高考物理课件：传送带问题分析

第二轮能力专题：传送带问题分析,一.命题趋向与考点,传送带问题是以真实物理现象为依据的问题，它既能训练学生的科学思维，又能联系科学、生产和生活实际，因而，这种类型问题具有生命力，当然也就是高考命题专家所关注的问题,二.知识概要与方法,传送带类分水平、倾斜两种;按转向分顺时针、逆时针转两种。,（1）受力和运动分析：受力分析中的摩擦力突变（大小、方向）发生在V物与V带相同的时刻；运动分析中的速度变化相对运动方向和对地速度变化。分析关键是：一是V物、V带的大小与方向；二是mgsin与f的大小与方向。,二.知识概要与方法,(2)传送带问题中的功能分析功能关系：WF=EK+EP+Q对WF、Q的正确理解（a）传送带做的功：WF=FS带功率P=FV带（F由传送带受力平衡求得）（b）产生的内能：Q=fS相对（c）如物体无初速，放在水平传送带上，则在整个加速过程中物体获得的动能EK，因为摩擦而产生的热量Q有如下关系：EK=Q=,（一）水平放置运行的传送带,处理水平放置的传送带问题，首先是要对放在传送带上的物体进行受力分析，分清物体所受摩擦力是阻力还是动力；其二是对物体进行运动状态分析，即对静态动态终态进行分析和判断，对其全过程作出合理分析、推论，进而采用有关物理规律求解.这类问题可分运动学型；动力学型；动量守恒型；图象型.,例1:质量为m的物体从离离送带高为H处沿光滑圆弧轨道下滑,水平进入长为L的静止的传送带落在水平地面的Q点,已知物体与传送带间的动摩擦因数为,则当传送带转动时,物体仍以上述方式滑下,将落在Q点的左边还是右边?,解:,物体从P点落下,设水平进入传送带时的速度为v0,则由机械能守恒得mgH=mv02,当传送带静止时,分析物体在传送带上的受力知物体做匀减速运动,a=mg/m=g,物体离开传送带时的速度为,随后做平抛运动而落在Q点.,当传送带逆时针方向转动时,分析物体在传送带上的受力情况与传送带静止时相同,因而物体离开传送带时的速度仍为,随后做平抛运动而仍落在Q点.,(当v022gL时,物体将不能滑出传送带而被传送带送回,显然不符合题意,舍去),当传送带顺时针转动时,可能出现五种情况:,(1)当传送带的速度v较大,则分析物体在传送带上的受力可知,物体一直做匀加速运动,离开传送带时的速度为,因而将落在Q点的右边.,(2)当传送带的速度v较小,则分析物体在传送带上的受力可知,物体一直做匀减速运动,离开传送带时的速度为,因而仍将落在Q点,则分析物体在传送带上的受力可知,物体将在传送带上先做匀加速运动,后做匀速运动,离开传送带时的速度,因而将落在Q点右边,(4)当传送带的速度,时,则分析物体在传送带上的受力可知,物体将在传送带上先做匀减运动,后做匀速运动,离开传送带时的速度,因而将落在Q点的右边.,(5)当传送带的速度,时,则物体在传送带上不受摩擦力的作用而做匀速运动,故将落在Q点的右边,综上所述:,例2：如图所示，一平直的传送带以速度V=2m/s匀速运动，传送带把A处的工件运送到B处，A，B相距L=10m。从A处把工件无初速地放到传送带上，经过时间t=6s，能传送到B处，要用最短的时间把工件从A处传送到B处，求传送带的运行速度至少多大?,解,由题意可知,所以工件在6s内先匀加速运动，后匀速运动，,故有S1=vt1，S2vt2且t1+t2t，S1S2,联立求解得:t12s；v=at1,a1m/s2,若要工件最短时间传送到处，工件加速度仍为a，设传送带速度为v/，工件先加速后匀速，同上v/t1v/t2，,故当，即时，,通过解答可知工件一直加速到所用时间最短,例3.如图所示,水平传送带长8.3m,质量为1kg的木块随传送带一起以12m/s的速度向左匀速运动(传送带的速度恒定),木块与传送带间的动摩擦因数0.5.当木块运动至最左端点时,一颗质量为20g的子弹以0300m/s水平向右的速度正对射入木块并穿出,穿出速度u50m/s,以后每隔1s就有一颗子弹射中木块,设子弹射穿木块的时间极短,且每次射入点各不相同,g取10m/s2.(1)第一颗子弹射入木块并穿出时,木块速度多大？(2)求在被第二颗子弹击中前,木块向右运动离点的最大距离.(3)木块在传送带上最多能被多少颗子弹击中？(4)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？,解,（1）设子弹第一次射穿木块后木块的速度为v1/(方向向右),则在第一次射穿木块的过程中，对木块和子弹整体由动量守恒定律(取向右方向为正)得：mv0Mv1muMv1/，可解得v1/3m/s，其方向应向右,（2）木块向右滑动中加速度大小为5m/s2，以速度v/3m/s向右滑行速度减为零时，所用时间为t1v1/a0.6s，显然这之前第二颗子弹仍未射出，所以木块向右运动离点的最大距离Smv1/2/2a0.9m,（3）木块向右运动到离点的最大距离之后，经0.4木块向左作匀加速直线运动，并获得速度/,/a0.42m/s，即恰好在与皮带速度相等时第二颗子弹将要射入,注意到这一过程中（即第一个1秒内）木块离点S1合S,0.5m,第二次射入一颗子弹使得木块运动的情况与第一次运动的情况完全相同.,即在每一秒的时间里，有一颗子弹击中木块，使木块向右运动0.9m，又向左移动S/a0.42=0.4，每一次木块向右离开点的距离是0.5m,显然，第16颗子弹恰击中木块时，木块离端的距离是S15合150.5m=7.5m，第16颗子弹击中木块后，木块再向右运动S15合8.3m7.5m0.8mv0，物块相对皮带向左运动，其受力向右，向右加速。a=g=6m/s2，若一直匀加速到皮带右端时速度,故没有共速，即离开皮带时速度为v2,所以S3=v2t=5.6m,8.如图所示是长度为L8.0m水平传送带，其皮带轮的半径为R0.20m，传送带上部距地面的高度为h0.45m。一个旅行包（视为质点）以v010m/s的初速度从左端滑上传送带。旅行包与皮带间的动摩擦因数0.60。g取10m/s2。求：若传送带静止，旅行包滑到B端时，若没有人取包，旅行包将从B端滑落。包的落地点距B端的水平距离为多少？设皮带轮顺时针匀速转动，当皮带轮的角速度值在什么范围内，包落地点距B端的水平距离始终为中所得的水平距离？若皮带轮的角速度1=40rad/s，旅行包落地点距B端的水平距离又是多少？设皮带轮以不同的角速度顺时针匀速转动，画出旅行包落地点距B端的水平距离s随角速度变化的图象（的取值范围从0到100rad/s）。,解:(1)传送带静止时,包做减速运动,a=g=6m/s2,到达B点时速度为,=2m/s,故S1=vt,=0.6m,当速度小于,=2m/s时,包都做减速运动,落地点与同.即10rad/s,当1=40rad/s时,线速度为v=R=8m/s,包先做减速后做匀速运动,离开B点时速度v=8m/s,故S2=v,=2.4m,当速度,=14m/s,即70rad/s后,包一直加速,离开B点时速度为V/=14m/s,故S3=v/,=4.2m,9、如图所示，倾角为300的皮带运输机的皮带始终绷紧，且以恒定速度v2