一木块正在匀速下滑,当传送带忽然向下开动时,木块滑到底部所需时间t豆仁L一与传送带始终静止不动所需时间t.相比是AC.t>toD.A、B两种情况都有可能6、将一粉笔头轻放在2m/s的

15、恒定速度运动的水平传送带上后,传送带上留下一条长为4m的划线；假设使该传送带做匀减速运动加速度为1.5m/s:并且在传送带上做匀减速的同时,将另一个粉笔头放在传送带上,该粉笔头在传送带上留下多长划痕g取10皿'一解：粉笔头放到传送带上后,它与传送带间存在相对运动,将受到传送带对它的摩擦力作用,从而做匀加速运动,直至其速度到达与传送带相同.传送带匀速运动时,如右图22所示：上线为传送带的速度图线,下线为粉笔头的速度图线,所以三角形阴影即为两者的相对位移,亦即粉笔头的画线长度.由图可知：代入数值可解得：,.=4s所以由速度公式V.=at可得：a=0.5m/s:传送带做匀减速运动时,仍做出速

16、度图线如图23所示：三角形阴影表示二者的相对位移.粉笔头做匀加速运动,因?一a直到某时刻其速度增大到与传送带减小的速度相等,此后它们一起运动.由速度公式,对传送带：V=v0-at对粉笔头：v=at由上两式可解得：Lis.所以三角形阴影的面积为：A5=所以此时粉笔头画线的长度为1九7、如图213所示,倾角为37.的传送带以4m/s的速度沿图示方向匀速运动.传送带的上、下两端间的距离为L=7m.现将一质量=0.4kg的小木块放到传送带的顶端,使它从静止开始沿传送带下滑,木块与传送带间的动摩擦因数为U=0.25,取g=10m/s2.求木块滑到底的过程中,摩擦力对木块做的功以及生的热各是多少？【解析】

17、刚开始时,合力的大小为FA=w_gsin37o+/jingcos31°,由牛顿第二定律,加速度大小0=%"=8m/s2,m2该过程所用时间八二工=0.5s,位移大小si=3=1m.%2a1二者速度大小相同后,合力的大小为尸合2=?gsin37.-gcos37.,加速度大小a2=4m/s2,位移大小功二L-si=6m,in所用时间$2=皿2+Ly?得：=1S.另一个解二-3s舍去2摩擦力所做的功w二Vgcos37%sl-s2=-4.0J,全过程中生的热相对二V"gcos37%Wsi+s2TM2=0.8Nx3m=2.4JO【总结】该题目的关键在于分析清楚物理过程,分成

18、两段处理,正确分析物体受力情况,求出物体和传送带的位移,以及物体和传送带间的相对位移.8、如图220所示,足够长水平传送带以2m/s的速度匀速运行.现将一质量为2kg的物体轻放在传送带上,物体与传送带间的动摩擦因数为0.2.假设不计电动机自身消耗,那么将物体传送的过程中ACDA.摩擦力对物体做的功为4JB.摩擦力对物体做的功为一4Jc.电动机做的功为8JD.电动机做功的功率为8W9、图14为仓库中常用的皮带传输装置示意图,它由两台皮带传送机组成,-台水平传送,A,B两端相距3m,另一台倾斜,传送带与地面的倾角,CD两端相距4.45m,B,C相距很近.水平传送以5m/s的速度沿顺时针方向转动,现

19、将质量为10kg的一袋大米无初速度地放在A段,它随传送带到达B端后,速度大小不变地传到倾斜送带的C点,米袋与两传送带间的动摩擦因数均为0.5,gKlOm/s2,sin37°=0.6fcos37°=0.8(1)假设CD局部传送带不运转,求米袋沿传送带在CD上所能上升的最大距离；(2)假设倾斜局部CD以4m/s的速率顺时针方向转动,求米袋从C运动到D所用的时间.【解析】(1)米袋在AB上加速时的加速度即=5mls1in米袋的速度到达%=5m/s时,滑行的距离飞=兽=2.5?<48=3",因此米2aA加速一段后与传送带一起匀速运动到达B点,到达C点时速度vo=5m/s,设米袋在CD上运动的加速度大小为a,由牛顿第二定律得mgsin0+/.ongcosO=ma2代人数据得a=10m/s2,所以,它能上滑的最大距离s=2=L25?顺斜局部传送带沿顺时针方向转动时,米袋速度减为4m/s之前的加速度为a1=-g(sin6+"cos6)=22速度减为4m/s时上滑位移为?=%'.=0.45m2%米袋速度等于4m/s时,滑动摩擦力方向改变,由于"igcosav吆sina,故米继续向上减速运动米袋速度小于4m