2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 微專題系列之熱點(diǎn)專題突破 專題11 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用之傳送帶模型學(xué)案.doc

突破11 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用之傳送帶模型1.模型特征(1)水平傳送帶模型項(xiàng)目圖示滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后勻速情景2(1)v0>v時(shí)，可能一直減速，也可能先減速再勻速(2)v0<v時(shí)，可能一直加速，也可能先加速再勻速情景3(1)傳送帶較短時(shí)，滑塊一直減速達(dá)到左端(2)傳送帶較長(zhǎng)時(shí)，滑塊還要被傳送帶傳回右端。其中v0>v返回時(shí)速度為v，當(dāng)v0<v返回時(shí)速度為v0 (2)傾斜傳送帶模型項(xiàng)目圖示滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后勻速情景2(1)可能一直加速(2)可能先加速后勻速(3)可能先以a1加速后以a2加速情景3(1)可能一直加速(2)可能一直勻速(3)可能先加速后勻速(4)可能先減速后勻速(5)可能先以a1加速后以a2加速(6)可能一直減速情景4(1)可能一直加速(2)可能一直勻速(3)可能先減速后反向加速(4)可能一直減速 2. 注意事項(xiàng)（1） 傳送帶模型中要注意摩擦力的突變 滑動(dòng)摩擦力消失 滑動(dòng)摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力 滑動(dòng)摩擦力改變方向（2）傳送帶與物體運(yùn)動(dòng)的牽制。牛頓第二定律中a是物體對(duì)地加速度，運(yùn)動(dòng)學(xué)公式中S是物體對(duì)地的位移，這一點(diǎn)必須明確。（3） 分析問題的思路：初始條件相對(duì)運(yùn)動(dòng)判斷滑動(dòng)摩擦力的大小和方向分析出物體受的合外力和加速度大小和方向由物體速度變化再分析相對(duì)運(yùn)動(dòng)來判斷以后的受力及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變?！镜淅?】如圖所示，傳送帶的水平部分長(zhǎng)為L(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)速率恒為v，在其左端無(wú)初速放上木塊，若木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，則木塊從左到右的運(yùn)動(dòng)時(shí)間可能是( ) A. B. C. D.【答案】 ACD 【典例2】如圖所示，傾角為37，長(zhǎng)為l16 m的傳送帶，轉(zhuǎn)動(dòng)速度為v10 m/s，動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，在傳送帶頂端A處無(wú)初速度地釋放一個(gè)質(zhì)量為m0.5 kg的物體已知sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2.求： (1)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體從頂端A滑到底端B的時(shí)間； (2)傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體從頂端A滑到底端B的時(shí)間【答案】 (1)4 s (2)2 s【解析】 (1)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體相對(duì)傳送帶向下運(yùn)動(dòng)，則物體所受滑動(dòng)摩擦力沿斜面向上，相對(duì)傳送帶向下勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有mg(sin 37cos 37)ma則agsin 37gcos 372 m/s2，根據(jù)lat2得t4 s.度為a2，則a22 m/s2x2lx111 m又因?yàn)閤2vt2a2t，則有10t2t11，解得：t21 s(t211 s舍去)所以t總t1t22 s.【典例3】如圖所示，與水平面成30的傳送帶正以v3 m/s的速度勻速運(yùn)行，A、B兩端相距l(xiāng)13.5 m。現(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？【答案】 (1)0.50 m 3.0 m (2)33 N【解析】 (1)設(shè)工件在傳送帶加速運(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dminat2解得dmin0.50 m當(dāng)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Ff13mgcos 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Ff0mgsin ，所有做勻速運(yùn)動(dòng)的工件對(duì)傳送帶的總靜摩擦力Ff2n2Ff0與空載相比，傳送帶需增大的牽引力FFf1Ff2聯(lián)立解得F33 N?！靖櫠逃?xùn)】1. 如圖所示，傳送帶保持v1 m/s的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)將一質(zhì)量m0.5 kg的物體輕輕地放在傳送帶的左端a點(diǎn)上，則物體從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到右端b點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間為(設(shè)物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1，a、b間的距離L2.5 m，g取10 m/s2)( ) A. s B.(1) s C.3 s D.2.5 s【答案】 C 2如圖甲所示，繃緊的水平傳送帶始終以恒定速率v1運(yùn)行初速度大小為v2的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平地面上的A處滑上傳送帶若從小物塊滑上傳送帶開始計(jì)時(shí)，小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的v t圖象(以地面為參考系)如圖乙所示已知v2>v1，則( ) At2時(shí)刻，小物塊離A處的距離達(dá)到最大Bt2時(shí)刻，小物塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的距離達(dá)到最大C0t2時(shí)間內(nèi)，小物塊受到的摩擦力方向一直向右D0t3時(shí)間內(nèi)，小物塊始終受到大小不變的摩擦力作用【答案】 BC【解析】 相對(duì)地面而言，小物塊在0t1時(shí)間內(nèi)，向左做勻減速運(yùn)動(dòng)，t1t2時(shí)間內(nèi)，又反向向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其速度與傳送帶速度相同時(shí)(即t2時(shí)刻)，小物塊向右做勻速運(yùn)動(dòng)故小物塊在t1時(shí)刻離A處距離最大，A錯(cuò)誤相對(duì)傳送帶而言，在0t2時(shí)間內(nèi)，小物塊一直相對(duì)傳送帶向左運(yùn)動(dòng)，故一直受向右的滑動(dòng)摩擦力，在t2t3時(shí)間內(nèi)，小物塊相對(duì)于傳送帶靜止，小物塊不受摩擦力作用，因此t2時(shí)刻小物塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的距離達(dá)到最大值，B、C正確，D錯(cuò)誤3. 如圖所示，足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平面夾角為，以速度v0逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在傳送帶的上端輕輕放置一個(gè)質(zhì)量為m的小木塊，小木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)tan ，則圖中能客觀地反映小木塊的速度隨時(shí)間變化關(guān)系的是( ) 【答案】 D 4. 一水平傳送帶以2.0 m/s的速度順時(shí)針傳動(dòng)，水平部分長(zhǎng)為2.0 m，其右端與一傾角為37的光滑斜面平滑相連，斜面長(zhǎng)為0.4 m，一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊無(wú)初速度地放在傳送帶最左端，已知物塊與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，試問： (1)物塊到達(dá)傳送帶右端的速度；(2)物塊能否到達(dá)斜面頂端？若能則說明理由，若不能則求出物塊上升的最大高度(sin 370.6，g取10 m/s2)【答案】 (1)2 m/s (2)不能 0.2 m【解析】 (1)物塊在傳送帶上先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)由mgma1，x10，可得x11 m<L故物塊到達(dá)傳送帶右端前已勻速運(yùn)動(dòng)，速度為2 m/s.(2)物塊以速度v0沖上斜面，之后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由mgsin ma2，x20可得x2 m<0.4 m.故物塊沒有到達(dá)斜面的最高點(diǎn)，物塊上升的最大高度hmx2sin 0.2 m5. 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v02 m/s的速率運(yùn)行?，F(xiàn)把一質(zhì)量為m10 kg的工件(可視為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在皮帶的底端，經(jīng)時(shí)間1.9 s，工件被傳送到h1.5 m的高處，取g10 m/s2。求： (1)工件與皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)工件相對(duì)傳送帶運(yùn)動(dòng)的位移?！敬鸢浮?(1)0.866 (2)0.8 m【解析】 (1)由題意得，皮帶長(zhǎng)為：L3 m。工件速度達(dá)到v0之前，從靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，位移為x1，有：x1vt1t1 所以工件相對(duì)傳送帶運(yùn)動(dòng)的位移為：xxx10.8 m。