高三物理皮帶輪專題

1、皮帶輪專題1主動(dòng)輪帶動(dòng)皮帶，皮帶帶動(dòng)從動(dòng)輪，從動(dòng)輪阻礙皮帶，皮帶阻礙主動(dòng)輪。 不計(jì)皮帶自重且不打滑，帶上a,b,c張力_c_處最大(兩邊拉) ，_a_處次之，_b_處最小(兩邊擠)。2：如圖所示，人與木塊重分別為600N和400N，人與木塊，木塊與水平面間的動(dòng)摩擦因素為0.2，繩與滑輪間摩擦不計(jì)，則當(dāng)人用F N的力拉繩，就可以使人與木塊一起勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)人與木塊間相互作用的摩擦力大小為 N，木塊對水平面的摩擦力的大小為 。 答案：(100，100 200)3：如圖所示，皮帶是水平的，當(dāng)皮帶不動(dòng)時(shí)，為了使物體向右勻速運(yùn)動(dòng)而作用在物體上的水平拉力為F1當(dāng)皮帶向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，為使物體向右勻速運(yùn)動(dòng)而作用在

2、物體上的水平拉力為F2。（A）AF1F2BF1>F2CF1<F2D以上三種情況都在可能4圖3所示是健身用的“跑步機(jī)”示意圖，質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員踩在與水平面成角的靜止 皮帶上，運(yùn)動(dòng)員用力向蹬皮帶，皮帶運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力恒為f，使皮帶以速度v勻速 向后運(yùn)動(dòng),則在運(yùn)動(dòng)過程中,下列說法正確的是（AD ）A人腳對皮帶的摩擦力是皮帶運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力圖3B人對皮帶不做功C人對皮帶做功的功率為mgvD人對皮帶做功的功率為fv5.如圖所示，兩輪靠皮帶傳動(dòng)，繃緊的皮帶始終保持 3m/s 的速度水平地勻速運(yùn)動(dòng)一質(zhì)量為 1kg 的小物體無初速地放到皮帶輪的 A 處，著物體與皮帶的動(dòng)摩擦因數(shù) 0.2，AB 間距為

3、 5.25 m。g 取10m/s2。（1）求物體從 A 到 B 所需時(shí)間？全過程中轉(zhuǎn)化的內(nèi)能有多少焦耳？（2）要使物體經(jīng) B 點(diǎn)后水平拋出，則皮帶輪半徑 R 不的超過多大？解：（1）小物體無初速放到皮帶上，受到皮帶的摩擦力作用向右作初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。 1分 m/s2 1分 s 1分 m 1分 小物體從1.5 s末開始以 3 m/s 的速度作勻速直線運(yùn)動(dòng)。 s 2分 所以 s 2分 J 5分（2）小物體達(dá)到B點(diǎn)時(shí)速度為 3 m/s，皮帶對小物體的支持力 N0，小物體僅受重力作用從B點(diǎn)水平拋出。 3分 m 故皮帶輪的半徑不能超過0.9 m 2分6：如圖所示，水平傳送帶以2m/s的速度運(yùn)動(dòng)，

4、傳送帶長AB20m今在其左端將一工件輕輕放在上面，工件被帶動(dòng)，傳送到右端，已知工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦系數(shù)0.1試求這工件經(jīng)過多少時(shí)間由傳送帶左端運(yùn)動(dòng)到右端？解：加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：t0=2s 在t0時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移：s=at02=2m 在t0秒后，工件作勻速運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：t1=(AB-s)/V0=9s 工件由傳送帶左端運(yùn)動(dòng)到右端共用時(shí)間為： t=t0+t1=11s7.將一底面涂有顏料的木塊放在以v=2 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)的水平傳送帶上，木塊在傳送帶上留下了4 m長的滑痕.若將木塊輕放在傳送帶上的同時(shí)，傳送帶以a=0.25 m/s2做勻加速運(yùn)動(dòng)，求木塊在傳送帶上留下的滑痕長度.解析：傳送帶勻速

5、運(yùn)動(dòng)時(shí) vt-(v/2)t=4解得:t=4 (s)木塊在傳送帶上的加速度為 a木=v/t=2/4=2 (m/s2)傳送帶加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，木塊的加速度仍為a木=2 m/s2不變.設(shè)經(jīng)過時(shí)間t木塊和傳送帶達(dá)到共速v,a木t=v+at將a木=2 m/s2,v=2 m/s,a=0.25 m/s2代入上式得t=8 (s)v=a木t=v+at=4 (m/s)滑痕長度s痕=（v+v）t/2-vt/2=vt/2=8m8、如圖所示，水平傳送帶水平段長L6m，兩皮帶輪半徑均為R0.1m，距地面高H5m，與傳送帶等高的光滑水平臺上在一小物塊以v0=5m/s的初速度滑上傳送帶，物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦系數(shù)0.2，取g=10

6、m/s.設(shè)皮帶輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度為v，物體平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移為s,以不同的v值重復(fù)上述過程，得一組對應(yīng)的v,s值。由于皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向不同，皮帶上部向右運(yùn)動(dòng)時(shí)用v0，皮帶上部向左運(yùn)動(dòng)時(shí)用v0表示，在圖中（b）中給出的坐標(biāo)上正確畫出s-v的關(guān)系圖線。分析：平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t=1SV很大時(shí)，物塊一直加速Vmax=7m/sV很小時(shí)，物塊一直減速Vmin=1m/sV05m/s 皮帶輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度為v當(dāng)V7m/s (VVmax)物體只做勻加速，V7m/s當(dāng)5m/sV7m/s ,（V0VVmax物體先加速后勻速V= V當(dāng)V5m/s(VV0)物體作勻速運(yùn)動(dòng)V5m/s當(dāng)1m/sV5m/s (VminVV0物體

7、先減速后勻速V= V當(dāng)V1m/s （VVmin物體只做勻減速運(yùn)動(dòng)，V1m/s 當(dāng)V0是反轉(zhuǎn)9、如圖3-1所示的傳送皮帶，其水平部分 ab=2米，bc=4米，bc與水平面的夾角=37°，一小物體A與傳送皮帶的滑動(dòng)摩擦系數(shù)=0.25，皮帶沿圖示方向運(yùn)動(dòng)，速率為2米/秒。若把物體A輕輕放到a點(diǎn)處，它將被皮帶送到c點(diǎn)，且物體A一直沒有脫離皮帶。求物體A從a點(diǎn)被傳送到c點(diǎn)所用的時(shí)間。分析與解：物體A輕放到a點(diǎn)處，它對傳送帶的相對運(yùn)動(dòng)向后，傳送帶對A的滑動(dòng)摩擦力向前，則 A 作初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)直到與傳送帶速度相同。設(shè)此段時(shí)間為t1，則：a1=g=0.25x10=2.5米/秒2 t=v/a1=

8、2/2.5=0.8秒設(shè)A勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)位移為S1，則：設(shè)物體A在水平傳送帶上作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2，則設(shè)物體A在bc段運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t3，加速度為a2，則：a2=g*Sin37°-gCos37°=10x0.6-0.25x10x0.8=4米/秒2解得：t3=1秒 （t3=-2秒舍去）所以物體A從a點(diǎn)被傳送到c點(diǎn)所用的時(shí)間t=t1+t2+t3=0.8+0.6+1=2.4秒。10、如圖4-1所示，傳送帶與地面傾角=37°，AB長為16米，傳送帶以10米/秒的速度勻速運(yùn)動(dòng)。在傳送帶上端A無初速地釋放一個(gè)質(zhì)量為0.5千克的物體，它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為=0.5，求：（1）物

9、體從A運(yùn)動(dòng)到B所需時(shí)間，（2）物體從A 運(yùn)動(dòng)到B 的過程中，摩擦力對物體所做的功（g=10米/秒2） 分析與解：（1）當(dāng)物體下滑速度小于傳送帶時(shí)，物體的加速度為1,（此時(shí)滑動(dòng)摩擦力沿斜面向下）則：t1=v/1=10/10=1秒 當(dāng)物體下滑速度大于傳送帶V=10米/秒 時(shí)，物體的加速度為a2，（此時(shí)f沿斜面向上）則：即：10t2+t22=11 解得：t2=1秒（t2=-11秒舍去）所以，t=t1+t2=1+1=2秒（2）W1=fs1=mgcosS1=0.5X0.5X10X0.8X5=10焦W2=-fs2=-mgcosS2=-0.5X0.5X10X0.8X11=-22焦所以，W=W1+W2=10-

10、22=-12焦。想一想：如圖4-1所示，傳送帶不動(dòng)時(shí)，物體由皮帶頂端A從靜止開始下滑到皮帶底端B用的時(shí)間為（s=at2）其中a=2米/秒2 得t4秒，則：（請選擇）A. 當(dāng)皮帶向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊由A滑到B的時(shí)間一定大于t。 B. 當(dāng)皮帶向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊由A滑到B的時(shí)間一定等于t。 C. 當(dāng)皮帶向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊由A滑到B的時(shí)間可能等于t。 D. 當(dāng)皮帶向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊由A滑到B的時(shí)間可能小于t。 答案：（B、C、D）11.(15分)如圖所示，繃緊的傳送帶與水平面的夾角=30°，皮帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，始終保持v0=2 m/s的速率運(yùn)行.現(xiàn)把一質(zhì)量為m=10 kg的工件(可看為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在

11、皮帶的底端，經(jīng)時(shí)間1.9 s，工件被傳送到h=1.5 m的高處，取g=10 m/s2.求：(1)工件與皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)電動(dòng)機(jī)由于傳送工件多消耗的電能.解：由題圖得，皮帶長s=3 m(1)工件速度達(dá)v0前，做勻加速運(yùn)動(dòng)的位移s1=t1= 達(dá)v0后做勻速運(yùn)動(dòng)的位移s-s1=v0（t-t1）解出加速運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t1=0.8 s加速運(yùn)動(dòng)位移 s1=0.8 m所以加速度a=2.5 m/s2工件受的支持力N=mgcos從牛頓第二定律，有N-mgsin=ma解出動(dòng)摩擦因數(shù) (2)在時(shí)間t1內(nèi)，皮帶運(yùn)動(dòng)位移s皮=v0t=1.6 m 在時(shí)間t1內(nèi)，工件相對皮帶位移 s相=s皮-s1=0.8 m在時(shí)間t1

12、內(nèi)，摩擦發(fā)熱 Q=N·s相=60 J工件獲得的動(dòng)能 Ek=mv02=20 J工件增加的勢能Epmgh150 J電動(dòng)機(jī)多消耗的電能W =Q+Ek十Ep=230 J12如圖所示，水平傳送帶AB長l=83m，質(zhì)量為M=1kg的木塊隨傳送帶一起以的速度向左勻速運(yùn)動(dòng)（傳送帶的傳送速度恒定），木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=05。當(dāng)木塊運(yùn)動(dòng)至最左端A點(diǎn)時(shí)，一顆質(zhì)量為m=20g的子彈以水平向右的速度正對射入木塊并穿出，穿出速度u=50m/s，以后每隔1s就有一顆子彈射向木塊，設(shè)子彈射穿木塊的時(shí)間極短，且每次射入點(diǎn)各不相同，g取。求：1）在被第二顆子彈擊中前，木塊向右運(yùn)動(dòng)離A點(diǎn)的最大距離?2）木塊在傳送

13、帶上最多能被多少顆子彈擊中?3）從第一顆子彈射中木塊到木塊最終離開傳送帶的過程中，子彈、木塊和傳送帶這一系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱能是多少?（ g取）A）考點(diǎn)透視：在典型模型下研究物體的運(yùn)動(dòng)和功能問題 B）標(biāo)準(zhǔn)解法：（1）第一顆子彈射入木塊過程中動(dòng)量守恒 （1）解得： （2）木塊向右作減速運(yùn)動(dòng) 加速度 （3）木塊速度減小為零所用時(shí)間為 （4）解得 （5）所以木塊在被第二顆子彈擊中前向右運(yùn)動(dòng)離A點(diǎn)最遠(yuǎn)時(shí)，速度為零，移動(dòng)距離為解得。（6）（2）在第二顆子彈射中木塊前，木塊再向左作加速運(yùn)動(dòng)，時(shí)間 （7）速度增大為（恰與傳遞帶同速） （8）向左移動(dòng)的位移為 （9）所以兩顆子彈射中木塊的時(shí)間間隔內(nèi)，木塊總位移方向向

14、右 （10）第16顆子彈擊中前，木塊向右移動(dòng)的位移為 （11）第16顆子彈擊中后，木塊將會再向右先移動(dòng)0.9m，總位移為0.9m+7.5=8.4m>8.3m木塊將從B端落下。所以木塊在傳送帶上最多能被16顆子彈擊中。（3）第一顆子彈擊穿木塊過程中產(chǎn)生的熱量為木塊向右減速運(yùn)動(dòng)過程中板對傳送帶的位移為 產(chǎn)生的熱量為 木塊向左加速運(yùn)動(dòng)過程中相對傳送帶的位移為 產(chǎn)生的熱量為 第16顆子彈射入后木塊滑行時(shí)間為有 （17）解得 （18）木塊與傳送帶的相對位移為 （19）產(chǎn)生的熱量為 （20）全過程中產(chǎn)生的熱量為解得Q=14155.5J （21）C）思維發(fā)散：該題分析時(shí)對象選擇整體隔離相結(jié)合。解題方法

15、應(yīng)是動(dòng)力學(xué)和功能方法相結(jié)合。13（25分）如圖所示，質(zhì)量m1=1.0kg的物塊隨足夠長的水平傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，傳送帶速度v帶=3.0m/s，質(zhì)量m2=4.0kg的物塊在m1的右側(cè)L=2.5m處無初速度放上傳送帶，兩物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.10，碰后瞬間m1相對傳送帶的速度大小為2.0m/s，求碰撞后兩物塊間的最大距離以地面為參照物，由牛頓第二定律可得碰撞前m2向右的加速度 a=f2/m2=m2g/m2=g=1.0m/s2 碰撞前運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)m1與 m2位移關(guān)系s1= s2+L 即v帶t=at2/2+L代入數(shù)據(jù)解得:t=1.0s t/=5.0s（不合題意舍去）碰前m1隨傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)速

16、度為v= v帶=3.0m/s，碰前瞬間m2的速度v2=at=1m/s，碰后瞬間m的速度v1/= v2.0m/s=1.0m/s，碰撞瞬間由動(dòng)量守恒定律有: m1 v+ m2 v2= m1 v1/+ m2 v2/代入數(shù)據(jù)解得: v2/=1.5m/s碰后m1 和m2均作勻加速運(yùn)動(dòng)至與傳送帶相對靜止，由于v2/> v1/，其加速度均為a，此過程中總有m2均大于m1 的速度，故二者都相對傳送帶靜止時(shí)距離最大（設(shè)為sm）m1相對滑動(dòng)的時(shí)間為: t=( vv1/)/a=2.0sm2相對滑動(dòng)的時(shí)間為: t2=( vv2/)/a=1.5sm1相對滑動(dòng)的時(shí)間內(nèi)m2 先加速后勻速，則sm= s2ms1m= v2/ t2+a t22/2+ v2( tt2)(v1/ t1+a t12/2)=0.875s15.