高三物理 传送带问题 .ppt

《高三物理 传送带问题 .ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三物理 传送带问题 .ppt（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、传送带问题吕叔湘中学 例1例203年春季高考江苏理综试题第35题例3例4例5例6例704年苏州模考题例8例803全国理综342005年江苏理综35 传送带问题 例1 水平传送带长4 5m 以3m s的速度作匀速运动 质量m 1kg的物体与传送带间的动摩擦因数为0 15 则该物体从静止放到传送带的一端开始 到达另一端所需时间为多少 这一过程中由于摩擦产生的热量为多少 这一过程中带动传送带转动的机器做多少功 g取10m s2 解 物体在摩擦力作用下先匀加速运动 后做匀速运动 a g 1 5m s2 t1 v a 2s S1 1 2at12 3m t2 L S1 v 0 5s t t1 t2 2 5

2、s 木块与传送带的相对位移 S vt1 S1 3m Q mg S 4 5J 机器做功W 1 2mv2 Q 9J 或W mgS皮带 mgvt1 9J 例2 如图示 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 物体和皮带之间的动摩擦因数为 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 求 1 物体从A运动到B的时间是多少 2 物体从A运动到B的过程中 摩擦力对物体做了多少功 3 物体从A运动到B的过程中 产生多少热量 4 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了多少功 解 1 物体下滑到A点的速度为v

3、0 由机械能守恒定律 1 2mv02 mghv0 2m s 物体在摩擦力作用下先匀加速运动 后做匀速运动 t1 v v0 g 1s S1 v2 v02 2 g 3m t2 L S1 v 0 5s t t1 t2 1 5s 2 Wf mgS1 0 2 10 3 6J 或Wf 1 2mv2 1 2mv02 1 2 16 4 6J 3 在t1时间内 皮带做匀速运动S皮带 vt1 4m Q mg S mg S皮带 S1 2J 4 由能量守恒 W Q Wf 8J 或W mgS皮带 8J 水平传送带被广泛地应用于机场和火车站 用于对旅客的行李进行安全检查 如图为一水平传送带装置示意图 绷紧的传送带AB始终

4、保持v 1m s的恒定速率运行 一质量为m 4kg的行李无初速地放在A处 传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动 随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动 设行李与传送带间的动摩擦因数 0 1 AB间的距离L 2 0m g取10m s2 1 求行李刚开始运动时所受的滑动摩擦力大小与加速度大小 2 求行李做匀加速直线运动的时间及运动的总时间 3 如果提高传送带的运行速率 行李就能被较快地传送到B处 求行李从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率 03年春季高考江苏省理科综合试题第35题 解 1 滑动摩擦力f mg 4N 由牛顿第二定律 f ma 代入数值 得a 1m

5、s2 2 设行李做匀加速运动的时间为t1 行李加速运动的末速度为v 1m s 则t1 v a 1s 匀速运动的时间为t2 t2 L 1 2at12 v 1 5s 运动的总时间为T t1 t2 2 5s 3 行李从A处匀加速运动到B处时 传送时间最短 则 L 1 2atmin2 代入数值 得tmin 2s 传送带对应的最小运行速率vmin atmin 代入数值 得vmin 2m s 例3 物块从光滑曲面上的P点自由滑下 通过粗糙的静止水平传送带以后落到地面上Q点 若传送带的皮带轮沿逆时针方向转动起来 使传送带随之运动 如图7所示 再把物块放到P点自由滑下 则 A 物块将仍落在Q点B 物块将会落在

6、Q点的左边C 物块将会落在Q点的右边D 物块有可能落不到地面上 A 例4 如图示 物体从Q点开始自由下滑 通过粗糙的静止水平传送带后 落在地面P点 若传送带按顺时针方向转动 物体仍从Q点开始自由下滑 则物体通过传送带后 A 一定仍落在P点B 可能落在P点左方C 一定落在P点右方D 可能落在P点也可能落在P点右方 解 物体滑下的初速度为v0 传送带静止时 物体滑到右端速度为v1 传送带转动时 物体滑到右端速度为v2 传送带长L 由功能关系fL 1 2m v02 v12 传送带转动时 可能一直减速 也可能先加 减 速后匀速运动 相对滑动的距离为s fs 1 2m v02 v22 s L v2 v1

7、 D 例5 如图示 传送带与水平面夹角为370 并以v 10m s运行 在传送带的A端轻轻放一个小物体 物体与传送带之间的动摩擦因数 0 5 AB长16米 求 以下两种情况下物体从A到B所用的时间 1 传送带顺时针方向转动 2 传送带逆时针方向转动 解 1 传送带顺时针方向转动时受力如图示 mgsin mgcos ma a gsin gcos 2m s2 S 1 2at2 2 传送带逆时针方向转动物体受力如图 开始摩擦力方向向下 向下匀加速运动 a gsin370 gcos370 10m s2 t1 v a 1sS1 1 2 at2 5mS2 11m 1秒后 速度达到10m s 摩擦力方向变为

8、向上 a2 gsin370 gcos370 2m s2 物体以初速度v 10m s向下作匀加速运动 S2 vt2 1 2 a2t22 11 10t2 1 2 2 t22 t2 1s t t1 t2 2s 例6 如图所示 传送带不动时 物体由皮带顶端A从静止开始下滑到皮带底端B用的时间为t 则 A 当皮带向上运动时 物块由A滑到B的时间一定大于tB 当皮带向上运动时 物块由A滑到B的时间一定等于tC 当皮带向下运动时 物块由A滑到B的时间可能等于tD 当皮带向下运动时 物块由A滑到B的时间可能小于t 当 0时 C对 B C D 例7 一传送皮带与水平面夹角为30 以2m s的恒定速度顺时针运行

9、现将一质量为10kg的工件轻放于底端 经一段时间送到高2m的平台上 工件与皮带间的动摩擦因数为 取g 10m s2求带动皮带的电动机由于传送工件多消耗的电能 解 设工件向上运动距离S时 速度达到传送带的速度v 由动能定理可知 mgScos30 mgSsin30 0 1 2mv2 解得S 0 8m 说明工件未到达平台时 速度已达到v 所以工件动能的增量为 EK 1 2mv2 20J 工件重力势能增量为 EP mgh 200J 在工件加速运动过程中 工件的平均速度为v 2 因此工件的位移是皮带运动距离S 的1 2 即S 2S 1 6m 由于滑动摩擦力作功而增加的内能 E为 E f S mgcos3

10、0 S S 60J 电动机多消耗的电能为 EK EP E 280J 又解 物体开始受到向上的摩擦力作用 做匀加速运动 滑动摩擦力f1 mgcos 75N a gcos gsin g 4 2 5m s2 经过时间t1 v a 0 8s速度达到2m s 上升s1 v2 2a 0 8m 然后在静摩擦力作用下做匀速运动 上升s2 3 2m 静摩擦力f2 mgsin 50N t2 s2 v 1 6s 为保持皮带匀速运动 机器在t1时间内应增加动力75N 在t2时间内应增加动力50N 带动皮带的电动机由于传送工件多消耗的电能为 W f1vt1 f2vt2 75 1 6 50 3 2 120 160 280

11、J 如图示 水平传送带AB长L 8 3m 质量为M 1kg的木块随传送带一起以v1 2m s的速度向左匀速运动 传送带的传送速度恒定 木块与传送带间的动摩擦因数 0 5 当木块运动至最左端A点时 一颗质量为m 20g的子弹v0 300m s水平向右的速度正对射入木块并穿出 穿出速度u 50m s 以后每隔1s就有一颗子弹射向木块 设木块沿AB方向的长度可忽略 子弹射穿木块的时间极短 且每次射入点各不相同 取g 10m s2 问 04年苏州模考题 在被第二颗子弹击中前 木块向右运动离A点的最大距离是多少 2 木块在传送带上最多能被多少颗子弹击中 3 木块在传送带上的最终速度多大 4 在被第二颗子

12、弹击中前 木块 子弹和传送带这一系统所产生的热能是多少 解 1 由动量守恒定律mv0 Mv1 mu MV V 3m s 对木块由动能定理 MgS1 1 2MV2 S1 0 9m 2 对木块由动量定理 Mgt1 MV t1 0 6s 木块速度减为0后再向左匀加速运动 经t2速度增为v1 t2 v1 g 0 4s这时正好第二颗子弹射入 S2 1 2at22 1 2 gt22 0 4m 所以两颗子弹射中木块的时间间隔内木块的总位移为 S S1 S2 0 5m 第15颗子弹射入后的总位移为7 5m 第16颗子弹射入后 木块将从B点落下 所以木块在传送带上最多能被16颗子弹击中 题目 3 第16颗子弹射

13、入后 木块向右运动S3 8 3 7 5 0 8m 对木块由动能定理 MgS3 1 2M V2 vt2 vt 1m s 木块在传送带上的最终速度为1m s 4 子弹射向木块过程 所产生的热能为Q1 Q1 1 2mv02 1 2Mu2 1 2MV2 1 2mv2 900 2 4 5 25 872 5J 木块向右减速运动到0时 相对位移 s1 s1 vt1 S1 2 0 6 0 9 2 1m 这一过程所产生的热能为Q2 f s1 5 2 1 10 5J 木块向左加速运动到v时 相对位移 s2 s2 vt2 S2 2 0 4 0 4 0 4m 这一过程所产生的热能为Q3 f s2 5 0 4 2J 整

14、个过程系统所产生的热能为Q Q1 Q2 Q3 885J 题目 例8 如图甲示 水平传送带的长度L 6m 传送带皮带轮的半径都为R 0 25m 现有一小物体 可视为质点 以恒定的水平速度v0滑上传送带 设皮带轮顺时针匀速转动 当角速度为 时 物体离开传送带B端后在空中运动的水平距离为s 若皮带轮以不同的角速度重复上述动作 保持滑上传送带的初速v0不变 可得到一些对应的 和s值 将这些对应值画在坐标上并连接起来 得到如图乙中实线所示的s 图象 根据图中标出的数据 g取10m s2 求 1 滑上传送带时的初速v0以及物体和皮带间的动摩擦因数 2 B端距地面的高度h 3 若在B端加一竖直挡板P 皮带轮

15、以角速度 16rad s顺时针匀速转动 物体与挡板连续两次碰撞的时间间隔t 为多少 物体滑上A端时速度仍为v0 在和挡板碰撞中无机械能损失 解 1 由图象可知 当 1 4rad s时 物体在传送带上一直减速 经过B点时的速度为 v1 1R 1m s 当 2 28rad s时 物体在传送带上一直加速 经过B点时的速度为 v2 2R 7m s 由a g v02 v12 2 gLv22 v02 2 gL 解得 0 2v0 5m s 2 由图象可知 当水平速度为1m s时 水平距离为0 5m t s v 0 5s h 1 2gt2 1 25m 3 16rad s物体和板碰撞前后的速度都是v R 4m

16、s 第一次碰后速度向左 减速到0 再向右加速到4m s时第二次碰板 t 2v a 2v g 4s 讨论 v0 5m sv皮 R 4vB s t s 0 5将s 图象转化为vB v皮图象如图示 当 4rad s时 v皮 1m s 物体在传送带上一直减速 当4rad s 20rad s时 1m s v皮 v0 5m s 物体在传送带上先减速 然后以 R匀速运动 当 20rad s时 v皮 5m s 物体在传送带上一直匀速 当20rad s 28rad s时 5m s v皮 7m s 物体在传送带上先加速 然后以 R匀速运动 当 28rad s时 v皮 7m s 物体在传送带上一直加速 一传送带装置示意如图 其中传送带经过AB区域时是水平的 经过BC区域时变为圆弧形 圆弧由光滑模板形成 未画出 经过CD区域时是倾斜的 AB和CD都与BC相切 现将大量的质量均为m的小货箱一个一个在A处放到传送带上 放置时初速为零 经传送带运送到D处 D和A的高度差为h 稳定工作时传送带速度不变 CD段上各箱等距排列 相邻两箱的距离为L 每个箱子在A处投放后 在到达B之前已经相对于传送带静止 且以后也不再滑动