（新課標(biāo)）2022高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)檢測(cè)（十八）動(dòng)力學(xué)模型之二——傳送帶（題型研究課）（含解析）

（新課標(biāo)）2022高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)檢測(cè)（十八）動(dòng)力學(xué)模型之二傳送帶（題型研究課）（含解析）1(多選)如圖甲為應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)和火車站的安全檢查儀，用于對(duì)旅客的行李進(jìn)行安全檢查。其傳送裝置可簡(jiǎn)化為如圖乙的模型，緊繃的傳送帶始終保持v1 m/s的恒定速率運(yùn)行。旅客把行李無(wú)初速度地放在A處，設(shè)行李與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1，A、B間的距離L2 m，g取10 m/s2。若乘客把行李放到傳送帶的同時(shí)也以v1 m/s的恒定速率平行于傳送帶運(yùn)動(dòng)到B處取行李，則()A乘客與行李同時(shí)到達(dá)B處B乘客提前0.5 s到達(dá)B處C行李提前0.5 s到達(dá)B處D若傳送帶速度足夠大，行李最快也要2 s才能到達(dá)B處解析：選BD行李放在傳送帶上，傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開始做勻加速直線運(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)。加速度為ag1 m/s2，歷時(shí)t11 s達(dá)到共同速度，位移x1t10.5 m，此后行李勻速運(yùn)動(dòng)t21.5 s到達(dá)B，共用2.5 s；乘客到達(dá)B，歷時(shí)t2 s，B正確；若傳送帶速度足夠大，行李一直加速運(yùn)動(dòng)，最短運(yùn)動(dòng)時(shí)間tmin s2 s，D正確。2(多選)如圖所示，水平傳送帶A、B兩端相距s3.5 m，工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1。工件滑上A端瞬時(shí)速度vA4 m/s，達(dá)到B端的瞬時(shí)速度設(shè)為vB，則()A若傳送帶不動(dòng)，則vB3 m/sB若傳送帶以速度v4 m/s逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，vB3 m/sC若傳送帶以速度v2 m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，vB3 m/sD若傳送帶以速度v2 m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，vB2 m/s解析：選ABC若傳送帶不動(dòng)，工件的加速度大小ag1 m/s2，由vA2vB22as，得vB3 m/s，選項(xiàng)A正確；若傳送帶以速度v4 m/s逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，工件的受力情況不變，由牛頓第二定律得知，工件的加速度大小仍為a1 m/s2，工件的運(yùn)動(dòng)情況跟傳送帶不動(dòng)時(shí)一樣，則vB3 m/s，選項(xiàng)B正確；若傳送帶以速度v2 m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，工件滑上傳送帶時(shí)所受的滑動(dòng)摩擦力方向水平向左，做勻減速運(yùn)動(dòng)，工件的加速度大小仍為a1 m/s2，工件的運(yùn)動(dòng)情況跟傳送帶不動(dòng)時(shí)一樣，則vB3 m/s，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。3.物塊m在靜止的傳送帶上勻速下滑時(shí)，傳送帶突然順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)的方向如圖中箭頭所示，則傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)后()A物塊將減速下滑B物塊仍勻速下滑C物塊受到的摩擦力變小D物塊受到的摩擦力變大解析：選B當(dāng)傳送帶靜止時(shí)，物塊勻速下滑，由物塊受力平衡可得：mgsin mgcos ；當(dāng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)起來時(shí)，由于物塊與傳送帶之間運(yùn)動(dòng)方向相反，可判斷物塊所受的滑動(dòng)摩擦力方向并沒有發(fā)生變化，仍然沿傳送帶向上，大小仍為mgcos ，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；物塊受力仍然是平衡的，所以物塊仍勻速下滑，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確。4如圖甲所示，足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平面夾角為，傳送帶勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在傳送帶上某位置輕輕放置一滑塊，滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，滑塊速度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示，v0、t0已知，則()A傳送帶一定順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)Btan C傳送帶的速度大于v0Dt0后滑塊的加速度為2gsin 解析：選D若傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)滑塊下滑時(shí)(mgsin >mgcos )，將一直勻加速到底端；當(dāng)滑塊上滑時(shí)(mgsin <mgcos )，先做勻加速運(yùn)動(dòng)，在速度與傳送帶速度相等后將做勻速運(yùn)動(dòng)，兩種情況均不符合題圖乙，故傳送帶是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；滑塊在0t0時(shí)間內(nèi)，所受滑動(dòng)摩擦力沿傳送帶向下，勻加速下滑，a1gsin gcos ，由題圖乙可知a1，則tan ，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；滑塊與傳送帶的速度相等后的加速度a2gsin gcos ，解得a22gsin ，選項(xiàng)D正確；由前述分析結(jié)合題圖乙知，傳送帶的速度等于v0，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。5.如圖所示為糧袋的傳送裝置，已知A、B間長(zhǎng)度為L(zhǎng)，傳送帶與水平方向的夾角為，工作時(shí)其運(yùn)行速度為v，糧袋與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。正常工作時(shí)工人在A點(diǎn)將糧袋輕輕放到運(yùn)行中的傳送帶上。關(guān)于糧袋從A到B的運(yùn)動(dòng)，以下說法正確的是(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)()A糧袋到達(dá)B點(diǎn)的速度與v比較，可能大，可能小，也可能相等B糧袋開始運(yùn)動(dòng)的加速度為g(sin cos )，若L足夠大，則以后將一定以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)C若tan ，則糧袋從A到B一定一直做加速運(yùn)動(dòng)D不論大小如何，糧袋從A到B一直做勻加速運(yùn)動(dòng)，且a>gsin 解析：選A糧袋在傳送帶上可能一直做勻加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度小于v，可能先做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度與傳送帶相同后，做勻速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度與v相同，也可能先做加速度較大的勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度與傳送帶相同后做加速度較小的勻加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大于v，故A正確；糧袋開始運(yùn)動(dòng)時(shí)受到沿傳送帶向下的滑動(dòng)摩擦力，大小為mgcos ，根據(jù)牛頓第二定律得，加速度ag(sin cos )，故B錯(cuò)誤；若tan ，糧袋從A到B可能一直做勻加速運(yùn)動(dòng)，也可能先做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度與傳送帶相同后，做勻速運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；由以上分析可知，糧袋從A到B不一定一直做勻加速運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。6.(多選)(2019·合肥模擬)如圖所示，繃緊的水平傳送帶長(zhǎng)為6 m，沿順時(shí)針方向以恒定速率v12 m/s運(yùn)行。一小物塊從與傳送帶等高的光滑水平臺(tái)面滑上傳送帶，其速度大小為v25 m/s。若小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，重力加速度g10 m/s2，下列說法中正確的是()A小物塊在傳送帶上先向左做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，然后向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B若傳送帶的速度為5 m/s，小物塊將從傳送帶左端滑出C若小物塊的速度為4 m/s，小物塊將以2 m/s的速度從傳送帶右端滑出D若小物塊的速度為1 m/s，小物塊將以2 m/s的速度從傳送帶右端滑出解析：選BC小物塊在傳送帶上先向左做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度大小為a，速度減至零時(shí)通過的位移為x。根據(jù)牛頓第二定律得mgma，解得ag2 m/s2，則x m6.25 m>6 m，所以小物塊將從傳送帶左端滑出，不會(huì)向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；傳送帶的速度為5 m/s時(shí)，小物塊在傳送帶上受力情況不變，則運(yùn)動(dòng)情況也不變，仍會(huì)從傳送帶左端滑出，B正確；若小物塊的速度為4 m/s，小物塊向左減速運(yùn)動(dòng)的位移大小為x m4 m<6 m，則小物塊的速度減到零后再向右加速，小物塊向右加速到與傳送帶共速時(shí)的位移為x m1 m <4 m，以后小物塊以v12 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)到右端，則小物塊從傳送帶右端滑出時(shí)的速度為2 m/s，C正確；若小物塊的速度為1 m/s，小物塊向左減速運(yùn)動(dòng)的位移大小為x m0.25 m<6 m，則小物塊速度減到零后再向右加速，由于x<x，則小物塊不可能與傳送帶共速，小物塊將以1 m/s的速度從傳送帶的右端滑出，D錯(cuò)誤。7.如圖甲所示，水平傳送帶沿順時(shí)針方向勻速運(yùn)轉(zhuǎn)。從傳送帶左端P先后由靜止輕輕放上三個(gè)物體A、B、C，物體A經(jīng)tA9.5 s 到達(dá)傳送帶另一端Q，物體B經(jīng)tB10 s 到達(dá)傳送帶另一端Q，若釋放物體時(shí)刻作為t0時(shí)刻，分別作出三個(gè)物體的v t 圖像如圖乙、丙、丁所示，g取10 m/s2，求：(1)傳送帶的速度大小v0；(2)傳送帶的長(zhǎng)度L；(3)物體A、B、C與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)，物體C從傳送帶左端P到右端Q所用的時(shí)間tC。解析：(1)物體A與B均先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，然后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，說明物體的速度最終與傳送帶的速度相等，所以由題圖乙、丙可知傳送帶的速度大小v04 m/s。(2)v t圖線與t軸圍成圖形的面積表示物體的位移，所以物體A的位移xA×(8.59.5)×4 m36 m傳送帶的長(zhǎng)度L與A的位移相等，也是36 m。(3)物體A的加速度aA4 m/s2由牛頓第二定律得AmgmaA所以A0.4同理，物體B的加速度aB2 m/s2，B0.2設(shè)物體C從傳送帶左端P到右端Q所用的時(shí)間為tC，則LtCtC24 s物體C的加速度aC m/s2，C0.012 5。答案：(1)4 m/s(2)36 m(3)0.40.20.012 524 s8.如圖所示為車站使用的水平傳送帶模型，其A、B兩端的距離L8 m，它與水平臺(tái)面平滑連接。現(xiàn)有一物塊以v010 m/s 的初速度從A端水平地滑上傳送帶。已知物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.6。求：(1)若傳送帶保持靜止，物塊滑到B端時(shí)的速度大?。?2)若傳送帶順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速率恒為12 m/s，物塊到達(dá)B端時(shí)的速度大小；(3)若傳送帶逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速率恒為4 m/s，且物塊初速度變?yōu)関06 m/s，仍從A端滑上傳送帶，物塊從滑上傳送帶到離開傳送帶的總時(shí)間。解析：(1)設(shè)物塊的加速度大小為a，由受力分析可知FNmg，F(xiàn)fma，F(xiàn)fFN得a6 m/s2傳送帶靜止，物塊從A到B做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，又x m>L8 m則由vB2v022aL得vB2 m/s。(2)由題意知，傳送帶順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速率12 m/s>v0，物塊所受的摩擦力沿傳送帶方向，即物塊先加速到v112 m/s由v12v022ax1，得x1 m<L8 m故物塊先加速運(yùn)動(dòng)后勻速運(yùn)動(dòng)即物塊到達(dá)B時(shí)的速度為vBv112 m/s。(3)當(dāng)物塊初速度v06 m/s時(shí)，物塊速度減為零時(shí)的位移x23 m<L，所以物塊先向右減速后向左加速由v2v0at1，得t11 s；當(dāng)物塊向左加速到v34 m/s時(shí)由v32v222ax3得x3 m<x23 m故物塊向左先加速運(yùn)動(dòng)后勻速運(yùn)動(dòng)由v3v2at2，得t2 s；當(dāng)物塊向左勻速運(yùn)動(dòng)v4v34 m/sx4x2x3 m由x4v4t3，得t3 s故tt1t2t3 s。答案：(1)2 m/s(2)12 m/s(3) s9.如圖所示，與水平面成30°角的傳送帶正以v3 m/s 的速率順時(shí)針勻速運(yùn)行，A、B兩端相距l(xiāng)13.5 m?，F(xiàn)每隔1 s把質(zhì)量m1 kg的工件(視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶上，工件在傳送帶的帶動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng)，工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)，取g10 m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。求：(1)相鄰工件間的最小距離和最大距離；(2)滿載與空載相比，傳送帶需要增加多大的牽引力。解析：(1)設(shè)工件在傳送帶上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為a，則mgcos mgsin ma代入數(shù)據(jù)解得a1.0 m/s2剛放上下一個(gè)工件時(shí)，該工件離前一個(gè)工件的距離最小，且最小距離dminat20.50 m當(dāng)工件加速運(yùn)動(dòng)到與傳送帶速度相等時(shí)，經(jīng)過的位移 m<l，所以工件勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)兩相鄰工件相距最遠(yuǎn)，則dmaxvt3.0 m。(2)由于工件加速時(shí)間為t13.0 s，因此傳送帶上總有三個(gè)(n13)工件正在加速，故所有做加速運(yùn)動(dòng)的工件對(duì)傳送帶的總滑動(dòng)摩擦力f13mgcos 在滑動(dòng)摩擦力作用下工件移動(dòng)的位移x4.5 m傳送帶上勻速運(yùn)動(dòng)的工件數(shù)n23當(dāng)工件與傳送帶相對(duì)靜止后，每個(gè)工件受到的靜摩擦力f0mgsin ，所有做勻速運(yùn)動(dòng)的工件對(duì)傳送帶的總靜摩擦力f2n2f0與空載相比，傳送帶需增大的牽引力Ff1f2聯(lián)立解得F33 N。答案：(1)0.50 m3.0 m(2)33 N