高三物理二轮复习专题之物体在传送带上运动问题.ppt

高三物理二轮专题复习传送带问题,一、传送带问题分类,水平放置倾斜水平+倾斜顺时针传送带转向分类逆时针匀速传送带转速变速静止（轻放）物体的初始状态有一定的初速度,二、运动过程分析,2.物体M以一定的初速度滑上水平传送带(1)V物大于V时;(2)V物等于V时;(3)V物小于V时.,1.物体M轻放在水平传送带上;,例、如图所示，水平传送带两端相距s=8m，工件与传送带间的动摩擦因数0.6，工件滑上A端时速度vA=10m/s，设工件到达B端时的速度为vB（g=10m/s2）（1）若传送带静止不动，求vB（2）若传送带逆时针转动，工件还能到达B端吗？若不能，说明理由；若能，求vB通过哪些措施可以使得物体不能到达B端？（3）若传送带以v=13m/s顺时针匀速转动，求vB及工件由A到B所用的时间。,解答：（1）ag6m/s2VA2-VB2=2asVB2m/s,（2）能物体仍然始终减速VB2m/s,增大物体质量和增大皮带逆时针转动的速度，能阻止吗？,（3）物体先加速后匀速t1（vvA）/a0.5sS1vAt1at2/25.75mS2SS1=2.25mt2S2/v0.17stt1t20.67s,阻止方法：减小工件初速度、增加皮带长度、增大动摩擦因素,物体不能到达B端，将如何运动？,（4）在传送带顺时针匀速转动的情况下（传送带运动方向和物体运动方向一致），讨论物体到达B端的速度和传送带速度的关系。,c、10m/sV带14m/s物体先加速后匀速VB=V带,a、V带2m/s物体始终减速VB=2m/s,b、2m/sV带10m/s物体先减速后匀速VB=V带,d、V带14m/s物体始终加速VB=14m/s,例、一条水平的浅色传送带上放置一煤快(可视为质点),煤块与传送带之间的动摩擦因数为。初始时，传送带与煤块均静止，现让传送带以加速度a0开始运动，当其速度达到V0后，便以此速度做匀速运动。经过一段时间，煤块在传送带上留下一段黑色痕迹后，煤块相对传送带不再运动，求黑色痕迹的长度？答案：,3.物体在倾斜传送带上的运动,(1)物体轻放底端,传送带运动方向向上（2）物体以一定的初速度滑上传送带(3)物体轻放顶端传送带静止传送带向上运动传送带向下运动注意：摩擦力大小和方向的突变、=tan,例、如图，传送带与水平地面向的夹角为37，以10m/s的速率匀速转动，在传送带上端轻放一质量为0.5kg的物块，它与传送带的动摩擦因数为0.5，传送带两轮间的距离高为16m，则物体从传送带上端滑到下端的时间有可能是（）A、1SB、2SC、3SD、4S,BD,三、能量分析,1.传送带对物体做的功和功率W=fS物P=fV物2.产生的内能Q=f滑S相对注意:如果物体无初速,放在水平传送带上,整个加速过程中物体获得的动能为EK,摩擦生热Q,两者关系:Q=EK=mV23.传送带多消耗的电能:W=EK+EP+Q,例、如图所示,水平长传送带始终以v匀速运动，现将一质量为m的物体轻放于A端,最终物体与传送带一起以v运动，物体速度由0增至v的过程中，摩擦力对物块做的功为.由于放了物块，带动传送带的电动机多消耗的电能为.,例、一传送皮带与水平面夹角为30，以2m/s的恒定速度顺时针运行。现将一质量为10kg的工件轻放于底端，经一段时间送到高2m的平台上，工件与皮带间的动摩擦因数为=，取g=10m/s2求带动皮带的电动机由于传送工件多消耗的电能。,解:设工件向上运动距离S时，速度达到传送带的速度v，由动能定理可知,mgScos30mgSsin30=01/2mv2,解得S=0.8m，说明工件未到达平台时，速度已达到v，,所以工件动能的增量为EK=1/2mv2=20J,工件重力势能增量为EP=mgh=200J,在工件加速运动过程中,工件的平均速度为v/2，,因此工件的位移是皮带运动距离S的1/2，,即S=2S=1.6m,由于滑动摩擦力作功而增加的内能E为,E=fS=mgcos30(SS)=60J,电动机多消耗的电能为EK+EP+E=280J,练习1.一传送带装置示意图如图所示，其中传送带经过AB区域时是水平的，经过BC区域时变为圆弧形（圆弧由光滑模板形成，未画出），经过CD区域时是倾斜的，AB和CD都与BC相切现将大量的质量均为m的小货箱一个一个在A处放到传送带上，放置时初速为零，经传送带运送到D处，点D和点A的高度差为h稳定工作时传送带速度不变，CD段上各箱等距排列，相邻两箱的距离为L每个箱在A处投放后，在到达B之前已经相对于传送带静止，且以后也不再滑动（忽略经BC段的微小滑动）已知在一段相当长的时间T内，共运送小货箱的数目为N此装置由电动机带动，传送带与轮子间无相对滑动，不计轮轴处的摩擦,问：（1）AB段上各个小货箱等间距排列吗？放置两个相邻的小货箱的时间间隔是多少？皮带的运行速度多大？,答：不等间距，开始阶段匀加速后匀速。tT/NV0NL/T,解析:以地面为参考系，设传送带的速度为v0，水平段，小货箱先在滑动摩擦力作用下做匀加速运动，设这段路程为s，所用时间为t，加速度为a，,S=at2v0=at,在这段时间内，传送带运动的路程为：S0=v0t=2S,则传送带对小箱做功为WfSmv02,传送带克服摩擦力做功W0fS02mv02,（2）求电动机的平均输出功率P.,两者之差就是摩擦力做功产生的热量Qmv02或Q=fS=f（S0-S）,T时间内，电动机输出的功为：W=PT,此功用于增加小箱的动能、势能以及发热的内能。,练习2、如图甲示，水平传送带的长度L=6m，传送带皮带轮的半径都为R=0.25m,现有一小物体(可视为质点)以恒定的水平速度v0滑上传送带,设皮带轮顺时针匀速转动,当角速度为时,物体离开传送带B端后在空中运动的水平距离为s,若皮带轮以不同的角速度重复上述动作(保持滑上传送带的初速v0不变),可得到一些对应的和s值,将这些对应值画在坐标上并连接起来,得到如图乙中实线所示的s-图象,根据图中标出的数据(g取10m/s2),求:(1)滑上传送带时的初速v0以及物体和皮带间的动摩擦因数(2)B端距地面的高度h(3)若在B端加一竖直挡板P,皮带轮以角速度=16rad/s顺时针匀速转动,物体与挡板连续两次碰撞的时间间隔t为多少?(物体滑上A端时速度仍为v0,在和挡板碰撞中无机械能损失),解：(1),由图象可知:当1=4rad/s时,物体在传送带上一直减速,经过B点时的速度为,v1=1R=1m/s,当2=28rad/s时,物体在传送带上一直加速,经过B点时的速度为,v2=2R=7m/S,由a=g,v02-v12=2gLv22v02=2gL,解得=0.2v0=5m/s,(2)由图象可知:当水平速度为1m/s时,水平距离为0.5m,t=s/v=0.5s,h=1/2gt2=1.25m,(3)=16rad/s物体和板碰撞前后的速度都是v=R=4m/s,第一次碰后速度向左,减速到0,再向右加速到4m/s时第二次碰板,t=2v/a=2vg=4s,讨论:,v0=5m/sv皮=R=/4vB=s/t=s/0.5将s-图象转化为vB-v皮图象如图示:,当4rad/s时,v皮1m/s,物体在传送带上一直减速,当4rad/s20rad/s时,1m/sv皮v0=5m/s,物体在传送带上先减速,然后以R匀速运动,当=20rad/s时,v皮=5m/s,物体在传送带上一直匀速,当20rad/s28rad/s时,5m/sv皮7m/s,物体在传送带上先加速,然后以R匀速运动,当28rad/s时,v皮7m/s,物体在传送带上一直加速,练习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v1=2m/s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v0=300m/s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,设木块沿AB方向的长度可忽略，子弹射穿木块的时间极短,且每次射入点各不相同,取g=10m/s2，问：,在被第二颗子弹击中前，木块向右运动离A点的最大距离是多少？(2)木块在传送带上最多能被多少颗子弹击中？(3)木块在传送带上的最终速度多大？(4)在被第二颗子弹击中前，木块、子弹和传送带这一系统所产生的热能是多少？,解：,(1)由动量守恒定律mv0Mv1=mu+MV,V=3m/s,对木块由动能定理：MgS1=1/2MV2,S1=0.9m,(2)对木块由动量定理：Mgt1=MV,t1=0.6s,木块速度减为0后再向左匀加速运动，经t2速度增为v1,t2=v1/g=0.4s这时正好第二颗子弹射入，,S2=1/2at22=1/2gt22=0.4m,所以两颗子弹射中木块的时间间隔内木块的总位移为,S=S1-S2=0.5m,第15颗子弹射入后的总位移为7.5m，第16颗子弹射入后，木块将从B点落下。,所以木块在传送带上最多能被16颗子弹击中,(3)第16颗子弹射入后，木块向右运动S3=8.3-7.5=0.8m,对木块由动能定理：MgS3=1/2M(V2vt2),vt=1m/s,木块在传送带上的最终速度为1m/s,(4)子弹射向木块过程,所产生的热能为Q1,Q1=1/2mv02+1/2Mu2-1/2MV2-1/2mv2=900+2-4.525=872.5J,木块向右减速运动到0时，相对位移s1,s1=vt1+S1=20.6+0.9=2.1m,这一过程所产生的热能为Q2=fs1=52.1=10.5J,木块向左加速运动到v时，相对位移s2,s2=vt2-S2=20.4-0.4=0.4m,这一过程所产生的热能为Q3=fs2=50.4=2J,整个过程系统所产生的热能为Q=Q1+Q2+Q3=885J,练习如图所示，长L