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正文內(nèi)容

高考物理——傳送帶問題專題歸類含答案解析資料(參考版)

2025-06-30 18:15本頁面
  

【正文】 第20頁 共20頁。若重力的下滑分力大于物體和傳送帶之間的最大靜摩擦力,此時(shí)有μ<tanθ,則物體將向下加速,所受摩擦力為沿斜面向上的滑動摩擦力;若重力的下滑分力小于或等于物體和傳送帶之間的最大靜摩擦力,此時(shí)有μ≥tanθ,則物體將和傳送帶相對靜止一起向下勻速運(yùn)動,所受靜摩擦力沿斜面向上,大小等于重力的下滑分力。在斜面方向上的傳送帶問題中物塊的受力就要復(fù)雜些了,物體相對傳送帶滑動或者有滑動的趨勢是判斷摩擦力方向的關(guān)鍵,比如滑塊受到沿斜面向下的滑動摩擦力作用,這樣物體在沿斜面方向上所受的合力為重力的下滑分力和向下的滑動摩擦力,物體要做勻加速運(yùn)動。=,行李包與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=,要使它從B端飛出的水平距離等于(1)中所求的水平距離,求傳送帶的長度上應(yīng)滿足的條件。現(xiàn)有一行李包(可視為質(zhì)點(diǎn))由A端被傳送到B端,且傳送到B端時(shí)沒有被及時(shí)取下,行李包從B端水平拋出,不計(jì)空氣阻力,g取10m/s2。將質(zhì)量為m的物體A(可視為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在傳送帶左端,經(jīng)時(shí)間t后,A的速度變?yōu)関,再經(jīng)過時(shí)間t后,到達(dá)傳送帶右端。求行李從A處傳送到B處的最短時(shí)間和傳送帶對應(yīng)的最小運(yùn)行速率。(2)求行李做勻加速直線運(yùn)動的時(shí)間。設(shè)行李與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=,AB間的距離l=,g取10m/s2。3. 水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場和火車站,用于對旅客的行李進(jìn)行安全檢查?,F(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度a0開始運(yùn)動,當(dāng)其速度達(dá)到v0后,便以此速度做勻速運(yùn)動。從A處把工件無初速地放到傳送帶上,經(jīng)過時(shí)間t=6s,能傳送到B處,要用最短的時(shí)間把工件從A處傳送到B處,求傳送帶的運(yùn)行速度至少多大?ABv2.(06年全國) 一水平的淺色長傳送帶上放置一煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),煤塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ。一、傳送帶模型分析情景傳送帶類別圖示滑塊可能的運(yùn)動情況滑塊受(摩擦)力分析情景1水平一直加速受力f=μmg先加速后勻速先受力f=μmg,后f=0情景2水平v0v,一直減速受力f=μmgv0v,先減速再勻速先受力f=μmg,后f=0v0v,一直加速受力f=μmgv0v,先加速再勻速先受力f=μmg,后f=0情景3水平傳送帶長度l,滑塊一直減速到達(dá)左端受力f=μmg(方向一直向右)傳送帶長度l≥,v0v,滑塊先減速再向右加速,到達(dá)右端速度為v0受力f=μmg(方向一直向右)傳送帶長度l≥,v0v,滑塊先減速再向右加速,最后勻速,到達(dá)右端速度為v減速和反向加速時(shí)受力f=μmg(方向一直向右),勻速運(yùn)動f=0情景4傾斜一直加速受摩擦力f=μmgcosθ先加速后勻速先受摩擦力f=μmgcosθ,后f=mgsinθ情景5傾斜一直加速受摩擦力f=μmgcosθ先加速后勻速先受摩擦力f=μmgcosθ,后f=mgsinθ先以加速度a1加速,后以加速度a2加速先受摩擦力f=μmgcosθ,后受反向的摩擦力f=μmgcosθ情景6傾斜一直加速受摩擦力f=μmgcosθ先加速后勻速先受摩擦力f=μmgcosθ,后f=mgsinθ一直勻速(v0v)受摩擦力f=mgsinθ一直勻速(v0=v)受摩擦力f=0先以加速度a1加速,后以加速度a2加速先受摩擦力f=μmgcosθ,后受反向的摩擦力f=μmgcosθ情景7傾斜一直加速受摩擦力f=μmgcosθ一直勻速受摩擦力f=mgsinθ先減速后反向加速受摩擦力f=μmgcosθ,因?yàn)槟Σ亮κ且粋€(gè)與運(yùn)動情況(當(dāng)被傳送物體的速度達(dá)到傳送帶的速度時(shí)摩擦力就會變化)、其他受力情況(在傾斜傳送帶上要判斷重力沿斜面的分量和摩擦力的大小關(guān)系)有關(guān)的被動力,所以被傳送物體的受力和運(yùn)動情況有多種可能的變化,同時(shí)從能量角度來看摩擦力做功也很有特點(diǎn),一對滑動摩擦力做的總功等于機(jī)械能轉(zhuǎn)化成熱能的值。以上筆者通過10個(gè)實(shí)際傳送帶問題,從兩個(gè)角度,按四種形式做了剖析。解答 開始砂輪給鐵板向前的滑動摩擦力F1=μ1N 代入數(shù)據(jù)可得:F1=30N 工作臺給鐵板的摩擦阻力F2=μ2 (N+mg)N 代入數(shù)據(jù)可得: F2= 20N F1故鐵板先向右做勻加速運(yùn)動:a= 代入數(shù)據(jù)可得:a=1m/s2 加速過程鐵板能達(dá)到的最大速度vm=ωr 代入數(shù)據(jù)可得:vm=2m/s 這一過程鐵板的位移s1= 代入數(shù)據(jù)可得:s1=2m 所以此后砂輪給鐵板的摩擦力將變?yōu)殪o摩擦力,并且F1′=F2,鐵板將做勻速運(yùn)動。在受力情況和運(yùn)動情況分析清楚的基礎(chǔ)上,再從能量的角度分析,可以發(fā)現(xiàn)電動機(jī)消耗的電能流流向了三個(gè)方面,一是用于鐵板增加動能;二是轉(zhuǎn)化為滾輪和鐵板之間產(chǎn)生的熱能;三是轉(zhuǎn)化為鐵板和地面之間產(chǎn)生的熱能。其受力情況是:在豎直方向上受到重力、滾輪的壓力、以及地面的支持力;在水平方向上上表面受到向前的滑動摩擦力,下表面受到向后的滑動摩擦力,通過計(jì)算可知向前的摩擦力大于向后的摩擦力故鐵板向前加速運(yùn)動。已知滾輪轉(zhuǎn)動的角速度恒為ω=5rad/s,g取10m/s2。已知滾輪與鐵板、鐵板與工作臺面間的動摩擦因數(shù)分別為μ1==。從當(dāng)年的答題情況看,不少考生在計(jì)算電動機(jī)做功時(shí)漏掉了小箱相對傳送帶滑動過程中產(chǎn)生的熱量.變形傳送帶上的能量轉(zhuǎn)化情況分析鐵板滾輪例10 如圖所示,用半徑為r=。聯(lián)立⑦⑧⑨⑩,得 ⑾ 點(diǎn)評 本題考查的知識內(nèi)容是高中物理的核心部分,即能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。解析 以地面為參考系(下同),設(shè)傳送帶的運(yùn)動速度為v0,在水平段運(yùn)輸?shù)倪^程中,小貨箱先在滑動摩擦力作用下做勻加速運(yùn)動,設(shè)這段路程為s,所用時(shí)間為t,加速度為a,則對小貨箱有 ① ② 在這段時(shí)間內(nèi),傳送帶運(yùn)動的路程為 ③ 由以上3式,可得 ④用f表示小貨箱與傳送帶之間的滑動摩擦力,則傳送帶對小貨箱做功為A , ⑤傳送帶克服小貨箱對它的摩擦力做功 ⑥ 兩者之差就是克服摩擦力做功發(fā)出的熱量 ⑦ 可見,在小貨箱加速運(yùn)動過程中,小貨箱獲得的動能與發(fā)熱量相等。由題意可知,所取時(shí)間最好是實(shí)際T,在該段時(shí)間內(nèi),電動機(jī)所做的功直接不便于求解,可以從能量轉(zhuǎn)化的角度來分析,從整個(gè)系統(tǒng)的能量流向來看,正是應(yīng)為電動機(jī)對系統(tǒng)注入了能量,才使得系統(tǒng)中產(chǎn)生了熱能,各木箱的動能和勢能都增加了。水平和傾斜組合傳送帶上的能量轉(zhuǎn)化情況分析例9 (2003年全國理綜第34題) 一傳送帶裝置示意如圖,其中傳送帶經(jīng)過AB區(qū)域時(shí)是水平的,經(jīng)過BC區(qū)域時(shí)變?yōu)閳A孤形(圓孤由光滑模板形成,未畫出),經(jīng)過CD區(qū)域時(shí)是傾斜的,AB和CD都與BC相切。在本題中,電動
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