练习27功和能之传送带问题-2021年高考物理一轮复习习题课(必修2)含答案解析

功和能习题课--传送带问题练习1．如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体在滑下传送带之前能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到与传送带相对静止这一过程，下列说法中正确的是()A．电动机多做的功为mv2B．物体在传送带上的划痕长C．传送带克服摩擦力做的功为mv2D．电动机增加的功率为μmgv2、如图所示，水平传送带两端点A、B间的距离为L，传送带开始时处于静止状态．把一个小物体放到右端的A点，某人用恒定的水平力F使小物体以速度v1匀速滑到左端的B点，拉力F所做的功为W1、功率为P1，这一过程物体和传送带之间因摩擦而产生的热量为Q1.随后让传送带以v2的速度逆时针匀速运动，此人仍然用相同的恒定的水平力F拉物体，使它以相对传送带为v1的速度匀速从A滑行到B，这一过程中，拉力F所做的功为W2、功率为P2，物体和传送带之间因摩擦而产生的热量为Q2.下列关系中正确的是()A．W1＝W2，P1＜P2，Q1＝Q2B．W1＝W2，P1＜P2，Q1＞Q2C．W1＞W2，P1＝P2，Q1＞Q2D．W1＞W2，P1＝P2，Q1＝Q23、[多选](2019·安徽师大附中模拟)如图所示，质量m＝1kg的物体从高为h＝0.2m的光滑轨道上P点由静止开始下滑，滑到水平传送带上的A点，物体和传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.2，传送带AB之间的距离为L＝5m，传送带一直以v＝4m/s的速度匀速运动，则(g取10m/s2)()A．物体从A运动到B的时间是1.5sB．物体从A运动到B的过程中，摩擦力对物体做功为2JC．物体从A运动到B的过程中，产生的热量为2JD．物体从A运动到B的过程中，带动传送带转动的电动机多做的功为10J4、(多选)在一水平向右匀速运动的传送带的左端A点，每隔相同的时间T，轻放上一个相同的工件。已知工件与传送带间动摩擦因数为μ，工件质量为m。经测量，发现后面那些已经和传送带达到相同速度的工件之间的距离均为L。已知重力加速度为g，下列判断正确的有()A．传送带的速度大小为B．工件在传送带上加速时间为C．每个工件与传送带间因摩擦而产生的热量为D．传送带因传送每一个工件而多消耗的能量为5.(2019·福建八县联考)如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行，将一个物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端．下列说法正确的是()A．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功B．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加C．第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加D．物体从底端到顶端全过程机械能的增加等于全过程物体与传送带间的摩擦生热6．如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行．将一个物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端．下列说法中正确的是()A．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功B．第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体重力势能的变化C．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量D．物体从底端到顶端全过程机械能的增加量等于全过程摩擦力对物体所做的功7．(多选)(2019·潍坊模拟)如图所示，足够长传送带与水平面的夹角为θ，物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连。开始时，a、b及传送带均静止且mb＞masinθ。现使传送带顺时针匀速转动，则物块在运动(物块未与滑轮相碰)过程中()A．一段时间后可能匀速运动B．一段时间后，摩擦力对物块a可能做负功C．开始的一段时间内，重力对a做功的功率大于重力对b做功的功率D．摩擦力对a、b组成的系统做的功等于a、b机械能的增量8.(多选)如图所示，甲、乙两传送带与水平面的夹角相同，都以恒定速率v向上运动。现将一质量为m的小物体(视为质点)轻轻放在A处，小物体在甲传送带上到达B处时恰好达到传送带的速率v；在乙传送带上到达离B处竖直高度为h的C处时达到传送带的速率v，已知B处离地面的高度均为H。则在小物体从A到B的过程中()A．小物体与甲传送带间的动摩擦因数较小B．两传送带对小物体做功相等C．两传送带消耗的电能相等D．两种情况下因摩擦产生的热量相等9．(多选)如图甲所示，倾角为θ的足够长的传送带以恒定的速率v0沿逆时针方向运行，t＝0时，将质量m＝1kg的物体(可视为质点)轻放在传送带上，物体相对地面的vt图像如图乙所示。设沿传送带向下为正方向，取重力加速度g＝10m/s2，则()A．传送带的速率v0＝10m/sB．传送带的倾角θ＝30°C．物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.5D．0～2.0s内摩擦力对物体做功Wf＝－24J10．(2019·大连质检)一足够长的传送带与水平面的夹角为θ，传送带以一定的速率匀速运动。某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块(如图甲所示)，以此时为t＝0时刻，作出物块之后在传送带上的运动速度随时间的变化关系，如图乙所示(图中取平行于传送带斜向下的方向为正方向，其中|v1|>|v2|)。已知传送带的速率保持不变，则()A．0～t1时间内，物块对传送带做正功B．物块与传送带间的动摩擦因数μ<tanθC．0～t2时间内，传送带对物块做功为W＝mv22－mv12D．t1时刻之后，物块先受滑动摩擦力，对其做正功，后受静摩擦力，对其做负功11．(2019·武汉模拟)如图所示，倾斜传送带沿逆时针方向匀速转动，在传送带的A端无初速度放置一物块．选择B端所在的水平面为参考平面，物块从A端运动到B端的过程中，物块的机械能E与其位移x的关系图象可能正确的是()12．(多选)(2018·潍坊高三统考)如图所示，甲、乙传送带倾斜放置，并以相同的恒定速率v逆时针运动，两传送带粗糙程度不同，但长度、倾角均相同．将一小物体分别从两传送带顶端的A点无初速度释放，甲传送带上小物体到达底端B点时恰好达到速度v；乙传送带上小物体到达传送带中部的C点时恰好达到速度v，接着以速度v运动到底端B点．则小物体从A运动到B的过程()A．小物体在甲传送带上的运动时间比在乙上的大B．小物体与甲传送带之间的动摩擦因数比与乙之间的大C．两传送带对小物体做功相等D．两传送带因与小物体摩擦产生的热量相等功和能习题课--传送带问题练习1．如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体在滑下传送带之前能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到与传送带相对静止这一过程，下列说法中正确的是()A．电动机多做的功为mv2B．物体在传送带上的划痕长2C．传送带克服摩擦力做的功为D．电动机增加的功率为μmgvmv答案D解析物体与传送带相对静止之前，物体做匀加速运动，由运动学公式知x物＝t，传送带做匀速运动，由运动学公式知x传＝vt，对物体根据动能定理μmgx物＝μmgx相对＝μmg(x传－x物)，四式联立得摩擦产生的热量Q＝mv2，摩擦产生的热量Q＝mv2，根据能量守恒定律，电动机多做的功一部分转化为物体的动能，一部分转化为热量，故电动机多做的功等于mv2，A项错误；物体匀加速运动的时间t＝＝，物体在传送带上的划痕长等于x传－x物＝，B项错误；传送带克服摩擦力做的功为μmgx传＝mv2，C项错误；电动机增加的功率也就是电动机克服摩擦力做功的功率为μmgv，D项正确．2、如图所示，水平传送带两端点A、B间的距离为L，传送带开始时处于静止状态．把一个小物体放到右端的A点，某人用恒定的水平力F使小物体以速度v1匀速滑到左端的B点，拉力F所做的功为W1、功率为P1，这一过程物体和传送带之间因摩擦而产生的热量为Q1.随后让传送带以v2的速度逆时针匀速运动，此人仍然用相同的恒定的水平力F拉物体，使它以相对传送带为v1的速度匀速从A滑行到B，这一过程中，拉力F所做的功为W2、功率为P2，物体和传送带之间因摩擦而产生的热量为Q2.下列关系中正确的是()A．W1＝W2，P1＜P2，Q1＝Q2B．W1＝W2，P1＜P2，Q1＞Q2C．W1＞W2，P1＝P2，Q1＞Q2D．W1＞W2，P1＝P2，Q1＝Q2答案B解析：当传送带不运动时，拉力做功W1＝FL，物体从A运动到B的时间t1＝生的热量Q1＝fL.当传送带运动时，拉力做功W2＝FL，物体从A运动到B的时间t2＝，因摩擦而产＜t1，因摩擦而产生的热量Q2＝fv1t2.拉力做功功率P1＝v1t2＜v1t1，v1t1＝L，得Q1＞Q2.故选B.，P2＝，比较可知W1＝W2，P1＜P2.又3、[多选](2019·安徽师大附中模拟)如图所示，质量m＝1kg的物体从高为h＝0.2m的光滑轨道上P点由静止开始下滑，滑到水平传送带上的A点，物体和传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.2，传送带AB之间的距离为L＝5m，传送带一直以v＝4m/s的速度匀速运动，则(g取10m/s2)()A．物体从A运动到B的时间是1.5sB．物体从A运动到B的过程中，摩擦力对物体做功为2JC．物体从A运动到B的过程中，产生的热量为2JD．物体从A运动到B的过程中，带动传送带转动的电动机多做的功为10J答案AC解析：设物体下滑到A点的速度为v0，对PA过程，由机械能守恒定律有：mv02＝mgh，代入数据得：v0＝动，加速度大小为a＝＝＝2m/s＜v＝4m/s，则物体滑上传送带后，在滑动摩擦力的作用下做匀加速运＝μg＝2m/s2；当物体的速度与传送带的速度相等时用时：t1＝s＝1s，匀加速运动的位移x1＝t1＝×1m＝3m＜L＝5m，所以s＝0.5s，故物体从A运动物体与传送带共速后向右做匀速运动，匀速运动的时间为t2＝＝到B的时间为：t＝t1＋t2＝1.5s，故选项A正确；物体运动到B的速度是v＝4m/s，根据动能定理得：摩擦力对物体做功W＝mv2－mv02＝×1×42－×1×22J＝6J，故B项错误；在t1时间内，传送带做匀速运动的位移为x带＝vt1＝4m，故产生热量Q＝μmgΔx＝μmg(x带－x1)，代入数据得：Q＝2J，故C项正确；电动机多做的功一部分转化成了物体的动能，另一部分转化为内能，则电动机多做的功W＝＋Q＝×1×(42－22)J＋2J＝8J，故D项错误。4、(多选)在一水平向右匀速运动的传送带的左端A点，每隔相同的时间T，轻放上一个相同的工件。已知工件与传送带间动摩擦因数为μ，工件质量为m。经测量，发现后面那些已经和传送带达到相同速度的工件之间的距离均为L。已知重力加速度为g，下列判断正确的有()A．传送带的速度大小为B．工件在传送带上加速时间为C．每个工件与传送带间因摩擦而产生的热量为D．传送带因传送每一个工件而多消耗的能量为答案AD解析工件在传送带上先做匀加速直线运动，然后做匀速直线运动，每个工件滑上传送带后运动的规律相同，可知L＝vT，解得传送带的速度v＝，故A正确。设每个工件匀加速运动的时间为t，根据牛顿第二定律得，工件的加速度为μg，根据v＝v0＋at，解得：t＝＝，故B错误。工件与传送带相对滑动的路程为：Δx＝v－＝＝，则摩擦产生的热量为：Q＝μmgΔx＝，故C错误。根据能量守恒得，传送带因传送一个工件多消耗的能量E＝mv2＋μmgΔx＝，故D正确。5.(2019·福建八县联考)如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行，将一个物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端．下列说法正确的是()A．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功B．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加C．第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加D．物体从底端到顶端全过程机械能的增加等于全过程物体与传送带间的摩擦生热答案C解析：第一阶段物体受到沿斜面向上的滑动摩擦力；第二阶段物体受到沿斜面向上的静摩擦力做功，两个阶段摩擦力方向都跟物体运动方向相同，所以两个阶段摩擦力都做正功，故A错误；根据动能定理得知，外力做的总功等于物体动能的增加，第一阶段，摩擦力和重力都做功，则第一阶段摩擦力对物体做的功不等于第一阶段物体动能的增加，故B错误；由功能关系可知，第一阶段摩擦力对物体做的阻相对，功(除重力之外的力所做的功)等于物体机械能的增加，即ΔE＝W阻＝F阻s物，摩擦生热为Q＝Fs又由于s传送带＝vt，s物＝t，所以s物＝s相对＝s传送带，即Q＝ΔE，故C正确．第二阶段没有摩擦生热，但物体的机械能继续增加，故D错误．6．如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行．将一个物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端．下列说法中正确的是()A．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功B．第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体重力势能的变化C．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量D．物体从底端到顶端全过程机械能的增加量等于全过程摩擦力对物体所做的功答案D解析：物体受重力、支持力和摩擦力，摩擦力一直沿斜面向上，第一阶段滑动摩擦力对物体做正功，第二阶段静摩擦力对物体做正功，故A错误；假定传送带速度为v，第一阶段，物体匀加速位移x1＝t，传送带位移x2＝vt，除重力外其余力做的功等于机械能的变化量，故物体机械能增加量等于Ffx1，由功能关系得内能增加量为Q＝FfΔx＝Ff(x2－x1)，故第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加量，大于重力势能的增加量，故B错误；根据动能定理，第一阶段合力做的功等于动能的增加量，由于重力和摩擦力都做功，故第一阶段摩擦力对物体做的功不等于第一阶段物体动能的增加量，故C错误；由功能关系物体从底端到顶端全过程机械能的增加等于全过程摩擦力对物体所做的功，故D正确．7．(多选)(2019·潍坊模拟)如图所示，足够长传送带与水平面的夹角为θ，物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连。开始时，a、b及传送带均静止且mb＞masinθ。现使传送带顺时针匀速转动，则物块在运动(物块未与滑轮相碰)过程中()A．一段时间后可能匀速运动B．一段时间后，摩擦力对物块a可能做负功C．开始的一段时间内，重力对a做功的功率大于重力对b做功的功率D．摩擦力对a、b组成的系统做的功等于a、b机械能的增量答案ABD解析：当传送带向上匀速的开始阶段，因传送带对a的摩擦力沿带向上，且Ff＋mbg＞magsinθ，故物块a向上加速，当物块a、b的速度大小与带速相等时，开始做匀速运动，此时因mbg＞magsinθ，物块a受的摩擦力对a做负功，A、B均正确；设a、b的速度大小均为v，则Pa＝magvsinθ，Pb＝mbg·v，故Pa＜Pb，C错误；由功能关系可知，摩擦力对a、b系统所做的功等于a、b系统机械能的增量，D正确。8.(多选)如图所示，甲、乙两传送带与水平面的夹角相同，都以恒定速率v向上运动。现将一质量为m的小物体(视为质点)轻轻放在A处，小物体在甲传送带上到达B处时恰好达到传送带的速率v；在乙传送带上到达离B处竖直高度为h的C处时达到传送带的速率v，已知B处离地面的高度均为H。则在小物体从A到B的过程中()A．小物体与甲传送带间的动摩擦因数较小B．两传送带对小物体做功相等C．两传送带消耗的电能相等D．两种情况下因摩擦产生的热量相等答案AB解析：根据公式v2＝2ax，可知物体加速度关系a甲＜a乙，再由牛顿第二定律μmgcosθ－mgsinθ＝ma，得知μ甲＜μ乙，故A正确；传送带对小物体做功等于小物体的机械能的增加量，动能增加量相等，重力势能的增加量也相同，故两种传送带对小物体做功相等，故B正确；由摩擦生热Q＝fl相对知，甲图中：＝，Q甲＝f1l1＝f1＝f1，f1－mgsinθ＝ma1＝m，解得：Q甲＝；乙图中：Q乙＝f2l2＝f2mv2，Q乙＝mg(H－h)＋，f2－mgsinθ＝ma2＝mmgH＋mv2，Q甲＞Q乙，故D错误；根据能量守恒定律，电动机消耗的电能E电等于摩擦产生的热量Q与物块增加机械能之和，因物块两次从A到B增加的机械能相同，Q甲＞Q乙，所以将小物体传送到B处，两种传送带消耗的电能甲更多，故C错误。9．(多选)如图甲所示，倾角为θ的足够长的传送带以恒定的速率v0沿逆时针方向运行，t＝0时，将质量m＝1kg的物体(可视为质点)轻放在传送带上，物体相对地面的vt图像如图乙所示。设沿传送带向下为正方向，取重力加速度g＝10m/s2，则()A．传送带的速率v0＝10m/sB．传送带的倾角θ＝30°C．物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.5D．0～2.0s内摩擦力对物体做功Wf＝－24J答案ACD解析：根据题图乙可得，物体速度等于10m/s时加速度发生突变，所以传送带的速率为v0＝10m/s，选项A正确；物体0～1.0s的加速度a1＝10m/s2,1.0～2.0s的加速度a2＝2m/s2，结合牛顿第二定律，mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1，mgsinθ－μmgcosθ＝ma2，解得sinθ＝0.6，θ≈37°，μ＝0.5，选项B错误，C正确；摩擦力大小Ff＝μmgcosθ＝4N，在0～1.0s内，摩擦力对物体做正功，在1.0～2.0s内，摩擦力对物体做负功，0～1.0s内物体的位移为5m，1.0～2.0s内物体的位移为11m,0～2.0s内摩擦力对物体做的功为－4×(11－5)J＝－24J，选项D正确。10．(2019·大连质检)一足够长的传送带与水平面的夹角为θ，传送带以一定的速率匀速运动。某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块(如图甲所示)，以此时为t＝0时刻，作出物块之后在传送带上的运动速度随时间的变化关系，如图乙所示(图中取平行于传送带斜向下的方向为正方向，其中|v1|>|v2|)。已知传送带的速率保持不变，则()A．0～t1时间内，物块对传送带做正功B．物块与传送带间的动摩擦因数μ<tanθC．0～t2时间内，传送带对物块做功为W＝mv22－mv12D．t1时刻之后，物块先受滑动摩擦力，对其做正功，后受静摩擦力，对其做负功答案D解析：由题图乙知，物块的初速度方向平行于传送带斜向上，在0～t1时间内速度减小，传送带对物块做负功，由牛顿第三定律知，物块对传送带的摩擦力沿传送带向上，对传送带做负功，A错误；在t2时刻后，物块和传送带一起做匀速运动，有mgsinθ≤μmgcosθ，所以μ≥tanθ，B错误；在0～t2时间内传送带对物块做功，W＝ΔEk＋ΔEp，C错误；在t1时刻后，物块速