【物理】二大定律强化训练2——与传送带有关的问题

二大定理二大定律强化训练二大定理二大定律强化训练 2 2 与传送带有关的物理问题与传送带有关的物理问题 1 如图所示 在工厂的流水线上安装有水平传送带 用水平传送带传送工件 可 以大大提高工作效率 水平传送带以恒定的速率运送质量为smv 2 的工件 工件都是以的初速度从 A 位置滑上传送带 kgm5 0 smv 1 0 工件与传送带之间的动摩擦因数 每2 0 当前一个工件在传送带上停止相对滑动时 后 一个工件立即滑上传送带 取 2 10smg 求 1 工件滑上传送带后多长时间停止相对滑动 2 在正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离 3 在传送带上摩擦力对每个工件做的功 4 每个工件与传送带之间由于摩擦产生的内能 2 如图所示 AB是一段位于竖直平面内的光滑轨道 高 度为h 末端B处的切线方向水平 一个质量为m 的小物体P从轨道顶端A处由静止释放 滑到B端后飞 出 落到地面上的C点 轨迹如图中虚线BC所示 已知 它落地时相对于 B 点的水平位移OC L 现在轨道下方 紧贴B点安装一水平传送带 传送带的右端与B的距离 为L 2 当传送带静止时 让P再次从A点由静止释放 它离开轨道并在传送带上滑行后从右端水平飞出 仍然落在地面的C点 当驱动轮转 动从而带动传送带以速度v匀速向右运动时 其他条件不变 P的落地点为 D 不计空气阻力 1 求P滑至B点时的速度大小 2 求P与传送带之间的动摩擦因数 3 求出O D间的距离s随速度v变化的函数关系式 3 如图所示 水平传送带 AB 长 l 8 3m 质量为 M 1kg 的木块随传送带一起以 s m2v1 的速度向左匀速运动 传送带的传送速度恒定 木块与传送带间的动 摩擦因数 0 5 当木块运动至最左端 A 点时 一颗质量为 m 20g 的子弹以 s m300v0 水平向右的速度正对射入木块并穿出 穿出速度 u 50m s 以后每隔 1s 就有一颗子弹射向木块 设子弹射 穿木块的时间极短 且每次射入点各 不相同 g 取 2 s m10 求 1 在被第二颗子弹击中前 木块向 右运动离 A 点的最大距离 2 木块在传送带上最多能被多少颗子弹击中 3 从第一颗子弹射中木块到木块最终离开传送带的过程中 子弹 木块和传送 带 这一系统所产生的热能是多少 g 取 2 s m10 4 19 分 如图所示 绷紧的传送带与水平面的夹角 30 皮带在电动机的带动下 始终保持 v0 2 m s 的速率运行 现把一质量为 m 10 kg 的工件 可看为质点 轻轻放在 皮 带的底端 经时间 1 9 s 工件被传送到 h 1 5 m 的高处 取 g 10 m s2 求 电动机由于 传送工件多消耗的电能 答案 E 230 J 5 20 分 如图所示 质量 M 20kg 的物体从光滑曲面上高度 H 0 8m 处释放 到达底端 时水平进入水平传送带 传送带由一电动机驱动着匀速向左传动 速率为 3m s 已知 物体与传送带间的动摩擦因数 0 1 则 1 若两皮带轮之间的距离是 6m 物体冲上传送带后就移走光滑 曲面 物体将从哪一边离开传送带 通过计算说明的结论 2 若皮带轮间的距离足够大 从 M 滑上到离开传送带的整个过 程中 由于 M 与传送带间的摩擦而产生了多少热量 参考答案参考答案 1 1 解解 1 工作停止相对滑动前的加速度 2 2smga 由可知 atvvt 0 ss a vv t t 5 0 2 12 0 2 正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离 mmvts15 02 3 JJmvmvW75 0 12 5 0 2 1 2 1 2 1 222 0 2 4 工件停止相对滑动前相对于传送带滑行的距离 2 1 2 0 attvvts m 5 02 2 1 5 01 5 02 2 mm25 0 75 0 1 JmgsfsE25 0 内 2 2 解 解 1 物体P在AB轨道上滑动时 物体的机械能守恒 根据机械能守恒定律 2 0 2 1 mvmgh 得物体P滑到B点时的速度为 ghv2 0 2 当没有传送带时 物体离开B点后作平抛运动 运动时间为t gh l v l t 2 0 当B点下方的传送带静止时 物体从传送带右端水平抛出 在空中运动的时间 也 为t 水平位移为2 l 因此物体从传送带右端抛出的速度2 2 2 0 1 ghv v 根据动能定理 物体在传送带上滑动时 有 2 1 2 0 2 1 2 1 2 mvmv l mg 解出物体与传送带之间的动摩擦因数为l h 2 3 H 图 3 当传送带向右运动时 若传送带的速度1 vv 即2 2gh v 时 物体在传送带 上一直做匀减速运动 离开传送带的速度仍为1 v 落地的水平位移为2 l 即s l 当传送带的速度2 2hg v 时 物体将会在传送带上做一段匀变速运动 如果尚未到 达 传送带右端 速度即与传送带速度相同 此后物体将做匀速运动 而后以速度v离开 传送带 v的最大值2 v 为物体在传送带上一直加速而达到的速度 即 2 0 2 2 2 1 2 1 2 mvmv l mg 由此解得 ghv 2 7 2 当2 vv 物体将以速度 ghv 2 7 2 离开传送带 因此得O D之间的距离为 71 22 7 2 1 l ghts 当21 vvv 即 ghv gh 2 7 2 2 时 物体从传送带右端飞出时的速度为 v O D 之间的距离为 2 2 1 22gh vl vt l s 综合以上的结果 得出O D间的距离s随速度v变化的函数关系式为 2 7 71 2 2 7 2 2 2 2 1 2 2 2 ghv l ghv gh gh vl gh vl vs 3 3 解 解 1 第一颗子弹射入木块过程中动量守恒110 MvmuMvmv 1 解得 s m3 v1 2 木块向右作减速运动加速度 s m5g m mg a 3 木块速度减小为零所用时间为a v t 1 1 4 解得 s1s6 0t1 5 所以木块在被第二颗子弹击中前向右运动离 A 点最远时 速度为零 移动距离为 a2 v S 2 1 1 解得 m9 0S1 6 2 在第二颗子弹射中木块前 木块再向左作加速运动 时间 s4 0s6 0s1t2 7 速度增大为 s m2atv 22 恰与传递带同速 8 向左移动的位移为 m4 0at 2 1 S 2 22 9 所以两颗子弹射中木块的时间间隔内 木块总位移 m5 0SSS 210 方向向右 10 第 16 颗子弹击中前 木块向右移动的位移为 m5 7S15S 0 11 第 16 颗子弹击中后 木块将会再向右先移动 0 9m 总位移为 0 9m 7 5 8 4m 8 3m 木 块将从 B 端落下 所以木块在传送带上最多能被 16 颗子弹击中 3 第一颗子弹击穿木块过程中产生的热量为 2 1 2 1 2 01 Mv 2 1 mu 2 1 Mv 2 1 mv 2 1 Q 12 木块向右减速运动过程中板对传送带的位移为 111 Stv S 13 产生的热量为 mgSQ2 14 木块向左加速运动过程中相对传送带的位移为 211 Stv S 15 产生的热量为 mgSQ3 16 第 16 颗子弹射入后木块滑行时间为3 t 有 8 0at 2 1 t v 2 331 17 解得 s4 0t3 18 木块与传送带的相对位移为 m8 0tvS 31 19 产生的热量为 mgSQ4 20 全过程中产生的热量为41321 QQ QQQ 15Q 解得 Q 14155 5J 21 4 解析 解析 由题图得 皮带长 s 3m 2 分 30sin h 1 工件速度达到 v0之前 做匀加速运动的位移 s1 t1 2 分 v 1 0 2 t v 达到 v0之后做匀速运动的位移 s s1 v0 t t1 2 分 解得加速运动时间 t1 0 8 s 加速运动位移 s1 0 8 m 所以加速度 a 2 5 m s2 2 分 1 0 t v 由牛顿第二定律 有 F mgsin ma 2 分 解得摩擦力 F 75N 在时间 t1内 皮带运动位移 s v0t 1 6 m 在时间 t1内 工件相对皮带位移 sr s s1 0 8 m 在时间 t1内 摩擦发热 Q F sr 60 J 3 分 工件获得的动能 Ek mv02 20 J 2 分 2 1 工件增加的势能 Ep mgh 150 J 2 分 所以电动机多消耗的电能 E Q Ek Ep 230 J 2 分 5 解 解 1 9 分 物体将从传送带右边离开 1 分 物体滑下的速度 V 4m s 2 分 gh2 物体可能向右匀减速运动到对地速度为零 然后向左匀加速运动直到与传送带速度相 同 然后跟传送带一起向左运动从左边掉下 2 分 需要判断 假设传送带足够长 物体从滑上传送带到对地速度减为零对地