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高中物理--传送带问题专题

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高中物理--传送带问题专题_第1页
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传送带问题专项知识特点传送带上随行物受力复杂,运动状况复杂,功能转换关系复杂基本措施解决传送带问题要特别注重物理过程的分析和理解,核心是分析传送带上随行物时一般以地面为参照系1、对物体受力状况进行对的的分析,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变化2、对运动状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,明白摩擦力的做功状况,特别是物体与传送带间的相对位移一.基本练习V【示例1】一水平传送带长度为20m,以2m/s的速度做匀速运动,已知某物体与传送带间动摩擦因数为0.1,则从把该物体由静止放到传送带的一端开始,达到另一端所需时间为多少?【示例1】解:物体加速度a=μg=1m/s2,经t1==2s与传送带相对静止,所发生的位移S1=at12=2m,然后和传送带一起匀速运动经t2==9s,因此共需时间t=t1+t2=11s【讨论】1、在物体和传送带达到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?(S1=vt1=2m,S2=vt1=4m,Δs=s2-s1=2m)2、若物体质量m=2Kg,在物体和传送带达到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?(W1=μmgs1=mv2=4J,Q=μmgΔs=4J)情景变换一、当传送带不做匀速运动时【示例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μ。

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a0开始运动,当其速度达到v0后,便以此速度做匀速运动通过一段时间,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示例2】【解析】措施一: 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,煤块的加速度a不不小于传送带的加速度a0根据牛顿运动定律,可得 设经历时间t,传送带由静止开始加速到速度等于v0,煤块则由静止加速到v,有 由于a

措施三:传送带加速到v0 ,有 ①传送带相对煤块的速度 ②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】传送带匀速过程中,传送带相对煤块的位移【相对初速度为t,相对加速度是】整个过程中传送带相对煤块的位移即痕迹长度 ③由以上各式得 Ot2t11tv0v图2—6【小结】本措施的思路是用相对速度和相对加速度求解核心是先选定好过程,然后对过程进行分析,找准相对初末速度、相对加速度 措施四:用图象法求解画出传送带和煤块的V—t图象,如图2—6所示其中,,黑色痕迹的长度即为阴影部分三角形的面积,有:情景变换二、当传送带倾斜时【示例3】如图所示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 ( ACD )vA物体也许始终向下做匀加速运动,加速度不变B.物体也许始终向下做匀速直线运动C.物体也许始终向下做匀加速运动,运动过程中加速度变化D.物体也许先向下做加速运动,后做匀速运动情景变换三、与功和能知识的联系【示例4】mh30°v0、如图所示,电动机带着绷紧的传送带始终保持v0=2m/s的速度运营,传送带与水平面间的夹角为30°,现把一种质量为m=10kg的工件轻放在传送带上,传送到h=2m的平台上,已知工件与传送带之间的动摩擦因数为m=/2,除此之外,不计其他损耗。

则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)【示例4】解:工件加速上升时加速度a=μgcosθ-gsinθ=2.5m/s2经t==0.8s与传送带共速,上升的位移s1=at2=0.8m 传送带位移s2=v0t=1.6m 相对位移△s= s2- s1=0.8m,因此产生的内能Q=μmgcosθ△s=60J电动机耗能△E=Q+mv2+mgh=280J情景变换四、与动量知识的联系【示例5】、如图所示,水平传送带AB足够长,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(传送带的速度恒定),木块与传送带的摩擦因数,当木块运动到最左端A点时,一颗质量为m=20g的子弹,以v0=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:MABV0v1 (1)木块遭射击后远离A的最大距离; (2)木块遭击后在传送带上向左运动所经历的时间 【示例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 则,代入数据解得,方向向右 木块遭击后沿传送带向右匀减速滑动,其受力如图所示。

摩擦力 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 则 (2)研究木块在传送带上向左运动的状况设木块向左加速届时的位移为S1 由动能定理得 ,则 由此可知,遭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 由动量定理得 则 , 所求时间 二、巩固练习1、水平传播装置如图所示,在载物台左端给物块一种初速度当它通过如图方向转动的传播带所用时间t1当皮带轮改为与图示相反的方向传播时,通过传播带的时间为t2当皮带轮不转动时,通过传播带的时间为t3,下列说法中对的的是:( C )A.t1一定不不小于t2;B.t2> t3> t1;C.也许有t3=t2=t1;D.一定有t1=t2< t3QhLHP2、质量为m的物体从离传送带高为H处沿光滑圆弧轨道下滑,水平进入长为L的静止的传送带落在水平地面的Q点,已知物体与传送带间的动摩擦因数为μ,则当传送带转动时,物体仍以上述方式滑下,将落在Q点的左边还是右边? 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 时,物体将落在Q的左边;当传送带的速度时,物体将落在Q的右边3、如图2—1所示,传送带与地面成夹角θ=37°,以10m/s的速度逆时针转动,在传送带上端轻轻地放一种质量m=0.5㎏的物体,它与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,已知传送带从A→B的长度L=16m,则物体从A到B需要的时间为多少?【解析】物体放上传送带后来,开始一段时间,其运动加速度。

这样的加速度只能维持到物体的速度达到10m/s为止,其相应的时间和位移分别为: <16m  后来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mgsinθ>μmgcosθ)设物体完毕剩余的位移所用的时间为,则, 11m= 解得:因此:总结】该题目的核心就是要分析好各阶段物体所受摩擦力的大小和方向,若μ>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;若L<5m,物体将始终加速运动因此,在解答此类题目的过程中,对这些也许浮现两种成果的特殊过程都要进行判断图2—14、如图2—4所示,传送带与地面成夹角θ=37°,以10m/s的速度顺时针转动,在传送带下端轻轻地放一种质量m=0.5㎏的物体,它与传送带间的动摩擦因数μ=0.9,已知传送带从A→B的长度L=50m,则物体从A到B需要的时间为多少?【解析】物体放上传送带后来,开始一段时间,其运动加速度这样的加速度只能维持到物体的速度达到10m/s为止,其相应的时间和位移分别为: <16m  后来物体受到的摩擦力变为沿传送带向上,其加速度大小为零(因mgsinθ<μmgcosθ)设物体完毕剩余的位移所用的时间为,则,16m-5.91m= 解得:因此:。

总结】该题目的核心就是要分析好各阶段物体所受摩擦力的大小和方向,μ>tanθ=,第二阶段物体将和传送带相对静止一起向下匀速运动图2—195、如图2—19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,木块滑究竟部所需时间t与传送带始终静止不动所需时间t0相比是( A ) A.t=t0 B.t<t0 C.t>t0 D.A、B两种状况均有也许6、将一粉笔头轻放在2m/s的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;若使该传送带做匀减速运动(加速度为1.5m/s2)并且在传送带上做匀减速的同步,将另一种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10m/s2)图2—13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,直至其速度达到与传送带相似传送带匀速运动时,如右图2—2所示:上线为传送带的速度图线,下线为粉笔头的速度图线,因此三角形阴影即为两者的相对位移,亦即粉笔头的画线长度图2—3由图可知: 代入数值可解得:因此由速度公式V0=at可得:a=0.5m/s2传送带做匀减速运动时,仍做出速度图线如图2—3所示:三角形阴影表达两者的相对位移。

粉笔头做匀加速运动, 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:对粉笔头: 由上两式可解得:t=1s因此三角形阴影的面积为:因此此时粉笔头画线的长度为1m7、如图2—13所示,倾角为37º的传送带以4m/s的速度沿图示方向匀速运动已知传送带的上、下两端间的距离为L=7m现将一质量m=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,已知木块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.25,取g=10m/s2求木块滑究竟的过程中,摩擦力对木块做的功以及生的热各是多少?【解析】刚开始时,合力的大小为 F合1=mgsin37º+μmgcos37º,由牛顿第二定律,加速度大小 a1==8m/s2,该过程所用时间 t1==0.5s,位移大小 s1==1m 两者速度。

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