2018年高考物理復(fù)習(xí)(一輪)傳送帶類問(wèn)題(模型一)

2017-2018年高考物理一輪復(fù)習(xí)傳送帶類問(wèn)題牛頓定律的應(yīng)用—傳送帶問(wèn)題皮帶傳送是綜合考查摩擦力及牛頓運(yùn)動(dòng)定律的問(wèn)題，同時(shí)也能很好地聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際，所以是一種很好的題型。日常生活中傳送帶或與傳送帶類似的運(yùn)輸工具隨處可見(jiàn)。近幾年，以“傳送帶”為載體的習(xí)題在各類考試中出現(xiàn)的頻率較高,形式也很靈活。本節(jié)課就如何利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解傳送帶問(wèn)題舉例分析，并歸納解題中應(yīng)注意的問(wèn)題。

傳送帶類分水平、傾斜兩種：按轉(zhuǎn)向分順時(shí)針、逆時(shí)針轉(zhuǎn)兩種。傳送帶問(wèn)題分類傳送帶問(wèn)題

專題解說(shuō)傳送帶問(wèn)題【情景1】v0【模型一】如圖所示,傳送帶從A到B長(zhǎng)度為L(zhǎng),傳送帶以v0的速率順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).在傳送帶上端A無(wú)初速地放一個(gè)質(zhì)量為m的物體,它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ,試分析滑塊在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)情況.AB無(wú)初速度的滑塊在水平傳送帶上的運(yùn)動(dòng)情況分析無(wú)初速度的滑塊在水平傳送帶上的運(yùn)動(dòng)情況分析傳送帶剛夠長(zhǎng)v0v0vtv0滑塊一直做勻加速傳送帶長(zhǎng)度滑塊在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)情景滑塊運(yùn)動(dòng)情況滑塊運(yùn)動(dòng)的v-t圖像注意：滑塊在傳送帶上加速獲得的最大速度不大于傳送帶的速度。傳送帶不夠長(zhǎng)滑塊一直做勻加速v0vtvv0v傳送帶足夠長(zhǎng)v0v0滑塊先做勻加速后勻速vtv0t1傳送帶問(wèn)題【情景2】v0【模型一】如圖所示,傳送帶從A到B長(zhǎng)度為L(zhǎng),傳送帶以v0的速率順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊從A端以速度v1滑上傳送帶,它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ,試分析滑塊在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)情況.AB與傳送帶具有同向速度的滑塊在水平傳送帶上的運(yùn)動(dòng)分析v1若v1<v0傳送帶足夠長(zhǎng)v0v0傳送帶剛夠長(zhǎng)v0v0滑塊先做勻加速后勻速滑塊一直做勻加速傳送帶不夠長(zhǎng)滑塊一直做勻加速v0v傳送帶長(zhǎng)度滑塊在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)情景滑塊運(yùn)動(dòng)情況滑塊運(yùn)動(dòng)的v-t圖像與傳送帶具有同向速度的滑塊在水平傳送帶上的運(yùn)動(dòng)分析(v1<v0)v0vtv1tvtv0tv1vtv0t1tv1注意：滑塊在傳送帶上加速時(shí)，獲得的最大速度不大于傳送帶的速度。傳送帶問(wèn)題【情景3】v0AB與傳送帶具有同向速度的滑塊在水平傳送帶上的運(yùn)動(dòng)分析v1討論：若v1>v0傳送帶足夠長(zhǎng)v0v0傳送帶剛夠長(zhǎng)v0v0滑塊先做勻減速后勻速滑塊一直做勻減速傳送帶不夠長(zhǎng)滑塊一直做勻減速v0v傳送帶長(zhǎng)度滑塊在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)情景滑塊運(yùn)動(dòng)情況滑塊運(yùn)動(dòng)的v-t圖像vtv0t1v1tvtv0v1tv0vtv1t與傳送帶具有同向速度的滑塊在水平傳送帶上的運(yùn)動(dòng)分析(v1>v0)注意：滑塊在傳送帶上減速時(shí)，減速后的最后速度不小于傳送帶的速度。

例題1、水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)和火車站，如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖．繃緊的傳送帶AB始終保持恒定的速率v＝1m/s運(yùn)行，一質(zhì)量為m＝4kg的行李無(wú)初速度地放在A處，傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)．設(shè)行李與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，A、B間的距離L＝2m，g取10m/s2.(1)求行李剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受滑動(dòng)摩擦力的大小與加速度的大?。?2)求行李做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(3)如果提高傳送帶的運(yùn)行速率，行李就能被較快地傳送到B處，求行李從A處傳送到B處的最短時(shí)間和傳送帶對(duì)應(yīng)的最小運(yùn)行速率．傳送帶問(wèn)題加速時(shí)間通過(guò)余下距離所用時(shí)間共用時(shí)間解：⑴行李受向右的滑動(dòng)摩擦力f=μmg,向右勻加速運(yùn)動(dòng);當(dāng)速度增加到與傳送帶速度相同時(shí)，和傳送帶一起做勻速運(yùn)動(dòng)到B端.加速度(2)加速位移最短時(shí)間(3)要使行李從A到B的時(shí)間最短，必須保證行李一直做勻加速運(yùn)動(dòng)傳送帶最小速率傳送帶問(wèn)題練1：如圖所示，傳送帶保持v0＝1m/s的速度運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)將一質(zhì)量m＝0.5kg的物體從傳送帶左端放上，設(shè)物體與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，傳送帶兩端水平距離x＝2.5m，則物體從左端運(yùn)動(dòng)到右端所經(jīng)歷的時(shí)間為()A.s B.sC.3sD.5sC傳送帶問(wèn)題傳送帶問(wèn)題【問(wèn)題一】分析滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.ABV【模型1】如圖所示,傳送帶從A到B長(zhǎng)度為L(zhǎng),傳送帶以v0的速率逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).在傳送帶上端A無(wú)初速地放一個(gè)質(zhì)量為m的物體,它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ求物體從A運(yùn)動(dòng)到B需要的時(shí)間?！居懻撘弧總魉蛶А安粔蜷L(zhǎng)”(物體到達(dá)B時(shí),速度仍小于傳送帶的速度)GfN物體從A運(yùn)動(dòng)到一直做勻加速故加速時(shí)間為:牛頓運(yùn)動(dòng)定律ABV【討論二】傳送帶“剛夠長(zhǎng)”(物體到B時(shí),速度剛好等于傳送帶的速度)GfN物體從A運(yùn)動(dòng)到一直做勻加速故加速時(shí)間為:【問(wèn)題一】分析滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.牛頓運(yùn)動(dòng)定律ABV【討論三】傳送帶“足夠長(zhǎng)”(物體到B前,速度等于傳送帶的速度,之后由于不再受摩擦力而做勻速運(yùn)動(dòng))GfN物體做勻加速時(shí)間為:GN物體做勻加速位移為:物體做勻速時(shí)間為:物體從A到B的總時(shí)間為:【問(wèn)題一】分析滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.無(wú)初速度的滑塊在水平傳送帶上的運(yùn)動(dòng)的時(shí)間傳送帶剛夠長(zhǎng)v0v0傳送帶長(zhǎng)度滑塊在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)情景滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間傳送帶不夠長(zhǎng)v0v傳送帶足夠長(zhǎng)v0v0傳送帶問(wèn)題【情景1】無(wú)初速度的滑塊在傾斜傳送帶上的運(yùn)動(dòng)情況分析【模型二】如圖所示,傳送帶與水平面夾角為θ,從A到B長(zhǎng)度為L(zhǎng),傳送帶以v0的速率順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).在傳送帶上端A無(wú)初速地放一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊,它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ,試分析滑塊的運(yùn)動(dòng)情況本情景中，必須滿足μmgcosθ>mgsinθ,即μ>tanθv0ABθ無(wú)初速度的滑塊在傾斜傳送帶上的運(yùn)動(dòng)情況分析傳送帶剛夠長(zhǎng)v0v0vtv0滑塊一直做勻加速傳送帶長(zhǎng)度滑塊在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)情景滑塊運(yùn)動(dòng)情況滑塊運(yùn)動(dòng)的v-t圖像注意：滑塊在傳送帶上加速獲得的最大速度不大于傳送帶的速度。傳送帶不夠長(zhǎng)滑塊一直做勻加速v0vtvv0v傳送帶足夠長(zhǎng)v0v0滑塊先做勻加速后勻速vtv0t1傳送帶問(wèn)題【情景2】【模型三】如圖所示,傳送帶與水平面夾角為θ,從A到B長(zhǎng)度為L(zhǎng),傳送帶以v0的速率逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).在傳送帶上端A無(wú)初速地放一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊,它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ,試分析滑塊的運(yùn)動(dòng)情況v0AB與傳送帶具有同向速度的滑塊在傾斜傳送帶上的運(yùn)動(dòng)分析v1討論:(1)若v1<v0(2)若v1>v0θ本情景中，必須滿足μmgcosθ>mgsinθ,即μ>tanθ傳送帶足夠長(zhǎng)v0v0傳送帶剛夠長(zhǎng)v0v0滑塊先做勻加速后勻速滑塊一直做勻加速傳送帶不夠長(zhǎng)滑塊一直做勻加速v0v傳送帶長(zhǎng)度滑塊在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)情景滑塊運(yùn)動(dòng)情況滑塊運(yùn)動(dòng)的v-t圖像與傳送帶具有同向速度的滑塊在傾斜傳送帶上的運(yùn)動(dòng)分析(v1<v0)v0vtv1tvtv0tv1vtv0t1tv1注意：滑塊在傳送帶上加速時(shí)，獲得的最大速度不大于傳送帶的速度。傳送帶足夠長(zhǎng)v0v0傳送帶剛夠長(zhǎng)v0v0滑塊先做勻減速后勻速滑塊一直做勻減速傳送帶不夠長(zhǎng)滑塊一直做勻減速v0v傳送帶長(zhǎng)度滑塊在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)情景滑塊運(yùn)動(dòng)情況滑塊運(yùn)動(dòng)的v-t圖像vtv0t1v1tvtv0v1tv0vtv1t與傳送帶具有同向速度的滑塊在水平傳送帶上的運(yùn)動(dòng)分析(v1>v0)注意：滑塊在傳送帶上減速時(shí)，減速后的最后速度不小于傳送帶的速度。例4．如圖所示，傳送帶與水平方向夾37°角，AB長(zhǎng)為L(zhǎng)＝16m的傳送帶以恒定速度v＝10m/s運(yùn)動(dòng)，在傳送帶上端A處無(wú)初速釋放質(zhì)量為m＝0.5kg的物塊，物塊與帶面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，求：（1）當(dāng)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊從A到B所經(jīng)歷的時(shí)間為多少？

（2）當(dāng)傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊從A到B所經(jīng)歷的時(shí)間為多少？

(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2)．傳送帶問(wèn)題(1)當(dāng)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)物塊的加速度為a，物塊受到傳送帶給予的滑動(dòng)摩擦力μmgcos37°方向沿斜面向上且小于物塊重力的分力mgsin37°，根據(jù)牛頓第二定律，有：mgsin37°-μmgcos37°＝ma

代入數(shù)據(jù)可得：a＝2m/s2物塊在傳送帶上做加速度為a＝2m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，

L=1/2at2代入數(shù)據(jù)可得：t＝4s傳送帶問(wèn)題（2）物塊放上傳送帶的開(kāi)始的一段時(shí)間受力情況如圖甲所示，前一階段物塊作初速為0的勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a1

，由牛頓第二定律，有mgsin37°＋μmgcos37°=ma1,解得：a1＝10m/s2,設(shè)物塊加速時(shí)間為t1

，

解得：t1=1s因位移X1==5m＜16m,說(shuō)明物塊仍然在傳送帶上．設(shè)后一階段物塊的加速度為a2,當(dāng)物塊速度大于傳送帶速度時(shí)，其受力情況如圖乙所示．由牛頓第二定律，有：mgsin37°-μmgcos37°＝ma2,解得a2＝2m/s2

，設(shè)后階段物塊下滑到底端所用的時(shí)間為t2．由L－X1＝vt2＋a2t/2，解得t2＝1s另一解－11s不合題意．所以物塊從A到B的時(shí)間為：t＝t1＋t2＝2s傳送帶問(wèn)題點(diǎn)評(píng):解答傳送帶問(wèn)題的關(guān)鍵是分析摩擦力的方向，以及摩擦力向上和向下的條件。從解答過(guò)程中我們可以得到以下三點(diǎn)啟示：（1）解答“運(yùn)動(dòng)和力”問(wèn)題的關(guān)鍵是要分析清楚物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，弄清所給問(wèn)題的物理情景．加速度是動(dòng)力學(xué)公式和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式之間聯(lián)系的橋梁．（2）審題時(shí)應(yīng)注意對(duì)題給條件作必要的定性分析和半定量的分析。如：由本題中給出的μ和θ值可作出以下判斷：當(dāng)μ≥tanθ時(shí)，物塊在加速至與傳送帶速度相同后，物塊將與傳送帶相對(duì)靜止，并同傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)μ＜tanθ時(shí)，物塊在獲得與傳送帶相同的速度后仍繼續(xù)加速．（3）滑動(dòng)摩擦力的方向并不總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，而是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。它可能是是阻力，也可能是動(dòng)力．傳送帶問(wèn)題傳送帶問(wèn)題解題策略首先根據(jù)初始條件比較

物體對(duì)地的速度v物與v傳的大小與方向，明確物體受到的摩擦力的種類及其規(guī)律，然后分析出物體受的合外力和加速度大小和方向，再結(jié)合物體的初速度確定物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。（1）受力分析和運(yùn)動(dòng)分析是解題的基礎(chǔ)。受力分析的關(guān)鍵是摩擦力的分