倾斜传送带问题分类探析

传送带问题归类分析传送带是运送货物的一种省力工具，在装卸运输行业中有着广泛的应用，只要稍加留心，在工厂、车站、机场、装卸码头随处可见繁忙运转的传送带．近年来“无论是平时训练还是高考，均频繁地以传送带为题材命题”，体现了理论联系实际，体现了把物理知识应用于日常生活和生产实际当中．传送带相关问题，并从两个视角进行分类剖析：一是从传送带问题的考查目标（即：力与运动情况的分析、能量转化情况的分析）来剖析；二是从传送带的形式来剖析．（一）传送带分类：（常见的几种传送带模型）1.按放置方向分水平、倾斜和组合三种；2.按转向分顺时针、逆时针转两种；3.按运动状态分匀速、变速两种。

（二）注意：1、水平，加速度a=ug，或a=02、斜面：μ≥tanθ时，物块在加速至与传送带速度相同后，物块将与传送带相对静止，并同传送带一起匀速运动；当μ＜tanθ时，物块在获得与传送带相同的速度后仍继续加速．3、受力分析：传送带模型中要注意摩擦力的突变（发生在v物与v带相同的时刻），对于倾斜传送带模型要分析mgsinθ与f的大小与方向。

突变有下面三种：1.滑动摩擦力消失；2.滑动摩擦力突变为静摩擦力；3.滑动摩擦力改变方向；（三）传送带模型的一般解法1.确定研究对象；2.受力分析和运动分析，（画出受力分析图和运动情景图），注意摩擦力突变对物体运动的影响；3.分清楚研究过程，利用牛顿运动定律和运动学规律求解未知量。

题型一、水平传送带上的力与运动情况分析例1水平传送带被广泛地应用于车站、码头，工厂、车间。

如图所示为水平传送带装置示意图，绷紧的传送带AB始终保持v0＝2 m/s的恒定速率运行，一质量为m的工件无初速度地放在A处，传送带对工件的滑动摩擦力使工件开始做匀加速直线运动，设工件与传送带间的动摩擦因数为μ＝0.2 ,AB的之间距离为L＝10m ，g取10m/s2．求工件从A处运动到B处所用的时间．例2：如图甲所示为车站使用的水平传送带的模型，传送带长L＝8m，以速度v＝4m/s沿顺时针方向匀速转动，现有一个质量为m＝10kg的旅行包以速度v0＝10m/s的初速度水平地滑上水平传送带．已知旅行包与皮带间的动摩擦因数为μ＝0.6 ，则旅行包从传送带的A端到B端所需要的时间是多少？（g＝10m/s2,且可将旅行包视为质点．）图甲例3（2006年全国理综I第24题）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 。

高考力学中的传送带问题（一）水平放置运行的传送带处理水平放置的传送带问题，首先是要对放在传送带上的物体进行受力分析，分清物体所受摩擦力是阻力还是动力；其二是对物体进行运动状态分析，即对静态→动态→终态进行分析和判断，对其全过程作出合理分析、推论，进而采用有关物理规律求解.这类问题可分①运动学型；②动力学型；③动量守恒型；④图象型.例1. 如图1-1所示，一平直的传送带以速度v =2m/s 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，经时间ｔ＝6s 能传送 到Ｂ处，欲用最短时间把工件从Ａ处传到Ｂ 处，求传送带的运行速度至少多大．例2. 如图2-1所示，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ｖ＝50m/s ，以后每隔1s 就有一颗子弹射中木块，设子弹射穿木块的时间极短，且每次射入点各不相同，g 取 10m/s 2. (1)第一颗子弹射入木块并穿出时，木块速度 多大？ (2)求在被第二颗子弹击中前，木块向右运动 离Ａ点的最大距离.(3)木块在传送带上最多能被多少颗子弹击中？（二）倾斜放置运行的传送带这种传送带是指两皮带轮等大，轴心共面但不在同一水平线上（不等高），传送带将物体在斜面上传送的装置．处理这类问题，同样是先对物体进行受力分析，而判断摩擦力的方向是关键，正确理解题意和挖掘题中隐含条件是解决这类问题的切入点和突破口．这类问题通常分为：运动学型；动力学型；能量守恒型．例3. 如图3-1所示，传送带与地面倾角θ＝37°，从Ａ到Ｂ长度为16m ，传送带以ｖ＝10m/s 的速率逆时针转动.在传送带上端Ａ无初速地放一个质量为ｍ＝0.5kg 的物体，它与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.5.求物体从Ａ运动到Ｂ所需时间是多少.（sin37°＝0.6）图1－1图3－1例4.（上海高考题）某商场安装了一台倾角为θ＝30°的自动扶梯，该扶梯在电压为ｕ＝380V 的电动机带动下以ｖ＝0.4m/s 的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率Ｐ ＝4.9kW.不载人时测得电动机中的电流为Ｉ＝5A ，若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为多少？（设人的平均质量ｍ＝60kg ，ｇ＝10ｍ/ｓ2）（三）平斜交接放置运行的传送带这种类型一般可分为两种，一是传送带上仅有一个物体运动，二是传送带上有多个物体运动，解题思路与前面两种相仿，都是从力的观点和能量转化守恒角度去思考，挖掘题中隐含的条件和关键语句，从而找到解题突破口和切入点．例5.（全国理综试题）一传送带装置示意如图5-1所示，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，放置时初速度为零，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（忽略经ＢＣ段时的微小滑动）. 已知在一段相当长的时间Ｔ内，共运送小货箱的数目为Ｎ . 这种装置由电动机带动，传送带与轮子间无相对滑动，不计轮轴处的摩擦，求电动机的平均输出功率Ｐ.练习：1. 重物A 放在倾斜的皮带传送机上，它和皮带一直相对静止没有打滑，如图所示。

Җ㊀山东㊀李英云㊀㊀传送带问题是高考中经常考查的题型之一,由于该类问题涉及牛顿运动定律㊁相对位移㊁功能关系等内容,综合性强,难度较大,学生解答此类问题时出错率高,尤其是对状态变化引起的摩擦力突变问题难以掌握．本文就倾斜传送带类问题的受力情况㊁运动过程㊁状态变化及能量变化等方面做粗浅分析．１㊀关于摩擦力临界状态的分析(以放在斜面上的物体为例)㊀㊀图１一个质量为m 的物块放在倾角为θ的固定斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数为μ．物块的运动状态与其受力情况有关,对其进行受力分析如下:小物块受到重力㊁支持力和摩擦力(假定滑动摩擦力等于最大静摩擦力)．小物块受到的重力按效果分解为两个分力,一是沿斜面向下的分力m g s i n θ,二是压紧斜面的分力m gc o s θ．不难得出若μ＜t a n θ,即最大静摩擦力小于重力分力m g s i n θ时,物块就会滑下来;若μȡt a n θ,即最大静摩擦力大于或等于重力分力m gs i n θ时,物块会静止在斜面上．而倾斜传送带问题与斜面问题类似,均可以归结为μ与t a n θ大小的比较．倾斜传送带与水平传送带问题相同,临界状态都发生在物块与传送带达到共同速度时,不同的是,倾斜传送带达到临界状态后摩擦力不会消失,而是可能由滑动摩擦力变为静摩擦力或仍然是滑动摩擦力但方向改变(假定倾斜传送带做匀速直线运动)．２㊀破解倾斜传送带问题的方法倾斜传送带问题与水平传送带问题的分析方法相同,都是通过受力分析同时结合牛顿运动定律㊁运动学规律列式讨论．但与水平传送带问题相比,要注意以下两方面的问题．１)物块与倾斜传送带之间是滑动摩擦力还是静摩擦力?摩擦力的方向如何?这是正确求解倾斜传送带问题的关键．解决此类问题需要正确理解摩擦力产生的条件㊁方向的判断和大小的决定因素;２)相对运动的判断．想要判断物块相对传送带㊁相对地面做什么运动,需要对物块的运动性质做出正确分析,判断物块和传送带的速度㊁加速度关系,画好过程图㊁状态图㊁受力图,标出速度㊁加速度和各力的方向．倾斜传送带问题的分析要点如下:一是物块的运动情况由受力情况和初始运动状态共同决定．二是物块速度与传送带速度是同向还是反向,同向时要考虑是否会共速,反向时则要分析物块先减速再加速能否达到共速．三是共速后物块的状态分析,这是难点,无论哪种情况,共速后物块未必和传送带一起匀速运动,关键是分析摩擦力是否达到最大静摩擦力,需要比较μ与t a n θ的大小关系．３㊀倾斜传送带类问题能量转化的分析尽管倾斜传送带问题中物块速度与传送带速度相同以后,物块所受的摩擦力可能突变(可能由滑动摩擦力变为静摩擦力,也可能方向改变),但从能量的角度来看,系统由于滑动摩擦产生的热量,即由机械能转化为内能的部分仍然都是滑动摩擦力与物块相对传送带位移的乘积．４㊀倾斜传送带具体情境分析４ １㊀物块从下端释放,传送带向上运转当物块释放的初速度为零时,物块受到沿倾斜传送带向下的重力分力m gs i n θ和向上的滑动摩擦力μm g c o s θ,若m g s i n θȡμm g c o s θ,显然物块无法向上运动．若m g s i n θ＜μm g c o s θ,物块沿传送带向上做匀加速直线运动,此时加速度大小为μg c o s θ－gs i n θ．若传送带足够长,则物块先达到与传送带共同的速度v ,而后由于m g s i n θ＜μm g c o s θ,物块与传送带间的滑动摩擦力变为静摩擦力,大小为m g s i n θ;此后物块以速度v 做匀速直线运动,直到传送带的终点．若传送带不够长,物块可能会一直做匀加速直线运动,未达到传送带的速度时已经到达终点．４ ２㊀物块从下端释放,传送带向下运转１)若物块初速度为零,显然物块所受合力沿传送带向下,此时物块无法向上运动．２)若v ０＞０,即物块初速度向上,则物块先沿传送带向上做匀减速运动,加速度a ＝μg c o s θ＋g s i n θ,方向沿传送带向下．减速到零以后物块反向,向下加速,加速度大小不变．若m g s i n θɤμm g c o s θ,且传送带足够长,则最终物块与传送带同速．若m g s i n θ＞μm g c o s θ,则物块与传送带同速后继续加速向下运动．另外,物块从上端释放㊁传送带向上运转和物块从上端释放㊁传送带向下运转两种情况,读者可以仿照上面两种情况自行分析．(作者单位:山东省潍坊安丘市青云学府)７３。

传送带问题分类赏析传送带是应用广泛的一种传动装置，以其为素材的问题以真实物理现象为依据，它既能训练学生的科学思维，又能联系科学、生产和生活实际，是很好的能力考查型试题，这类试题大都具有物理情景模糊、条件隐蔽、过程复杂等特点，是历年高考考查的热点，也是广大考生的难点。

现通过将传送带问题归类赏析，从而阐述解决这类问题的基本方法，找出解决这类问题的关键，揭示这类问题的实质。

一、依托传送带的受力分析问题例1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：物体向上加速运动时，由于沿斜面向下有重力的分力，所以要使物体随传送带向上加速运动，传送带对货物的摩擦力必定沿传送带向上。

物体随传送带向下加速运动时，摩擦力的方向要视加速度的大小而定，当加速度为某一合适值时，重力沿斜面向下的分力恰好提供了所需的合外力，则摩擦力这零；当加速度大于这一值时，摩擦力应沿传送带向下；当加速度小于这一值时，摩擦力应沿传送带向上。

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．二、依托传送带的相对运动问题例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。

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开始运动，当其速度达到后，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。

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，煤块的加速度小于传送带的加速度。

传送带问题归类分析传送带是运送货物的一种省力工具，在装卸运输行业中有着广泛的应用，只要稍加留心，在工厂、车站、机场、装卸码头随处可见繁忙运转的传送带．近年来“无论是平时训练还是高考，均频繁地以传送带为题材命题”，体现了理论联系实际，体现了把物理知识应用于日常生活和生产实际当中．本文收集、整理了传送带相关问题，并从两个视角进行分类剖析：一是从传送带问题的考查目标（即：力与运动情况的分析、能量转化情况的分析）来剖析；二是从传送带的形式来剖析．首先，概括下与传送带有关的知识：（一）传送带分类：（常见的几种传送带模型）1.按放置方向分水平、倾斜和组合三种；2.按转向分顺时针、逆时针转两种；3.按运动状态分匀速、变速两种。

（二）传送带特点：传送带的运动不受滑块的影响，因为滑块的加入，带动传送带的电机要多输出的能量等于滑块机械能的增加量与摩擦生热的和。

（三）受力分析：传送带模型中要注意摩擦力的突变（发生在v物与v带相同的时刻），对于倾斜传送带模型要分析mgsinθ与f的大小与方向。

突变有下面三种：1.滑动摩擦力消失；2.滑动摩擦力突变为静摩擦力；3.滑动摩擦力改变方向；（四）运动分析：1.注意参考系的选择，传送带模型中选择地面为参考系；2.判断共速以后是与传送带保持相对静止作匀速运动呢？还是继续加速运动？3.判断传送带长度——临界之前是否滑出？（五）传送带问题中的功能分析1.功能关系：W F =△E K +△E P +Q 。

传送带的能量流向系统产生的能、被传送的物体的动能变化，被传送物体势能的增加。

因此，电动机由于传送工件多消耗的电能就包括了工件增加的动能和势能以及摩擦产生的热量。

2.对W F 、Q 的正确理解（a ）传送带做的功：W F =F·S 带 功率P=F× v 带 （F 由传送带受力平衡求得）（b ）产生的能：Q=f·S 相对（c ）如物体无初速，放在水平传送带上，则在整个加速过程中物体获得的动能E K ，因为摩擦而产生的热量Q 有如下关系：E K =Q=2mv 21传 。

传送带问题分类解析传送带是应用比较广泛的一种传送装置，以其为素材的物理题大都具有情景模糊、条件隐蔽、过程复杂的特点。

2003年高考最后一题的传送带问题，让很多考生痛失22分，也使传送带问题成为人民关注的热点。

但不管传送带如何运动，只要我们分析清楚物体所受的摩擦力的大小、方向的变化情况，就不难分析物体的状态变化情况。

因为不同的放置，传送带上物体的受力情况不同，导致运动情况也不同，现将传送带按放置情况分析如下： 下面就此类问题分析总结如下：一、水平传送带问题的变化类型例1．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/s 2） ？解析：物块放到传送带上后先做匀加速运动，若传送带足够长，匀加速运动到与传送带同速后再与传送带一同向前做匀速运动物块匀加速间g v a v t μ==1=4s 物块匀加速位移2212121gt at s μ===8m ∵20m>8m ∴以后小物块匀速运动 物块匀速运动的时间s m v s s t 3482012=-=-= ∴物块到达传送带又端的时间为：st t 721=+ 例2．（1）题中，若水平传送带两个转动轴心相距为2.0m ，其它条件不变，则将该物体从传送带左端无初速地轻放在传送带上，则经过多长时间物体将到达传送带的右端（g =10m/s 2）？ 解析：若平传送带轴心相距2.0m ，则根据上题中计算的结果则2m<8m ，所以物块在两迷的位移内将一直做匀加速运动，因此s g s t 2101.0222=⨯⨯==μ 例3．（1）题中，若提高传送带的速度，可以使物体从传送带的一端传到另一端所用的时间缩短。

为使物体传到另一端所用的时间最短，传送带的最小速度是多少？解析：当物体一直做匀加速运动时，到达传送带另一端所用时间最短，所以传送带最小速度为：s m gs as v /3.620101.0222=⨯⨯⨯===μ变式训练：如图，一物块沿斜面由H 高处由静止滑下，斜面与水平传送带相连处为光滑圆弧，物体滑离传送带后做平抛运动，当传送带静止时，物体恰落在水平地面上的A 点，则下列说法正确的是（BC ）。

高中高考物理传送带问题解析一、传送带的分类1.按放置方向分水平、倾斜两种；2.按转向分顺时针、逆时针转两种；3.按运动状态分匀速、变速或变速再变速两种二、受力分析：传送带模型中要注意摩擦力的突变（发生在V物与V传相同的时刻）1.滑动摩擦力消失2.滑动摩擦力突变为静摩擦力3.滑动摩擦力改变方向三、运动分析1.注意物体相对传送带的速度和物体相对地面的速度的区别。

2.判断共速以后一定与传送带保持相对静止作匀速运动吗？3.判断传送带长度——临界之前是否滑出？四、传送带模型的一般解法1.确定研究对象；2.分析其受力情况和运动情况，（画出受力分析图和运动情景图），注意摩擦力突变对物体运动的影响；3.分清楚研究过程，利用牛顿运动定律和运动学规律求解未知量。

考点一、水平匀速的传送带【例1】—水平传送带，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，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μ＝0.1，AB间的距离l＝2m，g取10m/s2。

（1）行李在传送带上滑行痕迹的长度。

（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。

解析：（1）行李受到的滑动摩擦力F＝μmg①代入数值，得F＝4N②由牛顿第二定律得F＝ma③代入数值，得a＝1m／s2④（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：v＝at1⑤代入数值，得：t1＝1s⑥匀加速运动的位移为x1=½a1t12=0.5m接着做匀速运动的位移x2=l-x1=1.5m匀速运动的时间t2=x2/v=1.5s所以，从A运动到B的时间t=t1+t2=2.5s（3）在行李做匀加速运动的时间t1内，传送带运动的位移为x传=vt1=1m滑行痕迹的长度为Δx=x传-t1=0.5m（4）行李从A匀加速运动到B时，传送时间最短。