传送带问题(专题)
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牛顿第二定律的运用之传送带问题一、传送带水平放,传送带以一定的速度匀速转动,物体轻放在传送带一端,此时物体可能经历两个过程——匀加速运动和匀速运动。
【例题1】在民航和火车站可以看到用于对行李进行安全检查的水平传送带,当旅客把行李放到传送带上时,传送带对行李的摩擦力使行李开始运动,最后行李随传送带一起前进,设传送带匀速前进的速度为0.6m/s,质量为4.0kg的皮箱在传送带上相对滑动时,所受摩擦力为24N,那么,这个皮箱无初速地放在传送带上后,求:(1)经过多长时间才与皮带保持相对静止?(2)传送带上留下一条多长的摩擦痕迹?【答案】分析:(1)行李在传送带上先做匀加速直线运动,当速度达到传送带的速度,和传送带一起做匀速直线运动(2)传送带上对应于行李最初放置的一点通过的位移与行李做匀加速运动直至与传送带共同运动时间内通过的位移之差即是擦痕的长度解答:解:(1)设皮箱在传送带上相对运动时间为t,皮箱放上传送带后做初速度为零的匀加速直线运动,由牛顿运动定律:皮箱加速度:a==m/s2=6m/s2由v=at 得t==s=0.1s(2)到相对静止时,传送带带的位移为s1=vt=0.06m皮箱的位移s2==0.03m摩擦痕迹长L=s1--s2=0.03m(10分)所以,(1)经0.1s行李与传送带相对静止(2)摩擦痕迹长0.0.03m二、传送带斜放,与水平方向的夹角为θ,将物体轻放在传送带的最低端,只要物体与传送带之间的滑动摩擦系数μ≥tanθ,那么物体就能被向上传送。
此时物体可能经历两个过程——匀加速运动和匀速运动。
【例题2】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个质量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:物体放上传送带后,开始一段时间t1内做初速度为0的匀加速直线运动,对小物体受力分析如下图所示:可知,物体所受合力F合=f-Gsinθ又因为f=μN=μmgcosθ所以根据牛顿第二定律可得:此时物体的加速度a===m/s2=1.2m/s2当物体速度增加到10m/s时产生的位移x===41.67m因为x<50m所以=8.33s所以物体速度增加到10m/s后,由于mgsinθ<μmgcosθ,所以物体将以速度v做匀速直线运动故匀速运动的位移为50m-x,所用时间所以物体运动的总时间t=t1+t2=8.33+0.83s=9.16s答:物体从A到B所需要的时间为9.16s.三、传送带斜放,与水平方向的夹角为θ,将物体轻放在传送带的顶端,物体被向下传送。
物理专题 传送带问题一、传送带上的物体的运动性质设定传送带的速度为V 传,质量为m 的物体与传送带之间的动摩擦因数为μ, 传送带与水平面间的夹角是θ,两定滑轮间的距离L ,物体置于传送带的初速度为v 0。
1、v 0=0,2、v 0≠0,v 0与V 传同向3、v 0≠0,v 0与V 传反向运动规律 运动规律 运动规律 加速度;a= V 0>V 传时a= 当L ≤gV μ22传时, 状态当L >gV μ22传时,总之,在传送带足够长的情况下,由于摩擦力总是阻碍滑块与传送带间的相对运动,阻碍的结果就是最终使滑块的速度达到与传送带的速度一致,之后相对静止一起走。
1、v 0=0 在底端释放2、v 0=0 在顶端释放二、几个注意的问题1、物体和传送带等速时刻是摩擦力的大小、方向、运动性质变化的分界点。
2、判断摩擦力的有无、方向是以传送带为参考系;计算摩擦力的功时,应用物体对地的位移;计算系统产生的内能时,应用物体对传送带的位移;应用运动学公式计算物体的相关物理量时,应以地面为参考系。
三、传送带问题中的功能关系传送带做的功:等于物体机械能的变化和产生内能的和即W=ΔE K +ΔE P +Q ,其中只有物体与传送带相对滑动时才产生内能,大小Q= f •S 相 【例题一】物块从距离水平传送带h 高处,由静止开始沿光 滑曲面滑下,以水平速度v 1滑上水平传送带,当传送带静止, 物块经传送带落在地面P 点,那么以下说法正确的是:A 、当传送带向左运动,无论V 2的速度多大,物块一定落在P 点左侧B 、当传送带以V 2速度向右运动,且V 1 >V 2,物块一定落在P 点右侧C 、当传送带以V 2速度向右运动,且V 1=V 2,物块一定落在P 点右侧D 、当传送带以V 2速度向右运动,且V 1<V 2,物块一定落在P 点右侧 ( )【例题二】传送带与地面的倾角θ=37º,A 到B 的长度为6m ,传送带以V 0=10m/s 的速度逆时针转动。
校本课程学案 学案编辑:杨志忠第 1 页 共 1 页传送带问题专题分析【例题1】水平传送带A 、B 以v =4m/s 的速度匀速运动,如图所示,A 、B 相距16m ,一木块(可视为质点)从A 点由静止释放,木块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2.则木块从A 沿传送带运动到B 所需的时间为多少?(g =10m/s 2)【练习1】将一粉笔头轻放在以2m/s 的恒定速度运动的传送带上,传送带上留下一条长度为4m 的划线(粉笔头只要相对于传送带运动就能划线),求粉笔头与传送带间的动摩擦因数。
(g=10m/s 2)【练习2】一水平传送带两轮之间距离为20m ,以2m/s 的速度做匀速运动。
已知某小物体与传送带间的动摩擦因数为0.1,将该小物体从传送带左端沿传送带同样的方向以4m/s 的初速度滑出,设传送带速率不受影响,则物体从左端运动到右端所需时间是多少?【例题2】皮带传送机是靠货物和传送带之间的摩擦力把货物运送到别处的,如图所示,已知一直传送带与水平面的夹角θ=37°,以4m/s 的恒定速率顺时针匀速转动着,在传送带的底端无初速度释放一质量为0.5kg 的物体,它与传送带之间的动摩擦因数为0.8,若传送带底端到顶端的长度为25m ,则物体从底端到顶端所用的时间为多少?(g=10m/s 2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)【例题3】如图所示,传送带两轮之间的距离为16m ,传送带与水平面间的夹角α=37°,并以v =10m/s 的速度顺时针匀速转动着,在传送带的A 端轻轻地放一个小物体,若已知物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5,则物体从A 端到B 端所用的时间为多少?(g=10m/s 2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)【拓展1】如图所示,传送带两轮之间的距离为16m ,传送带与水平面间的夹角α=37°,并以v =10m/s 的速度逆时针匀速转动着,在传送带的A 端轻轻地放一个小物体,若已知物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5,传送带A 端到B 端所需的时间可能是多少?(g=10m/s 2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)【拓展2】如图所示,传送带两轮之间的距离为16m ,传送带与水平面间的夹角α=37°,并以v =10m/s 的速度逆时针匀速转动着,在传送带的A 端轻轻地放一个小物体,若已知物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.8,传送带A 端到B 端所需的时间可能是多少?(g=10m/s 2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。
传送带问题专题讲解传送带问题专题讲解知识特点传送带上随行物受力复杂,运动情况复杂,功能转换关系复杂。
基本方法解决传送带问题要特别注重物理过程的分析和理解,关键是分析传送带上随行物时一般以地面为参照系。
1、对物体受力情况进行正确的分析,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改变。
2、对运动情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,明白摩擦力的做功情况,特别是物体与传送带间的相对位移。
一、基础练习【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,到达另一端所需时间为多少?【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?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?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口。
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ao开始运动,当其速度达到V0后,便以此速度做匀速运动。
经过一段时间,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。
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。
A物体可能一直向下做匀加速运加速度不变B. 物体可能一直向下做匀速直运动C. 物体可能一直向下做匀加速运动,运动过程中加速度改变D. 物体可能先向下做加速运动,后做匀速运动情景变换三、与功和能知识的联系【示例4】、如图所示,电动机带着绷紧的传送带始终保持W,hv o=2m/s的速度运行,传送带与^^3 ....水平面间的夹角为30 ,现把一个质量为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」=,3 /2,除此之外,不计其它损耗。
专题:传送带问题分类赏析一、皮带轮基本规律例题.如图,水平传送带两个转动轴轴心相距20m,正在以v=4.0m/s的速度匀速传动,某物块儿(可视为质点)与传送带之间的动摩擦因数为0.1,将该物块儿从传送带左端无初速地轻放在传送带上,则经过多长时间物块儿将到达传送带的右端(g=10m/s2)?解析:问:如是粉笔,划痕多长?考观点一,牛顿运动定律结合运动学公式。
二、依托传送带的受力分析问题(物理上的要害分类讨论)例题如图1所示,一质量为的货物放在倾角为的传送带一起向上或向下做加速运动。
设加速度为,试求两种情形下货物所受的摩擦力。
解析:当物体随传送带向上加速运动时,由牛顿第二定律得:,所以,方向沿斜面向上。
物体随传送带向下加速运动时,设沿传送带向上,由牛顿第二定律得:所以。
当时,,与所设方向相同,即沿斜面向上。
当时,,即货物与传送带间无摩擦力作用。
当时,,与所设方向相反,即沿斜面向下。
小结:当传送带上物体所受摩擦力方向不明确时,可先假设摩擦力向某一方向,然后应用牛顿第二定律导出表达式,再结合具体情况进行讨论.考受力分析与分类讨论。
三、皮带轮的临界问题(物理上的要害临界条件)例题:如图所示,当传送带静止时,物体从左端以速度v0滑上传送带后,落到地面上的P点,若传送带随轮逆时针转动,仍让物体由左端以速度v0滑上传送带,那么( )A、它仍落在P点B、它将落在P点左边C、它将落在P点右边D、无法判定落点由此题可作进一步探讨:又向:若上题传送带顺时针转动起来,再把物块以原来的速度v0滑上传送带,则物体又会落在何处?考临界条件四、皮带轮的能量问题、倾斜皮带轮问题例题:如图所示,绷紧的传送带与水平面的夹角θ=30°,皮带在电动机的带动下,始终保持v0=2 m/s的速率运行.现把一质量为m=10 kg的工件(可看为质点)轻轻放在皮带的底端,经时间1.9 s,工件被传送到h=1.5 m的高处,取g=10 m/s2.求:(1)工件与皮带间的动摩擦因数;(2)电动机由于传送工件多消耗的电能.考观点二、观点三。
传送带问题难点:1、判断物体与传送带之间是否存在摩擦力。
如果存在,是滑动摩擦力还是静摩擦力,摩擦力的大小如何计算,方向如何判断。
2、判断物体相对地面、相对传送带分别做什么样的运动。
1.受力分析:力的正交分解法2.力和运动的关系:力是改变物体运动状态的根本原因。
水平传送带问题:轻轻放在水平传送带上的物体在传送带上只有两种运动情况:(轻轻放意味着物体的初速度为0)1.传送带足够长。
物体先做初速度为0的匀加速直线运动,加速度g a μ=,当物体与传送带共速之后,以传送带的速度做匀速直线运动。
2.传送带不够长。
物体一直做匀加速直线运动,加速度g a μ=,物体的速度还咩有达到与传送带共速,便送传送带滑落出去。
例一、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1所示为一水平传送带装置示意图,绷紧的传送带AB 始终保持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,设行李与传送带间的动摩擦因数μ=0.1,AB 间的距离l=2m ,g 取10m/s2.(1)从A 运动到B 的时间以及物体在皮带上留下的滑痕长度;(2)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.例二、一水平传送带以2.0m/s 的速度顺时针传动,水平部分长为2.0m ,其右端与一倾角为θ=37°的光滑斜面平滑相连,斜面长为0.4m ,一个可视为质点的物块无初速度地放在传送带最左端,已知物块与传送带间动摩擦因数μ=0.2,试问:(1)物块到达传送带右端的速度。
(2)物块能否到达斜面顶端?若能则说明理由,若不能则求出物块上升的最大高度。
(sin37°=0.6,g 取l0 m/s 2)AB v 图1 图2若物体不是轻轻放在传送带上,而是有初速度,那么分为两种情况。
1.传物v v <,物体做有初速度匀加速直线运动,g a μ=2.传物v v >,物体做有初速度匀减速直线运动,g a μ-=若传送带足够长,这两种情况物体最后的状态都是与传送带共速,做匀速直线运动。
8动力学方法分析“传送带”问题1.水平传送带模型项目图示滑块可能的运动情况情景1①可能一直加速②可能先加速后匀速情景2①v0>v,可能一直减速,也可能先减速再匀速②v0=v,一直匀速③v0<v时,可能一直加速,也可能先加速再匀速情景3①传送带较短时,滑块一直减速到达左端②传送带较长时,滑块还要被传送带传回右端.若v0>v,返回时速度为v,若v0<v,返回时速度为v02.倾斜传送带模型项目图示滑块可能的运动情况情景1①可能一直加速(μ>tan θ,传送带较短,或速度v较大)②可能先加速后匀速(μ>tan θ,传送带足够长,或速度v较小)情景2①可能一直加速(传送带较短,或速度v较大)②可能先加速后匀速(μ>tan θ,传送带较长,或速度v较小)③可能先以a1加速后以a2加速(μ<tan θ,传送带较长,或速度v较小)情景3①可能一直加速(μ<tan θ)②可能一直匀速(μ=tan θ)③可能先减速后反向加速(μ>tan θ,传送带较长)④可能一直减速(μ>tan θ,传送带较短)1.速度相等时摩擦力的突变(1)从有到无:如水平传送带,达到同向共速后,滑动摩擦力突变为0.(2)动静突变:如倾斜向上传送物块(μ>tan θ),共速后滑动摩擦力变为静摩擦力.(3)方向变化:如倾斜向下传送物块(μ<tan θ),共速后方向由向下变为向上(仍为滑动摩擦力).2.三种分析方法应用技巧(1)动力学方法:计算位移时用平均速度法较简单,若从静止加速到传送带速度v ,物块位移x 物=v 2t ,传送带位移x 带=v t ,相对位移大小Δx =x 带-x 物=v 2t . (2)能量方法:动能定理中的位移和速度均为对地,而摩擦生热Q =F f x 相对,x 相对是指二者的相对位移(同向相减,反向相加).(3)动量方法:涉及求时间时可用动量定理.3.电机做功的两种计算方法(1)由于传送带是匀速的,电机做的功等于传送带克服摩擦力做的功.(2)从能量守恒分析,电机做的功等于物块机械能的增加量和系统摩擦产生的热.示例1 (倾斜传送带模型)(2020·山东模拟)如图1,长为L 、倾角θ=30°的传送带始终以2.5 m/s 的速率顺时针方向运行,小物块以4.5 m/s 的速度从传送带底端A 沿传送带上滑,恰能到达传送带顶端B ,已知物块与斜面间的动摩擦因数为34,取g =10 m/s 2,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,则下列图象中能正确反映物块在传送带上运动的速度v 随时间t 变化规律的是( )图1答案 B解析 开始阶段,物块的速度比传送带的速度大,相对于传送带向上运动,受到的滑动摩擦力沿传送带向下,根据牛顿第二定律得mg sin 30°+μmg cos 30°=ma 1,解得a1=8.75 m/s2,方向沿传送带向下当物块与传送带共速时,因mg sin 30°>μmg cos 30°时,所以物块与传送带不能保持相对静止,根据牛顿第二定律得mg sin 30°-μmg cos 30°=ma2,解得a2=1.25 m/s2,方向沿传送带向下,所以物块继续做加速度较小的匀减速运动,直到速度为零,故A、C、D错误,B正确.示例2(倾斜传送带模型)(多选)如图2甲所示,倾角为37°、足够长的传送带以恒定速度运行,将一质量m=1 kg的小物体以某一初速度放在传送带上,物体相对地面的速度大小随时间变化的关系如图乙所示,取沿传送带向上为正方向,g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则下列说法正确的是()图2A.传送带逆时针转动,速度大小为4 m/sB.物体与传送带间的动摩擦因数为0.75C.0~8 s内物体位移的大小为14 mD.0~8 s内物体与传送带之间因摩擦而产生的热量为126 J答案CD解析从题图乙中可知小物体先沿传送带向下做减速运动后沿传送带向上做加速运动,匀速运动,故可知传送带顺时针转动,最终物体和传送带的速度相同,故传送带速度大小为4 m/s,A错误;根据v-t图象的斜率表示加速度,可得物体相对传送带滑动时的加速度大小为a=22m/s2=1 m/s2,由牛顿第二定律得μmg cos θ-mg sin θ=ma,解得μ=0.875,故B错误;0~8 s内物体位移大小为x=-12×2×2 m+2+62×4 m=14 m,故C正确;0~8 s内只有前6 s内物体与传送带发生相对滑动,0~6 s内传送带运动的位移为x带=4×6 m=24 m,0~6 s内物体的位移为x物=-12×2×2 m+4×42m=6 m,则x相对=x带-x物=24 m-6 m=18 m,0~8 s内物体与传送带之间因摩擦而产生的热量为Q=μmg cos θ·x相对=126 J,故D正确.示例3 (水平传送带模型)(2020·全国卷Ⅲ·25改编)如图3,相距L =11.5 m 的两平台位于同一水平面内,二者之间用传送带相接.传送带向右匀速运动,其速度的大小v 可以由驱动系统根据需要设定.质量m =10 kg 的载物箱(可视为质点),以初速度v 0=5.0 m/s 自左侧平台滑上传送带.载物箱与传送带间的动摩擦因数μ=0.10,重力加速度取g =10 m/s 2.图3(1)若v =4.0 m/s ,求载物箱通过传送带所需的时间;(2)求载物箱到达右侧平台时所能达到的最大速度和最小速度.答案 (1)2.75 s (2)4 3 m/s 2 m/s解析 (1)传送带的速度为v =4.0 m/s 时,载物箱在传送带上先做匀减速运动,设其加速度大小为a ,由牛顿第二定律有μmg =ma ①设载物箱滑上传送带后匀减速运动的距离为s 1,由运动学公式有v 2- v 02=-2as 1② 联立①②式,代入题给数据得s 1=4.5 m ③因此,载物箱在到达右侧平台前,速度先减小到v ,然后开始做匀速运动.设载物箱从滑上传送带到离开传送带所用的时间为t 1,做匀减速运动所用的时间为t 1′,由运动学公式有v =v 0-at 1′④t 1=t 1′+L -s 1v ⑤联立①③④⑤式并代入题给数据得t 1=2.75 s ⑥(2)当载物箱滑上传送带后一直做匀减速运动时,到达右侧平台时的速度最小,设为v 1;当载物箱滑上传送带后一直做匀加速运动时,到达右侧平台时的速度最大,设为v 2.由动能定理有-μmgL =12m v 12-12m v 02⑦ μmgL =12m v 22-12m v 02⑧由⑦⑧式并代入题给条件得v1= 2 m/s,v2=4 3 m/s。
传送带计算题1.如图所示,一平直的传送带以速度V=2m/s做匀速运动,传送带把A处的工件运送到B处,A、B相距L=10m。
从A处把工件无初速地放到传送带上,经过时间t=6s,能传送到B处,欲用最短的时间把工件从A处传送到B处,求传送带的运行速度至少多大?2.如图甲所示为传送装置的示意图。
绷紧的传送带长度L=2.0m,以v=3.0m/s的恒定速率运行,传送带的水平部分AB距离水平地面的高度h=0.45m。
现有一行李箱(可视为质点)质量m=10kg,以v0=1.0 m/s的水平初速度从A端滑上传送带,被传送到B端时没有被及时取下,行李箱从B端水平抛出,行李箱与传送带间的动摩擦因数=,不计空气阻力,重力加速度g取l0 m/s2。
(1)求行李箱从传送带上A端运动到B端过程中摩擦力对行李箱冲量的大小;(2)传送带与轮子间无相对滑动,不计轮轴处的摩擦,求为运送该行李箱电动机多消耗的电能;(3)若传送带的速度v可在0~5.0m/s之间调节,行李箱仍以v0的水平初速度从A端滑上传送带,且行李箱滑到B端均能水平抛出。
请你在图15乙中作出行李箱从B端水平抛出到落地点的水平距离x与传送带速度v的关系图像。
(要求写出作图数据的分析过程)3.一光滑曲面的末端与一长L=1m的水平传送带相切,传送带离地面的高度h =1.25m,传送带的滑动摩擦因数μ=,地面上有一个直径D=0.5m的圆形洞,洞口最左端的A点离传送带右端的水平距离S =1m,B点在洞口的最右端。
传动轮作顺时针转动,使传送带以恒定的速度运动。
现使某小物体从曲面上距离地面高度H处由静止开始释放,到达传送带上后小物体的速度恰好和传送带相同,并最终恰好由A点落入洞中。
求:(1)传送带的运动速度v是多大。
(2)H的大小。
(3)若要使小物体恰好由B点落入洞中,小物体在曲面上由静止开始释放的位置距离地面的高度H'应该是多少?4.如图所示,为光电计时器的实验简易示意图,当有不透光物体从光电门间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间,实验中所选用的光电门传感器可测的最短时间为.光滑水平导轨MN上放两个相同物块A和B,其宽度a =×10-2m,左端挡板处有一弹射装置P,右端N处与水平传送带平滑连接,今将挡光效果好,宽度为d =×10-3m的两块黑色磁带分别贴在物块A和B上,且高出物块,并使高出物块部分在通过光电门时挡光.传送带水平部分的长度L =8m,沿逆时针方向以恒定速度v =6m/s匀速传动.物块A、B与传送带μ=,质量m A =m B =1kg.开始时在A和B之间压缩一轻弹簧,锁定其间的动摩擦因数0.2处于静止状态,现解除锁定,弹开物块A和B,迅速移去轻弹簧,两物块第一次通过光电门,计时器显示读数均为t =×10-4s. g取10m/s2.试求:(1)弹簧储存的弹性势能E P;(2)物块B沿传送带向右滑动的最远距离s m;(3)物块B滑回水平面MN的速度大小B v';(4)若物体B返回水平面MN后与被弹射装置P弹回的物块A在水平面上相碰,且A和B碰后互换速度,则弹射装置P至少必须对物块A 做多少功,才能在AB碰后使B刚好能从Q端滑出?此过程中,滑块B与传送带之间因摩擦∆为多大?产生的内能E5.如图所示,一水平方向的传送带以恒定的速度v=2m/s沿顺时针方向匀速转动,传送带右端固定着一光滑的四分之一圆弧面轨道,并与弧面下端相切,一物体自圆弧面轨道,并与弧面轨道的最高点由静止滑下,圆弧轨道的半径R=0.45m,物体与传送带之间的动摩擦因数为μ=,不计物体滑过曲面与传送带交接处时的能量损失,传送带足够长,g=10m/s2. 求:(1)物体滑上传送带向左运动的最远距离;(2)物体第一次从滑上传送带到离开传送带所经历的时间;(3)物体再次滑上圆弧曲面轨道后,能到达的最高点与圆弧最高点的竖直高度;(4)经过足够长的时间之后物体能否停下来?若能,请说明物体停下的位置. 若不能,请简述物体的运动规律.6.如图所示,质量20kg的物体从光滑曲面上高度m处释放,到达底端时水平进入水平传送带,传送带由一电动机驱动着匀速向左转动,速率为3m/s.已知物体与传送带间的动摩擦因数.(g取10m/s2)(1)若两皮带轮之间的距离是6m,物体冲上传送带后就移走光滑曲面,物体将从哪一边离开传送带?通过计算说明你的结论.(2)若皮带轮间的距离足够大,从M滑上到离开传送带的整个过程中,由于M和传送带间的摩擦而产生了多少热量?7.如图所示,质量为m 的滑块,放在光滑的水平平台上,平台右端B 与水平传送带相接,传送带的运行速度为v 0,长为L ,今将滑块缓慢向左压缩固定在平台上的轻弹簧,到达某处时突然释放,当滑块滑到传送带右端C 时,恰好与传送带速度相同。
传送带问题一、分类:水平、倾斜两种、按转向分顺时针、逆时针转两种,按转速是否变化分匀速、匀减速、匀加速三种。
二、受力和运动分析的关键:摩擦力突变(大小、方向)—发生在V物与V传相同的时刻1. v物<v带2. v物=v带3. v物>v带三、功能分析①功能关系:W F=△E K+△E P+Q②对W、Q的准确理解(1)传送带做的功:W F=F·S带(2)产生的内能:Q=f·S相对(3)如物体无初速,放在水平传送带上,则物体获得的动能EK,因摩擦而产生的热量Q有如下关系E K=Q=mv2/2例1、()如图,传送带与水平地面向的夹角为37°,以10m/s的速率匀速转动,在传送带上端轻放一质量为0.5kg的物块,它与传送带的动摩擦因数为0.5,传送带两轮间的距离高为16m,则物体从传送带上端滑到下端的时间有可能是A、1SB、2SC、3SD、4S例2、如图,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速度向左匀速运动(传送带的速度恒定),木块与传送带的动摩擦因数μ=0.5。
当木块运动至最左端A点时,一颗质量为m=20g的子弹以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,设子弹射穿木块的时间极短,且每次射入点各不相同,求:(1)在被第二颗子弹击中前,木块向右运动离A点的最大距离。
(2)木块在传送带上最多能被多少颗子弹击中?(3)从第一颗子弹射中木块到木块最终离开传送带的过程中,子弹、木块和传送带这个系统所产生的内能是多少?四、针对训练:1、( )如下图,当传送带静止时,物体从左端以速度v0滑上传送带后,落到地面上的P点,若传送带随轮逆时针转动,仍让物体由左端以速度v0滑上传送带,那么A、它仍落在P点B、它将落在P点左边C、它将落在P点右边D、无法判定落点2()如图,物体沿圆弧形轨道滑下后,进入充足长的水平传送带,传送带沿图示方向运转,则传送带对物体做功情况不可能的是A.始终不做功B.先做负功后做正功C.先做正功后不做功D.先做负功后不做功3、水平传送带以10m/s速度向左运行,在A端无初速度地放一质量为0.5kg的物块,它与传送带之间的动摩擦因数为0.5,传送带上A、B相距12m,则物块由A运动到B需要多长时间?4、如下图,水平传送带两端相距s=4.5m.工件与传送带间的动摩擦因数m=0.1,工件滑上A 端时速度vA=5 m/s,设工件到达B端时的速度为vB 。
小专题传送带问题(水平传送带和倾斜传送带)1.(单选)物块从光滑斜面上的P点自由滑下通过粗糙的静止水平传送带后落到地面上的Q 点.若传送带的皮带轮沿逆时针方向匀速转动,使传送带随之运动,如图所示,物块仍从P点自由滑下,则()A.物块有可能落不到地面B.物块将仍落在Q点C.物块将会落在Q点的左边D.物块将会落在Q点的右边2、(单选)如图所示,一物体放在倾角为θ的传输带上,且物体始终与传输带相对静止.关于物体所受到的静摩擦力,下列说法正确的是()A.当传输带加速向上运动时,加速度越大,静摩擦力越大B.当传输带匀速运动时,速度越大,静摩擦力越大C.当传输带加速向下运动时,静摩擦力的方向一定沿斜面向下图6 D.当传输带加速向下运动时,静摩擦力的方向一定沿斜面向上3.(多选)如图所示,质量为m的物体用细绳拴住放在水平粗糙传送带上,物体到传送带左端的距离为L,稳定时绳与水平方向的夹角为θ,当传送带分别以v1、v2的速度做逆时针转动时(v 1<v2),绳中的拉力分别为F1、F2;若剪断细绳,物体到达左端的时间分别为t1、t2,则下列说法正确的是()A.F1<F2B.F1=F2C.t1一定大于t2D.t1可能等于t24、(多选)如图所示,水平传送带A、B两端点相距x=4 m,以v0=2 m/s的速度(始终保持不变)顺时针运转。
今将一小煤块(可视为质点)无初速度地轻放至A点处,已知小煤块与传送带间的动摩擦因数为0.4,g取10 m/s2。
由于小煤块与传送带之间有相对滑动,会在传送带上留下划痕。
则小煤块从A运动到B的过程中()A.小煤块从A运动到B的时间时 2 sB.小煤块从A运动到B的时间是2.25 sC.划痕长度是4 mD.划痕长度是0.5 m5、(多选)如图所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ,以速度v0逆时针匀速转动。
在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数μ<tan θ,则图中能客观地反映小木块的运动情况的是()6 、水平传送带AB以v=200 cm/s的速度匀速运动,如图所示,A、B相距0.011 km,一物体(可视为质点)从A点由静止释放,物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,则物体从A沿传送带运动到B所需的时间为多少?(g=10 m/s2)7、一水平传送带以2.0 m/s的速度顺时针传动,水平部分长为2.0 m。
其右端与一倾角为θ=37°的光滑斜面平滑相连,斜面长为0.4 m,一个可视为质点的物块无初速度地放在传送带最左端,已知物块与传送带间动摩擦因数μ=0.2, 试问:(1)物块能否到达斜面顶端?若能则说明理由,若不能则求出物块沿斜面上升的最大距离。
(2)物块从出发到4.5 s末通过的路程。
(sin 37°=0.6,g取10 m/s2)8.(2006年·全国理综Ⅰ)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.起始时,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,便以此速度匀速运动.经过一段时间,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.9、传送带与水平面夹角为37°,皮带以12 m/s的速率沿顺时针方向转动,如图3-3-10所示.今在传送带上端A处无初速度地放上一个质量为m的小物块,它与传送带间的动摩擦因数为0.75,若传送带A到B的长度为24 m,g取10 m/s2,则小物块从A运动到B的时间为多少?10、如图所示的传送皮带,其水平部分AB长s AB=2m,BC与水平面夹角θ=37°,长度s BC =4m,一小物体P与传送带的动摩擦因数 =0.25,皮带沿A至B方向运行,速率为v=2m/s,若把物体P放在A点处,它将被传送带送到C点,且物体P不脱离皮带,求物体从A 点被传送到C点所用的时间.(sin37°=0.6,g=l0m/s2)解析1、传送带静止时,物块能通过传送带落到地面上,说明滑块在传送带上一直做匀减速运动.当传送带逆时针转动,物块在传送带上运动的加速度不变,由2202t v v as =+可知,滑块滑离传送带时的速度v t 不变,而下落高度决定了平抛运动的时间t 不变,因此,平抛的水平位移不变,即落点仍在Q 点.2、传输带加速向上运动时,对物体受力分析,由牛顿第二定律得f -mg sin θ=ma ,故加速度越大,摩擦力越大,A 正确;传输带匀速运动时,根据平衡条件得f =mg sin θ,静摩擦力与物体运行速度无关,B 错误;当传输带加速向下运动时,如果加速度小于g sin θ,摩擦力沿斜面向上,如果加速度大于g sin θ,摩擦力沿斜面向下,C 、D 错误.3、本题考查传送带模型的应用.不论传送带的速度大小是多少,物体与传送带间的滑动摩擦力是一样的,分析物体受力情况,其所受的合力为零,则F 1=F 2;因L 的大小未知,物块在传送带上的运动情况不能确定,所以t 1可能等于t 2.4、小煤块刚放上传送带后,加速度a =μg =4 m/s 2,由v 0=at 1可知,小煤块加速到与传送带同速的时间为t 1=v 0a =0.5 s ,此时小煤块运动的位移x 1=v 02t 1=0.5 m ,而传送带的位移为x 2=v 0t 1=1 m ,故小煤块在带上的划痕长度为l =x 2-x 1=0.5 m ,D 正确,C 错误;之后的x-x 1=3.5 m ,小煤块匀速运动,故t 2=x -x 1v 0=1.75 s ,故小煤块从A 运动到B 的时间t =t 1+t 2=2.25 s ,A 错误,B 正确。
5、小木块刚放上之后的一段时间内所受摩擦力沿斜面向下,由牛顿第二定律可得: mg sin θ+μmg cos θ=ma 1,小木块与传送带同速后,因μ<tan θ,小木块将继续向下加速运动,此时有:mg sin θ-μmg cos θ=ma 2,有a 1>a 2故B 、D 正确,A 、C 错误。
6、解析统一单位:v =200 cm/s =2 m/s ,x =0.011 km =11 m .开始时,物体受的摩擦力为f =μmg ,由牛顿第二定律得物体的加速度a =f m=μg =0.2×10 m/s 2=2 m/s 2.设经时间t 物体速度达到2 m/s ,由v =at 得:t 1=v a =22s =1 s. 此时间内的位移为:x 1=12at 12=12×2×12 m =1 m<11 m. 此后物体做匀速运动,所用时间:t 2=x -x 1v =11-12s =5 s. 故所求时间t =t 1+t 2=1 s +5 s =6 s. 答案 6 s7、[解析] (1)物块在传送带上先做匀加速直线运动μmg =m a 1①s 1=v 022a 1=1 m <L ②所以在到达传送带右端前物块已匀速 物块以v 0速度滑上斜面-mg sin θ=ma 2③物块速度为零时上升的距离s 2=-v 022a 2=13m ④由于s 2<0.4 m ,所以物块未到达斜面的最高点。
(2)物块从开始到第一次到达传送带右端所用时间t 1=2s 1v 0+L -s 1v 0=1.5 s ⑤ 物块在斜面上往返一次时间t 2=-2v 0a 2=23s ⑥ 物块再次滑到传送带上速度仍为v 0,方向向左-μmg =ma 3⑦向左端发生的最大位移s 3=-v 022a 3⑧ 物块向左的减速过程和向右的加速过程中位移大小相等4.5 s 末物块在斜面上速度恰好减为零故物块通过的总路程 s =L +3s 2+2s 3⑨ s =5 m8、解析: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 小于传送带的加速度a 0.根据牛顿第二定律,可得a =μg设经历时间t ,传送带由静止开始加速到速度等于v 0,煤块则由静止加速到v ,有 v 0=a 0t ,v =at由于a <a 0,故v <v 0,煤块继续受到滑动摩擦力的作用.再经过时间t ',煤块的速度由v 增加到v 0,有v 0=v +at '此后,煤块与传送带运动速度相同,相对于传送带不再滑动,不再产生新的痕迹. 设在煤块的速度从0增加到v 0的整个过程中,传送带和煤块移动的距离分别为s 0和s ,有200012s a t v t '=+,202v s a = 传送带上留下的黑色痕迹的长度l =s 0-s由以上各式得20002v a g l a gμμ-=() 9、解析 小物块无初速度放在传送带上时,所受摩擦力为滑动摩擦力,方向沿斜面向下, 对小物块用牛顿第二定律得mg sin θ+μmg cos θ=ma 解得a =12 m/s 2设小物块加速到12 m/s 运动的距离为x 1,所用时间为t 1由v t 2-0=2ax 1得x 1=6 m 由v t =at 1得t 1=1 s当小物块的速度加速到12 m/s 时,因mg sin θ=μmg cos θ,小物块受到的摩擦力由原来的滑动摩擦力突变为静摩擦力,而且此时刚好为最大静摩擦力,小物块此后随皮带一起做匀速运动.设AB 间的距离为L ,则L -x 1=v t 2解得t 2=1.5 s从A 到B 的时间t =t 1+t 2解得t =2.5 s. 答案 2.5 s10、解析:物体P 随传送带做匀加速直线运动,当速度与传送带相等时若未到达B ,即做一段匀速运动;P 从B至C 段进行受力分析后求加速度,再计算时间,各段运动相加为所求时间.P 在AB 段先做匀加速运动,由牛顿第二定律11111,,N F ma F F mg v a t μμ====,得P 匀加速运动的时间110.8s v v t a gμ===.22111112110.8m,22AB s a t gt s s vt μ===-=, 匀速运动时间120.6s AB s s t v-==. P 以速率v 开始沿BC 下滑,此过程重力的下滑分量mg sin37°=0.6mg ;滑动摩擦力沿斜面向上,其大小为μmg cos37°=0.2mg .可见其加速下滑.由牛顿第二定律233cos37cos37,0.44m/s mg mg ma a g μ︒-︒===,233312BC s vt a t =+,解得t 3=1s (另解32s t '=-,舍去). 从A 至C 经过时间t =t 1+t 2+t 3=2.4s .。