高考总复习优化设计二轮用书物理浙江专版 题型1　传送带和板块模型

题型1传送带和板块模型高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025123456选择题1.(多选)某传送装置如图所示,一长度LPQ=3.2m的传送带倾斜放置,与水平面的夹角为θ,以v0=2m/s的恒定速率逆时针转动。将一质量m=1kg的物体无初速度地放在传送带的顶端P,经时间t1=0.2s,物体的速度达到2m/s,此后再经过t2=1.0s时间,物体运动到传动带的底端Q。重力加速度g取10m/s2,物体可视为质点。下列判断正确的是(

)A.物体运动到传送带的底端Q点时的速度v=4m/sB.传送带与物体间的动摩擦因数μ=0.5C.传送带与水平面的夹角θ=53°D.物体由P点运动到Q点的过程中,因摩擦而产生的热量为4.8JA123456123456t2时间内,物体的加速度为

=2

m/s2,t1时间内,根据牛顿第二定律得mgsin

θ+μmgcos

θ=ma1,t2时间内,根据牛顿第二定律得mgsin

θ-μmgcos

θ=ma2,解得θ=37°,μ=0.5,故B正确,C错误;t1时间内,物体与传送带的相对位移Δx1=v0t1-x1=2×0.2

m-0.2

m=0.2

m,t2时间内,物体与传送带的相对位移Δx2=LPQ-x1-v0t2=3.2

m-0.2

m-2×1.0

m=1

m,物体由P点运动到Q点的过程中,因摩擦而产生的热量Q总=μmgcos

θ(Δx1+Δx2)=0.5×1×10×0.8×(0.2+1)

J=4.8

J,故D正确。1234562.(多选)如图所示,与水平面成θ=30°的传送带正以v=5m/s的速率匀速运行,A、B两端相距l=25m。现每隔1s把质量m=1kg的工件(视为质点)轻放在传送带上,在传送带的带动下,工件向上运动,且工件到达B端时恰好在A端放上一个工件,工件与传送带间的动摩擦因数μ=,重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是(

)A.工件在传送带上时,先受到向上的滑动摩擦力,后受到向上的静摩擦力B.两个工件间的最小距离为1.25mC.传送带上始终有7个工件D.满载时与空载时相比,电机对传送带的牵引力增大了45NAB123456【解析】

工件放到传送带上时,工件相对传送带向下运动,受到向上的滑动摩擦力,工件速度和传送带速度相同时,相对传送带静止,工件受到向上的静摩擦力,故A正确;由题意可知,刚放在传送带的工件与刚开始加速1

s的工件的距离最小,加速过程由牛顿第二定律可得μmgcos

θ-mgsin

θ=ma,代入数据可得a=2.5

m/s2,由最多时,匀加速运动的工件有2个,匀速运动的工件有4个,共6个,故C错误;满载时电机对传送带的牵引力的增量为F=2μmgcos

θ+4mgsin

θ=35

N,故D错误。1234563.(11分)(2024浙江温州三模)如图所示,某固定装置由长度L=3m的水平传送带,圆心角θ=60°、半径R=1m的两圆弧管道BC、CD组成,轨道间平滑连接。在光滑水平面上的轻质小车紧靠着管道CD,其上表面与轨道末端D所在的水平面平齐,右端放置质量m2=3kg的物块b。质量m1=1kg的物块a从传送带左端A点由静止释放,经过BCD滑出圆弧管道。已知传送带以速率v=8m/s顺时针转动,物块a与传送带及小车间的动摩擦因数均为μ1=0.6,物块b与小车间的动摩擦因数μ2=0.1,其他轨道均光滑,物块均视为质点,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力。123456(1)求物块a和传送带之间因摩擦产生的热量Q。(2)求物块a到达D点时对管道的作用力FN。(3)要使物块a恰好不与物块b发生碰撞,求小车长度的最小值d。123456【答案】

(1)30J

(2)6N,方向竖直向上

(3)2m【解析】

(1)对a分析,由牛顿第二定律有μ1m1g=m1a1设a一直加速到传送带B点时,其速度为v1,有解得v1=6

m/s<8

m/s所以a在传送带上一直加速,有v1=a1t传送带在该过程的位移为x传,有x传=vt=8

ma相对传送带的位移为Δx=x传-L=5

ma因摩擦产生的热量为Q=μ1m1g·Δx=30

J。123456(2)由题意可知圆弧轨道光滑,a从B点到D点,由动能定理有

解得FN支=6

N由牛顿第三定律可知,a到达D点时对管道的作用力为6

N,方向竖直向上。123456(3)当a滑上小车后,由于μ1m1g=6

N>μ2m2g=3

N所以小车与a保持相对静止,而b相对于小车发生滑动,设两者速度相同时,a与b刚好相碰,其运动示意图如图所示该过程由动量守恒定律,有m1vD=(m1+m2)v共由能量守恒定律,有解得d=2

m。1234564.(11分)(2024浙江高二校联考阶段练习)一处于竖直平面内的实验探究装置示意图如图所示,该装置由光滑圆弧轨道AB、长度为L1=2m的固定粗糙水平直轨道BC及两半径均为R1=0.4m的固定四分之一光滑细圆管DEF组成,其中圆弧轨道的B、D端与水平轨道相切且平滑连接。紧靠F处有一质量为m'=0.3kg的小车静止在光滑水平地面上,小车的上表面由长为L2=1.5m的水平面GH和半径为R2=0.5m的四分之一的光滑圆弧面HI组成,GH与F等高且相切。现有一质量为m=0.1kg的滑块(可视为质点)从圆弧轨道AB上距B点高度为h=0.8m处自由下滑,滑块与粗糙水平直轨道BC及小车上表面GH间的动摩擦因数均为μ=0.3,不计其他阻力,g取10m/s2。123456(1)求滑块运动到圆弧轨道上的F点时,细圆管道受到滑块的作用力。(2)求滑块在小车上运动过程中离上表面GH的最大高度。(3)若释放的高度h≤

m,试分析滑块最终在小车上表面GH上滑行的路程s与高度h的关系。123456【答案】

(1)6N,方向竖直向下(2)0.3m(3)当0<h≤0.6m时,s=0;当0.6m<h≤1m时,s=2.5h+0.5m;当1m<h≤m时,s=3m123456得细圆管道对滑块的作用力FN=6

N根据牛顿第三定律可知,细圆管道受到滑块的作用力FN'=FN=6

N方向竖直向下。123456(2)根据动量定理得mvF=(m'+m)v根据能量守恒定律得滑块在小车上运动过程中离上表面GH的最大高度hmax=0.3

m。123456根据动量定理得mvF'=(m'+m)v'得s=2.5h+0.5

m当0<h≤0.6

m时,s=0当0.6

m<h≤1

m时,s=2.5h+0.5

m当1

m<h≤

m时,滑块从小车左侧滑落,s=3

m。1234565.(11分)如图所示,质量m1=1kg的木板静止在光滑水平地面上,右侧的竖直墙面固定一劲度系数k=20N/m的轻弹簧,弹簧处于自然状态。质量m2=4kg的小物块以水平向右的速度v0=m/s滑上木板左端,两者共速时木板恰好与弹簧接触。木板足够长,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.1,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。弹簧始终处在弹性限度内,弹簧的弹性势能Ep与形变量x的关系为Ep=kx2。重力加速度g取10m/s2,结果可用根式表示。123456(1)求木板刚接触弹簧时速度v1的大小及木板运动前右端距弹簧左端的距离x1。(2)求木板与弹簧接触以后,物块与木板之间即将相对滑动时弹簧的压缩量x2及此时木板速度v2的大小。(3)已知木板向右运动的速度从v2减小到0所用时间为t0。求木板从速度为v2到与物块加速度首次相同的过程中,系统因摩擦转化的内能ΔU(用t0表示)。123456【解析】

(1)由于地面光滑,则木板和物块组成的系统动量守恒,则有m2v0=(m1+m2)v1代入数据得v1=1

m/s对木板受力分析有则木板运动前右端距弹簧左端的距离有代入数据解得x1=0.125

m。123456(2)木板与弹簧接触以后,对木板和物块组成的系统有kx=(m1+m2)a共对物块有a2=μg=1

m/s2当a共=a2时物块与木板之间即将相对滑动,解得此时的弹簧压缩量x2=0.25

m对木板与物块组成的系统由动能定理得123456(3)木板从速度为v2到与物块加速度首次相同的过程中,由于木板的加速度大于物块的加速度,则当木板与物块的加速度相同,即弹簧形变量为x2时,此时木板的速度大小为v2,共用时2t0,且物块一直受滑动摩擦力作用,对物块,有-μm2g∙2t0=m2v3-m2v2对于物块和木板组成的系统,有ΔU=-Wf联立有1234566.(11分)某固定装置的竖直截面如图所示,由倾角θ=37°的直轨道AB,半径R=1m、圆心角为2θ的圆弧轨道BCD,长度L=1.75m、倾角为θ的传送带DE组成,轨道间平滑连接。质量m=2kg、可视为质点的物块从轨道AB上距C点高度为h=1m处静止释放,经圆弧轨道BCD滑上传送带DE,传送带DE由特殊材料制成,物块相对传送带向上运动时动摩擦因数μ1=0.25,向下运动时动摩擦因数μ2=0.5,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力(其他轨道均光滑,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,初始时传送带未转动)。123456(1)求物块第一次经过C点时对圆弧轨道BCD的压力。(2)求物块在传送带DE上运动的总时间。(3)若传送带顺时针匀速转动,求使得物块滑到E处时传送带的最小速度以及此