2017高考物理功能关系问题专题04传送带中的功能关系含解析.docx

专题04 传送带中的功能关系1（2017福建三明模拟）如图所示，传送带与两轮切点A、B间的距离为l=20m，半径为R=0.4m的光滑的半圆轨道与传送带相切于B点，C点为半圆轨道的最高点BD为半圆轨道直径物块质量为m=1kg已知传送带与物块间的动摩擦因数=0.8，传送带与水平面夹角=37传送带的速度足够大，已知sin37=0.6，cos37=0.8，g=10ms2，物块可视为质点求：（1）物块无初速的放在传送带上A点，从A点运动到B点的时间；（2）物块无初速的放在传送带上A点，刚过B点时，物块对B点的压力大小；（3）物块恰通过半圆轨道的最高点C，物块放在A点的初速度为多大【分析】（1）根据牛顿第二定律求出物块的加速度，结合位移时间公式 求出物块从A到B的时间（2）根据速度位移公式求出在B点的速度，结合径向的合力提供向心力求出支持力的大小，从而根据牛顿第三定律求出压力的大小（3）根据牛顿第二定律求出C点的速度，对B到C的过程运用机械能守恒定律求出B点的速度，再根据速度位移公式求出A点的速度（2）物块从A点由静止加速运动到B点，根据运动学公式有：v2=2al，在B点物块做圆周运动，则有：，根据牛顿第三定律有：NB=NB，代入数据联立解得NB=48N（3）物块沿轨道恰好到达最高点C，重力提供做圆周运动的向心力，在C点，由牛顿第二定律得，物体由B运动到C过程中，根据机械能守恒定律得，在沿AB加速运动过程中，根据2al=，代入数据联立解得答：（1）物块无初速的放在传送带上A点，从A点运动到B点的时间为10s；（2）物块无初速的放在传送带上A点，刚过B点时，物块对B点的压力大小为48N；（3）物块恰通过半圆轨道的最高点C，物块放在A点的初速度为2.如图甲所示，水平传送带AB逆时针匀速转动，一个质量为M=1.0 kg的小物块以某一初速度由传送带左端滑上，通过速度传感器记录下物块速度随时间的变化关系如例32图乙所示（图中取向左为正方向，以物块滑上传送带时为计时零点）。已知传送带的速度保持不变，g取10 m/s2。求： （1）物块与传送带间的动摩擦因数； （2）物块在传送带上的运动时间： （3）整个过程中系统生成的热量。（2）由速度图象可知，物块初速度大小、传送带速度大小，物块在传送带上滑动s后，与传送带相对静止。前2秒内物块的位移大小，方向向右。 后1秒内的位移大小，方向向左。 3秒内位移，向右； 物块再向左运动时间， 物块在传送带上运动时间。 （3）物块在皮带上滑动的3s内，皮带的位移，方向向左；物块位移的，方向向右。 相对位移为：， 所以转化的热能 。 3.某电视娱乐节目装置可简化为如图所示模型。倾角=37的斜面底端与水平传送带平滑接触。传送带BC长L=6m，始终以v0=6m/s的速度顺时针运动，将一个质量m=1kg的物块由距斜面底端高度h1=5.4m的A点静止滑下，物块通过B点时速度的大小不变。物块与斜面、物块与传送带间动摩擦因数分别为1=0.5、2=0.2，传送带上表面距地面的高度H=5m，g取10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8.。（1）求物块由A点运动到C点的时间；（2）若把物块从距斜面底端高度h2=2.4m处静止释放，求物块落地点到C点的水平距离；（3）求物块距斜面底端高度满足什么条件时，将物块静止释放均落在地面上的同一点D。【名师解析】A到B过程：根据牛顿第二定律 ， 代入数据解得， 。 所以滑到B点的速度：， 物块在传送带上匀速运动到C，。所以物块由A到B的时间：t=t1+t2=3s+1s=4s。 斜面上由根据动能定理 解得， . 设物块在传送带先做匀加速运动达v0，运动位移为x，则： 由 解得： x=5m6m 。 所以物体先做匀加速直线运动后和皮带一起匀速运动，离开C点做平抛运动， 解得：s=6m。 4.（2014华约自主招生）如图所示的传送带装置，与水平面的夹角为，且tan=0.75。传送带的速度为v=4m/s，摩擦系数为=1.25，将一个质量m=4kg的小物块轻轻的放置在装置的底部，已知传送带装置的底 部到顶部之间的距离L=20m。（本题重力加速度g=10m/s2） （1）求物块从传送带底部运动到顶部的时间t； （2）求此过程中传送带对物块所做的功。【名师解析】 （1）对小物块做受力分析，画出受力分析图如图。垂直斜面方向受力平衡：N=mgcos=mg。小物块相对传送带滑动所受摩擦力：f1=N=mg=mg。平行斜面方向小物块做匀加速运动 ，由牛顿运动定律，f1-mgsin=ma，解得：a=4m/s2。方向沿传送带向上。运动到物块速度与传送带速度相同时经过的时间为：t1=v/a=1s。运动的距离为：s1=at12=2m。剩下的距离为s2=L s1=18m。由于小物块所受最大静摩擦力大于重力沿传送带斜面沿斜面向下的重力分力，之后物块与传送带一起做匀速运动，则t2= s2/v=4.5s所以物块从传送带底部运动到顶部的时间t= t1+t2=5.5s。5如图所示为粮食仓库中常用的皮带传输装置示意图，它由两台皮带传送机组成，一台水平传送，A、B两端相距L1=3m；另一台倾斜传送，传送带与地面间的倾角为为37o，C、D两端相距L2=4.45m，B、C相距很近水平传送带以v0=5m/s沿顺时针方向转动现将质量为m=10kg的一袋大米无初速度的放在A端，它随传送带到达B点后，速度大小不变的传到倾斜传送带的C端米袋与两传送带之间的动摩擦因素均为0.5，取g=10m/s2，sin37o=0.6,cos37o=0.8.（1）若倾斜传送带CD不转动，则米袋沿传送带CD所能上滑的最大距离是多少？（2）若倾斜传送带CD以v=4m/s的速率沿顺时针方向转动，则米袋从C端运动到D端的时间为多少？【名师解析】（1）米袋在AB上加速运动的加速度为a0=mg/m=5m/s2。 米袋速度达到v0=5m/s时滑过的距离s0=2.5mL1=3m。 故米袋先加速一段时间后再与传送带一起匀速运动，到达C端速度为v0=5m/s。 设米袋在CD上传送的加速度大小为a，据牛顿第二定律 mg sin+mgcos=ma 得 a=10m/s2。 能沿CD上滑的最大距离 s=1.25m。 、6传送带被广泛应用于各行各业。由于不同的物体与传送带之间的动摩擦因数不同，物体在传送带上的运动情况也有所不同。如图所示，一倾斜放置的传送带与水平面的倾角=37，在电动机的带动下以v=2m/s的速率顺时针方向匀速运行。M、N为传送带的两个端点， MN两点间的距离L=7m。N端有一离传送带很近的挡板P可将传送带上的物块挡住。在传送带上的O处先后由静止释放金属块A和木块B，金属块与木块质量均为1kg，且均可视为质点，OM间距离L=3m。sin37 = 0.6，cos37=0.8，g取10m/s2。传送带与轮子间无相对滑动，不计轮轴处的摩擦。 （1）金属块A由静止释放后沿传送带向上运动，经过2s到达M端，求金属块与传送带间的动摩擦因数1。 （2）木块B由静止释放后沿传送带向下运动，并与挡板P发生碰撞。已知碰撞时间极短，木块B与挡板P碰撞前后速度大小不变，木块B与传送带间的动摩擦因数2=0.5。求： a.与挡板P第一次碰撞后，木块B所达到的最高位置与挡板P的距离； b.经过足够长时间，电动机的输出功率恒定，求此时电动机的输出功率。由式解得金属块与传送带间的动摩擦因数1=1.0。 . （2）a. 由静止释放后，木块B沿传送带向下做匀加速运动，设其加速度为a1，运动距离LON=4m，第一次与P碰撞前的速度为v1。由mgsin-2mgcos=ma1， 解得：a1=2m/s2 。 由v12=21LON，解得v1=4m/s。 与挡板P第一次碰撞后，木块B以速度v1被反弹，先沿传送带向上以加速度a2做匀减速运动直到速度为v，此过程运动距离为s1；之后以加速度a1继续做匀减速运动直到速度为0，此时上升到最高点，此过程运动距离为s2。 由mgsin+2mgcos=ma2， 解得：a2=10m/s2 ，=0.6m， s2=1m。 因此与挡板P第一次碰撞后，木块B所达到的最高位置与挡板P的距离s=1.6m。b. 木块B上升到最高点后，沿传送带以加速度a1向下做匀加速运动，与挡板P发生第二次碰撞，碰撞前的速度为v2， m/s。 与挡板第二次碰撞后，木块B以速度v2被反弹，先沿传送带向上以加速度a2做匀减速运动直到速度为v，此过程运动距离为s3；之后以加速度a1继续做匀减速运动直到速度为0，此时上升到最高点，此过程运动距离为s4。 S3= =0.12m。 s4=1m。 木块B上升到最高点后，沿传送带以加速度a1向下做匀加速运动，与挡板P发生第三次碰撞，碰撞前的速度为v3，m/s。 与挡板第三次碰撞后，木块B以速度v3被反弹，先沿传送带向上以加速度a2做匀减速运动直到速度为v，此过程运动距离为s5；之后