《高考物理二轮复习专题力与直线运动4应用动力学方法分析传送带问题学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理二轮复习专题力与直线运动4应用动力学方法分析传送带问题学案（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4.应用动力学方法分析传送带问题一、解答牛顿运动定律的应用问题的方法1研究对象的选取方法：整体法和隔离法灵活应用，一般已知或求解外力时选用整体法，已知或求解物体间的相互作用力时选用隔离法2受力分析的处理方法：合成法和正交分解法合理应用，当物体在两个力作用下变速运动时，可用合成法；当物体在两个以上的力的作用下变速运动时，常用正交分解法解题3多阶段问题的分析方法：常用程序法，即针对先后经历的几个过程逐一分析，运用程序法时要注意前一个过程的结束是后一个过程的开始，两个过程交接点的速度往往是解决问题的关键例1如图所示为一电磁选矿、传输一体机的传送带示意图，已知传送带由电磁铁组成，位于A轮附近的铁矿石被
2、传送带吸引后，会附着在A轮附近的传送带上，被选中的铁矿石附着在传送带上与传送带之间有恒定的电磁力作用且电磁力垂直于接触面，且吸引力为其重力的1.4倍，当有铁矿石附着在传送带上时，传送带便会沿顺时针方向转动，并将所选中的铁矿石送到B端，由自动卸货装置取走已知传送带与水平方向夹角为53，铁矿石与传送带间的动摩擦因数为0.5，A、B两轮间的距离为L64 m，A、B两轮半径忽略不计，g10 m/s2，sin 530.8，cos 530.6.(1)若传送带以恒定速率v010 m/s传动，求被选中的铁矿石从A端运动到B端所需要的时间；(2)实际选矿传送带设计有节能系统，当没有铁矿石附着传送带时，传送带速度
3、几乎为0，一旦有铁矿石吸附在传送带上时，传送带便会立即加速启动，要使铁矿石最快运送到B端，传送带的加速度至少为多大？并求出最短时间解析(1)当传送带匀速向上传动时，对铁矿石沿传送带方向Ffmgsin ma垂直传送带方向：FNmgcos F0其中F1.4mg，FfFN，解得：a2 m/s2则铁矿石运动到与传送带速度相等所需要的时间为：t1 s5 s对应的位移为：x1at252 m25 m根据以上计算可知，铁矿石在传送带上受到的滑动摩擦力大于铁矿石重力沿传送带方向的分力，所以当铁矿石的速度与传送带速度相等以后，铁矿石会随传送带匀速运动到B端，则其匀速运动时间为：t2 s3.9 s，所以铁矿石从传送
4、带的A端运动到B端所需要的时间为：tt1t28.9 s.(2)只有铁矿石一直加速运动到B点时，所用时间才会最短，根据问题(1)分析可知，铁矿石在传送带上的最大加速度是2 m/s2，所以传送带的最小加速度为：amin2 m/s2，则有：Lat2，代入数据解得最短时间为：t8 s.答案(1)8.9 s(2)2 m/s28 s【方法总结】(1)传送带问题的实质是相对运动问题，这样的相对运动将直接影响摩擦力的方向因此，搞清楚物体与传送带间的相对运动方向是解决该问题的关键(2)传送带问题还常常涉及到临界问题，即物体与传送带速度相同，这时会出现摩擦力改变的临界状态，具体如何改变要根据具体情况判断例题2 (
5、多选)如图所示的装置为在摩擦力不计的水平桌面上放一质量为m乙5 kg的盒子乙，乙内放置一质量为m丙1 kg的滑块丙，用一质量不计的细绳跨过光滑的定滑轮将一质量为m甲2 kg的物块甲与乙相连接，其中连接乙的细绳与水平桌面平行现由静止释放物块甲，在以后的运动过程中，盒子乙与滑块丙之间没有相对运动，假设整个运动过程中盒子始终没有离开水平桌面，重力加速度g10 m/s2.则()A细绳对盒子的拉力大小为20 NB盒子的加速度大小为2.5 m/s2C盒子对滑块丙的摩擦力大小为2.5 ND定滑轮受到细绳的作用力为30 N解析：选BC.假设绳子拉力为FT，根据牛顿第二定律，对甲，有m甲gFTm甲a；对乙和丙组
6、成的整体，有FT(m乙m丙)a，联立解得FT15 N，a2.5 m/s2，A错误，B正确；对滑块丙受力分析，受重力、支持力和静摩擦力作用，根据牛顿第二定律，有Ffm丙a12.5 N2.5 N，C正确；绳子的张力为15 N，由于滑轮两侧绳子垂直，根据平行四边形定则，其对滑轮的作用力为15 N，所以D错误例题3如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧，上端固定，下端连一质量为m的物块A，A放在质量也为m的托盘B上，以N表示B对A的作用力，x表示弹簧的伸长量初始时，在竖直向上的力F作用下系统静止，且弹簧处于自然状态(x0)现改变力F的大小，使B以的加速度匀加速向下运动(g为重力加速度，空气阻力不计)，此过
7、程中N或F随x变化的图象正确的是()解析：选D.根据题述，B以的加速度匀加速向下运动过程中，选项A、B整体为研究对象，由牛顿第二定律，2mgkxF2m，解得Fmgkx，即F从mg开始线性减小，可排除图象C.选择B作为研究对象，由牛顿第二定律，mgNF，解得Nkx.当弹簧的弹力增大到，即x时，A和B间的压力为零，在此之前，二者之间的压力由开始运动时的线性减小到零，选项A、B错误同时，力F由开始时的mg线性减小到，此后B与A分离，力F保持不变，故选项D正确例题4如图所示，物块M在静止的足够长的传送带上以速度v0匀速下滑时，传送带突然启动，方向如图中箭头所示，在此传送带的速度由零逐渐增加到2v0后匀速运动的过程中，以下分析正确的是()AM下滑的速度不变BM开始在传送带上加速到2v0后向下匀速运动CM先向下匀速运动，后向下加速，最后沿传送带向下匀速运动DM受的摩擦力方向始终沿传送带向上解析：选C.传送带静止时，物块匀速下滑，故mgsin Ff，当传送带的速度大于物块的速度时，物块受到向下的摩擦力，根据受力分析可知，物块向下做加速运动，当速度达到与传送带速度相等时，物块和传送带具有相同的速度匀速下滑，故C正确，故选C.3
