高中物理传送带问题分类解析
高中物理传送带问题(强烈推荐)
Q
例4、 如图示,物体从Q点开始自由下滑,பைடு நூலகம்过粗 糙的静止水平传送带后,落在地面P点,若传送带按 顺时针方向转动。物体仍从Q点开始自由下滑,则物 体通过传送带后: ( ) D Q A. 一定仍落在P点 B. 可能落在P点左方 C. 一定落在P点右方 D. 可能落在P点也可能落在P点右方 解:物体滑下的初速度为v0 ,传送带静止时,物体滑到右端速
t= t1+ t2=0.67s
(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。 a、V带≤2m/s 物体始终减速 VB=2m/s
b、2m/s ≤ V带<10m/s
物体先减速后匀速
c、 、10m/s V带 14m/s 物体加速 VB= V 带 c 10m/s ≤ ≤ V带 < 物体先加速后匀速
运动的总时间 t=t1+t2=3 s
1.2011·西城一模如图所示,倾角为θ 的传送带沿逆时
针方向以加速度a加速转动时,小物体A与传送带相对静止,重 力加速度为g.下列说法正确的是( ) A.只有a>gsinθ ,A才受沿传送带向上的静摩擦力作用 B.只有a<gsinθ ,A才受沿传送带向上的静摩擦力作用 C.只有a=gsinθ ,A才受沿传送带向上的静摩擦力作用 D.无论a为多大,A都受沿传送带向上的静摩擦力作用
•
C
皮带传送机的皮带与水平方向的夹角为,如图2所示。 将质量为m的小物块放在皮带传送机上,随皮带一起 向下以加速度a做匀加速直线运动,则下列说法中正 确的是( )。 ①小物块所受到的支持力的方向一定垂直于皮带指向 物块 ②小物块所受到的静摩擦力的方向一定沿皮带斜向下 ③小物块所受到的静摩擦力的大小可能等于 mg sin ④小物块所受到的重力和摩擦力的合力的方向一定沿 斜面方向 A. ①②B. ①③ C. ②④ D. ③④
(完整)高中物理必修一涉及到传送带问题解析(含练习解析)
涉及到传送带问题解析【学习目标】能用动力学观点分析解决多传送带问题【要点梳理】要点一、传送带问题的一般解法1.确立研究对象;2.受力分析和运动分析,逐一摩擦力f大小与方向的突变对运动的影响;⑴受力分析:F的突变发生在物体与传送带共速的时刻,可能出现f消失、变向或变为静摩擦力,要注意这个时刻。
⑵运动分析:注意参考系的选择,传送带模型中选地面为参考系;注意判断共速时刻并判断此后物体与带之间的f变化从而判定物体的受力情况,确定物体是匀速运动、匀加速运动还是匀减速运动;注意判断带的长度,临界之前是否滑出传送带。
⑶注意画图分析:准确画出受力分析图、运动草图、v-t图像。
3.由准确受力分析、清楚的运动形式判断,再结合牛顿运动定律和运动学规律求解。
要点二、分析物体在传送带上如何运动的方法1、分析物体在传送带上如何运动和其它情况下分析物体如何运动方法完全一样,但是传送带上的物体受力情况和运动情况也有它自己的特点。
具体方法是:(1)分析物体的受力情况在传送带上的物体主要是分析它是否受到摩擦力、它受到的摩擦力的大小和方向如何、是静摩擦力还是滑动摩擦力。
在受力分析时,正确的理解物体相对于传送带的运动方向,也就是弄清楚站在传送带上看物体向哪个方向运动是至关重要的!因为是否存在物体与传送带的相对运动、相对运动的方向决定着物体是否受到摩擦力和摩擦力的方向。
(2)明确物体运动的初速度分析传送带上物体的初速度时,不但要分析物体对地的初速度的大小和方向,同时要重视分析物体相对于传送带的初速度的大小和方向,这样才能明确物体受到摩擦力的方向和它对地的运动情况。
(3)弄清速度方向和物体所受合力方向之间的关系物体对地的初速度和合外力的方向相同时,做加速运动,相反时做减速运动;同理,物体相对于传送带的初速度与合外力方向相同时,相对做加速运动,方向相反时做减速运动。
2、常见的几种初始情况和运动情况分析(1)物体对地初速度为零,传送带匀速运动,(也就是将物体由静止放在运动的传送带上)物体的受力情况和运动情况如图1所示:其中V是传送带的速度,V10是物体相对于传送带的初速度,f是物体受到的滑动摩擦力,V20是物体对地运动初速度。
传送带问题分类解析
传送带问题分类解析传送带是应用广泛的一种传动装置,以其为素材的问题以真实物理现象为依据,既能训练学生的科学思维,又能联系科学、生产和生活实际,是很好的能力考查型试题,这类试题大都具有物理情景模糊、条件隐蔽、过程复杂等特点,是历年高考考查的热点,也是难点。
现通过对传送带问题进行归类解析,从而阐述解决这类问题的基本方法,找出解决问题的关键,揭示这类问题的实质。
一、依托传送带的受力分析问题例题1如图所示,一质量为m的货物放在倾角为α的传送带一起向上或向下做加速运动。
设加速度为α,试求两种情形下货物所受的摩擦力F。
解析:物体向上加速运动时,由于沿斜面向下有重力的分力,所以要使物体随传送带向上加速运动,传送带对货物的摩擦力F必定沿传送带向上。
物体随传送带向下加速运动时,摩擦力的方向要视加速度的大小而定,当加速度为某一合适值时,重力沿斜面向下的分力恰好提供了所需的合外力,则摩擦力为零;当加速度大于这一值时,摩擦力F应沿传送带向下;当加速度小于这一值时,摩擦力F应沿传送带向上。
当物体随传送带向上加速运动时,由牛顿第二定律得:所以,方向沿斜面向上。
物体随传送带向下加速运动时,设沿传送带向上,由牛顿第二定律得:所以。
当时,,与所设方向相同,即沿斜面向上。
当时,,即货物与传送带间无摩擦力作用。
当时,,与所设方向相反,即沿斜面向下。
小结:当传送带上物体所受摩擦力方向不明确时,可先假设摩擦力向某一方向,然后应用牛顿第二定律导出表达式,再结合具体情况进行讨论。
二、依托传送带的相对运动问题例题2一水平的浅色长传送带上放置一煤块(可视为质点),煤块与传送带之间的动摩擦因数为。
初始时,传送带与煤块都是静止的。
现让传送带以恒定的加速度开始运动,当其速度达到后,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了一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动。
求此黑色痕迹的长度。
解析:根据“传送带上有黑色痕迹”可知,煤块与传送带之间发生了相对滑动,煤块的加速度小于传送带的加速度。
高中物理传送带问题(全面)
〔2〕传送带逆时针方向转动
解: 〔1〕传送带顺时针方向转动时受力如图示:
mg sinθ-μmg cosθ= m a
N fA
a = gsinθ-μgcosθ= 2m/s2
S=1/2a t2
B
v
mg
t 2S 2164s
a
2
〔2〕传送带逆时针方向转动物体受力如图:
开始摩擦力方向向下,向下匀加速运动
t2=1s
∴t=t1+t2=2s
N
N
Bv
A f f
mg
mg
例6、 如下图,传送带不动时,物体由皮带顶端A从静
止开始
B、C、D
下滑到皮带底端B用的时间为t ,那么:〔
〕
A. 当皮带向上运动时,物块由A 滑到B 的时间一定大于 t
B. 当皮带向上运动时,物块由A 滑到B 的时间一定等于
t
C.
当皮带向下运A动时,物块N 由AfA滑到B
S’
V带
0
〔一〕物体与传送带同向运动
1.v物<v带 物体所受摩擦力向前为动力,物体做匀加速直线运动; 当物体速度等于皮带速度时不受摩擦力而改做匀速运动。 2. v物=v带 物体不受摩擦力而做匀速运动。 3. v物>v带 物体所受摩擦力向后为阻力,物体做匀减速直线运动; 当物体速度等于皮带速度时不受摩擦力而改做匀速运动
经过时间t1=v/a=0.8s 速度达到2m/s ,上升s1=v2/2a=0.8m
然后在静摩擦力作用下做匀速运动,上升 s2=3.2m
静摩擦力 f2= mgsinθ=50N
t2= s2 /v=1.6 s
为保持皮带匀速运动,机器在t1时间内应增加动力75N, 在t2时间内应增加动力50N
【高中物理】_传送带问题分类解析
1、水平传送带上的力与运动情况分析例1 水平传送带被广泛地应用于车站、码头,工厂、车间。
如图所示为水平传送带装置示意图,绷紧的传送带AB 始终保持v 0=2 m/s 的恒定速率运行,一质量为m 的工件无初速度地放在A 处,传送带对工件的滑动摩擦力使工件开始做匀加速直线运动,设工件与传送带间的动摩擦因数为μ=0.2 ,AB 的之间距离为L =10m ,g 取10m/s 2 .求工件从A 处运动到B 处所用的时间.分析 工件无初速度地放在传送带上,由于传送带以2 m/s 的恒定速度匀速运动,工件在传送带上受到传送带给予的滑动摩擦力作用做匀加速运动,当工件加速到与传送带速度相等时,如果工件没有滑离传送带,工件在传送带上再不相对滑动,两者一起做匀速运动.解答 设工件做加速运动的加速度为a ,加速的时间为t 1 ,加速运动的位移为l ,根据牛顿第二定律,有:μmg=ma 代入数据可得:a =2 m/s 2 工件加速运动的时间t 1=av 0代入数据可得: t 1=1s此过程工件发生的位移l =12at 12 代入数据可得:l =1m 由于l <L ,所以工件没有滑离传送带设工件随传送带匀速运动的时间为t 2 ,则t 2=vlL 代入数据可得:t 2所以工件从A 处运动到B 处的总时间t =t 1+t 2=5.5 s点评 这是一道传送带以恒定速度运转,而被运送的工件初速度为0的实际问题,解决这类问题首先要对被运送的工件进行受力分析,由工件的受力情况判断出工件的运动性质,然后根据运动性质求解待求物理量。
一般情况下,工件在传送带上有两种运动形式,一是匀加速运动,二是匀速运动。
从匀加速运动到匀速运动过程中,往往要对工件在传送带上做加速运动结束时是否滑离传送带作出判断,如果已经滑离传送带,则工件不存在匀速运动阶段,如果没有滑离,则工件将与传送带一起做匀速运动.可见工件是否滑离传送带的判断是不能忽视的.例2: 如图甲所示为车站使用的水平传送带的模型,传送带长L =8m ,以速度v =4m/s 沿顺时针方向匀速转动,现有一个质量为m =10kg 的旅行包以速度v 0=10m/s 的初速度水平地滑上水平传送带.已知旅行包与皮带间的动摩擦因数为μ=0.6 ,则旅行包从传送带的A 端到B 端所需要的时间是多少?(g =10m/s 2 ,且可将旅行包视为质点.)分析 旅行包受力情况如图乙所示,旅行包受到自身重力mg 、方向竖直向下,传送带给予的支持力F N 、方向竖直向上,传送带对旅行包的滑动摩擦力、方向水平向左;由受力图可知,旅行包水平滑上传送带后将做初速度为v 0=10m/s 的匀减速运动;由于传送带以速度v =4m/s 匀速运动,所以只要旅行包不滑离传送带,总有旅行包和传送带的速度达到相等时刻,此时,旅行包便与传送带一起做匀速运动.解答 设旅行包在传送带上做匀加速运动的时间为t 1 ,即经过t 1时间,旅行包的速度达到v =4m/s ,由牛顿第二定律,有:μmg=ma代入数据可得:a =6 m/s 2 t 1=avv -0 代入数据可得:t =1s此时旅行包通过的位移为s 1 ,由匀加速运动的规律,有 s 1=gv v μ2220-=7 m代入数据可得:s 1=7 m <L可知在匀加速运动阶段,旅行包没有滑离传送带,此后旅行包与传送带一起做匀速运动,设图 甲图 乙做匀速运动的时间为t 2 ,则t 2=vs L 1- 代入数据可得:t =0.25 s故:旅行包在传送带上运动的时间为t =t 1+t 2=1.25 s点评 例2与例1最大的区别是被运送的物体的初速度比传送带运动的速度要大得多,这一题设条件的变化,直接影响到工件在传送带上所受的滑动摩擦力的方向,此时摩擦力所起到的作用不是例1中使物体加速,而是使物体减速.显而易见初始运动情况会影响受力情况,进而影响后来的运动情况.例3、(2005年江苏卷35) 如图所示为车站使用的水平传送带装置的示意图,绷紧的传送带始终保持/s 的恒定速率运行,传送带的水平部分AB 距水平地面的高度为h=0.45m.现有一行李包(可视为质点)由A 端被传送到B 端,且传送到B 端时没有被及时取下,行李包从B 端水平抛出,不计空气阻力,g 取l 0 m/s 2 (1) 若行李包从B 端水平抛出的初速v =/s ,求它在空中运动的时间和飞出的水平距离;(2) 若行李包以v 0=/s 的初速从A 端向右滑行, 包与传送带间的动摩擦因数μ=,要使它从B 端飞出的水平距离等于(1)中所 求的水平距离,求传送带的长度L 应满足的条件?(1)设行李包在空中运动时间为t , 飞出的水平距 离为s ,则 h=1/2 gt 2 ① s =v t ②代入数据得:t = ③ s = ④(2)设行李包的质量为m ,与传送带相对运动时的加速度为a ,则滑动摩擦力 ⑤代入数据得:a =2 ⑥要使行李包从B 端飞出的水平距离等于(1)中所求水平距离,行李包从B 端飞出的水平抛出的初速度设行李被加速到时通过的距离为s 0,则2as 0 =v 2-v 02 ⑦ 代入数据得 s 0=2.0m ⑧F mg ma μ==故传送带的长度L 应满足的条件为:L ≥2.0m例4(2006年全国理综I 第24题)一水平的浅色长传送带上放置一煤块(可视为质点),煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ。
高中物理传送带问题(全面)讲解
一般分类:
1.水平传送带匀速运动
2.水平传送带变速运动 3.斜面形传送带 4.组合传送带
五、分类解析
(三)斜面形传送带 1.传送带匀速向上运动 (1)物体由顶端释放 (2)物体由底端释放 2.传送带匀速向下运动 (1)物体由顶端释放 (2)物体由底端释放
f L=1/2m(v02-v12)
传送带转动时,可能一直减速,也可能先加(减)速后匀速
运动,相对滑动的距离为s f s=1/2m(v02-v22)
s≤L
∴v2≥v1
例5、如图示,传送带与水平面夹角为370 ,并以 v=10m/s运行,在传送带的A端轻轻放一个小物体, 物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5, AB长16米, 求:以下两种情况下物体从A到B所用的时间.
v
30°
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
μmgS cos30°– mgS sin30°= 0- 1/2 mv2
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 = 1/2 mv2=20J
工件重力势能增量为
△EP= mgh = 200J
答案:3 s
[解析] 由牛顿第二定律 μmgcos30°-mgsin30°=ma 解得 a=2.5 m/s2
货物匀加速运动的时间
t1=va=2 s
货物匀加速运动的位移
s1=12at21=12×2.5×22 m=5 m 随后货物做匀速运动,运动位移 s2=L-s1=5 m 匀速运动时间 t2=sv2=1 s 运动的总时间 t=t1+t2=3 s
A
B
高中物理必修一 涉及到传送带问题解析 (含练习解析)
涉及到传送带问题解析【学习目标】能用动力学观点分析解决多传送带问题【要点梳理】要点一、传送带问题的一般解法1.确立研究对象;2.受力分析和运动分析,逐一摩擦力f大小与方向的突变对运动的影响;⑴受力分析:F的突变发生在物体与传送带共速的时刻,可能出现f消失、变向或变为静摩擦力,要注意这个时刻。
⑵运动分析:注意参考系的选择,传送带模型中选地面为参考系;注意判断共速时刻并判断此后物体与带之间的f变化从而判定物体的受力情况,确定物体是匀速运动、匀加速运动还是匀减速运动;注意判断带的长度,临界之前是否滑出传送带。
⑶注意画图分析:准确画出受力分析图、运动草图、v-t图像。
3.由准确受力分析、清楚的运动形式判断,再结合牛顿运动定律和运动学规律求解。
要点二、分析物体在传送带上如何运动的方法1、分析物体在传送带上如何运动和其它情况下分析物体如何运动方法完全一样,但是传送带上的物体受力情况和运动情况也有它自己的特点。
具体方法是:(1)分析物体的受力情况在传送带上的物体主要是分析它是否受到摩擦力、它受到的摩擦力的大小和方向如何、是静摩擦力还是滑动摩擦力。
在受力分析时,正确的理解物体相对于传送带的运动方向,也就是弄清楚站在传送带上看物体向哪个方向运动是至关重要的!因为是否存在物体与传送带的相对运动、相对运动的方向决定着物体是否受到摩擦力和摩擦力的方向。
(2)明确物体运动的初速度分析传送带上物体的初速度时,不但要分析物体对地的初速度的大小和方向,同时要重视分析物体相对于传送带的初速度的大小和方向,这样才能明确物体受到摩擦力的方向和它对地的运动情况。
(3)弄清速度方向和物体所受合力方向之间的关系物体对地的初速度和合外力的方向相同时,做加速运动,相反时做减速运动;同理,物体相对于传送带的初速度与合外力方向相同时,相对做加速运动,方向相反时做减速运动。
2、常见的几种初始情况和运动情况分析(1)物体对地初速度为零,传送带匀速运动,(也就是将物体由静止放在运动的传送带上)物体的受力情况和运动情况如图1所示:其中V是传送带的速度,V10是物体相对于传送带的初速度,f是物体受到的滑动摩擦力,V20是物体对地运动初速度。
高中物理必修一知识点总结传送带问题归类分析
传送带问题归类分析传送带是运送货物的一种省力工具,在装卸运输行业中有着广泛的应用,只要稍加留心,在工厂、车站、机场、装卸码头随处可见繁忙运转的传送带.近年来“无论是平时训练还是高考,均频繁地以传送带为题材命题”,体现了理论联系实际,体现了把物理知识应用于日常生活和生产实际当中.本文收集、整理了传送带相关问题,并从两个视角进行分类剖析:一是从传送带问题的考查目标(即:力与运动情况的分析、能量转化情况的分析)来剖析;二是从传送带的形式来剖析.首先,概括下与传送带有关的知识:(一)传送带分类:(常见的几种传送带模型)1.按放置方向分水平、倾斜和组合三种;2.按转向分顺时针、逆时针转两种;3.按运动状态分匀速、变速两种。
(二)传送带特点:传送带的运动不受滑块的影响,因为滑块的加入,带动传送带的电机要多输出的能量等于滑块机械能的增加量与摩擦生热的和。
(三)受力分析:传送带模型中要注意摩擦力的突变(发生在v物与v带相同的时刻),对于倾斜传送带模型要分析mgsinθ与f的大小与方向。
突变有下面三种:1.滑动摩擦力消失;2.滑动摩擦力突变为静摩擦力;3.滑动摩擦力改变方向;(四)运动分析:1.注意参考系的选择,传送带模型中选择地面为参考系;2.判断共速以后是与传送带保持相对静止作匀速运动呢?还是继续加速运动?3.判断传送带长度——临界之前是否滑出?(五)传送带问题中的功能分析1.功能关系:W F =△E K +△E P +Q 。
传送带的能量流向系统产生的内能、被传送的物体的动能变化,被传送物体势能的增加。
因此,电动机由于传送工件多消耗的电能就包括了工件增加的动能和势能以及摩擦产生的热量。
2.对W F 、Q 的正确理解(a )传送带做的功:W F =F·S 带 功率P=F× v 带 (F 由传送带受力平衡求得) (b )产生的内能:Q=f·S 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E K ,因为摩擦而产生的热量Q 有如下关系:E K =Q=2mv 21传 。
传送带问题归类分析
传送带问题归类分析[问题特点]:传送带问题是高中动力学问题中的难点,它是以真实的物理现象为命题情景,涉及牛顿运动定律、运动学规律、动能定理及能量守恒定律,既能训练学生的科学思维,又能联系科学、生产和生活实际,是高考试题中一种比较常见的题型。
一、问题的分类按传送带放置分水平、倾斜两种;按转动方向分顺时针、逆时针转两种。
二、典例分析例题1:如图所示,水平传送带以v =5 m/s 的恒定速度运动,传送带长L =7.5 m ,今在其左端A 将一m =1 kg 的工件轻轻放在上面,工件被带动,传送到右端B ,已知工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,试求:(g =10 m/s 2)(1)工件经多长时间由A 端传送到B 端?(2)此过程中系统产生多少热量?(3)跟不放物体相比,传送带电机多消耗的电能为多少?受力分析与运动分析:拓展1:若工件以v 0=7 m/s 的速度滑上传送带,工件由A 端到B 端的时间及系统因摩擦而生的热为多少?受力分析与运动分析:拓展2:如图所示,若传送带沿逆时针方向转动,且v =5 m/s ,试分析当工件以初速度v 0=3 m/s 和v 0=7 m/s 时,工件的运动情况,并求出该过程产生的摩擦热。
受力分析与运动分析:归纳总结:传送带以速度v=10 m/s,沿顺时针方向运动,物体m=1 kg,无初速度地放置于A端,它与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,试求:(1)物体由A端运动到B端的时间;(2)系统因摩擦产生的热量。
1、受力分析与运动分析:2、功能关系分析:拓展1:若传送带沿逆时针方向以v=10 m/s的速度匀速转动,结果又如何?受力分析与运动分析:归纳总结:(2)功能关系分析①对系统:W带=Q=②对物体:=ΔE k例题3.如图所示的皮带运输机,现假设皮带上只有一袋水泥。
现将一袋水泥无初速的放在皮带的底端,水泥袋在运行过程中与皮带达到共速,以后上升到最高点。
已知一袋水泥的质量为m,皮带的运动速度为v,皮带斜面的倾斜角为θ,水泥袋的与皮带间的动摩擦因数为μ,传送带的最高点距地面的高度为H,水泥袋从底端运动到顶端的总时间为t,带动运输机的电动机的功率恒为P。
高考力学中的传送带问题归类赏析
高考力学中的传送带问题归类赏析(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①运动学型;②动力学型;③动量守恒型;④图象型.例1. 如图1-1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,经时间t=6s 能传送 到B处,欲用最短时间把工件从A处传到B 处,求传送带的运行速度至少多大. 分析和解答:此题应先分析工件在t=6s 内是任 何种运动,然后作出判断,进而用数学知识来加以处理,使之得出传送带的运行速度至少多大?由题意可知v L t,所以工件在6s 内先匀加速运动,后匀速运动,故有S 1=v21t1①,S 2=v ·t2②.由于t1+t2=t③,S 1+S 2=L④,联立求解①~④得;t1=2s ;v=at 1,a =1m /s 2⑤,若要工件最短时间传送到B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L=21v’t1+v’t2⑥,又∵t1=a v'⑦,t2=t-t1⑧,联立求解⑥~⑧得L=a v'22+v (t-a v')⑨,将⑨式化简得t=a v'v'L 2+⑩,从⑩式看出a L a v'v'L 22=⨯=常量,故当a v'v'L 2=,即时aL v'2=,其t有最小值.因而v=101aL v ⨯⨯==22m/s =4.47m/s .通过解答可知工件一直加速到B所用时间最短. 评析:此题先从工件由匀加速直线运动直至匀速与传送带保持相对静止,从而求出加速度,再由数学知识求得传送带的速度为何值时,其工件由A到B的时间最短,这正是解题的突破口和关键,这是一道立意较新的运动学考题,也是一道典型的数理有机结合的物理题,正达到了考查学生能力的目的.例2. 如图2-1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μ=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v0=300m/s 水平向右的速度正对射入木块并穿出,穿出速度v=50m/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/s 2. (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A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?分析和解答:(1)设子弹第一次射穿木块后的速度为v'(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:mv0-Mv1=mv+Mv',可解得v'=3m/s ,其方向应向右.(2)木块向右滑动中加速度大小为a=μg=5m/s 2,以速度v'=3m/s 向右滑行速度减为零时,所用时间为t1==0.6s ,显然这之前第二颗子弹仍未射出,所以木块向右运动离A点的最大距离S m ==0.9m .(3)木块向右运动到离A点的最大距离之后,经0.4s木块向左作匀加速直线运动,并获得速度 v”,v''=a×0.4=2m/s ,即恰好在与皮带速度相等时第二颗子弹将要射入.注意到这一过图1-1图3-1程中(即第一个1秒内)木块离A点S 1=S m-221)t -a(t 1=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 '=21×a×0.42=0.4m,每一次木块向右离开A点的距离是0.5m .显然,第16颗子弹恰击中木块时,木块离A端的距离是S 2=15×0.5m=7.5m ,第16颗子弹击中木块后,木块再向右运动L-S 2=8.3m -7.5m =0.8m<0.9m ,木块就从右端B滑出.由此推算,在经过16次子弹射击后木块应从B点滑出.评析:子弹打木块是常见的物理模型.但把子弹打木块的模型搬到皮带上进行,增加了趣味性,也增加了题目的难度.此题考查学生掌握动量守恒定律、牛顿运动定律和运动学的基本规律的应用情况,解答此题的关键是要求学生分析物理过程,建立清晰的物理情景,并注意到过程之间的内在联系,弄清过程之间的重复性和周期性.(二)倾斜放置运行的传送带这种传送带是指两皮带轮等大,轴心共面但不在同一水平线上(不等高),传送带将物体在斜面上传送的装置.处理这类问题,同样是先对物体进行受力分析,而判断摩擦力的方向是关键,正确理解题意和挖掘题中隐含条件是解决这类问题的切入点和突破口.这类问题通常分为:运动学型;动力学型;能量守恒型. 例3. 如图3-1所示,传送带与地面倾角θ=37°,从A到B长度为16m ,传送带以v=10m/s 的速率逆时针转动.在传送带上端A无初速地放一个质量为m=0.5kg 的物体,它与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.5.求物体从A运动到B所需时间是多少.(sin37°=0.6) 物体一沿平行传送带向下的滑动摩擦力,物体受力情况如图3-2所示.物体由静止加速,由牛顿第二定律F=ma可知Fx=mgsinθ+f=ma1① Fy=N-mgcosθ=0② f=μN③联立①②③得a1=g(sinθ+μcosθ)④.代入已知条件可得a1=10m/s 2,物体加速至与传送带速度相等所需的时间v=a1t1则t1= 1a v =1s .再由S =m 1at 121210212⨯⨯==5m ,由于μ<tan θ,即μmgcos θ﹤mgsin θ,物体在重力作用下将继续作加速运动,当物体速度大于传送带速度时,传送带给物体一沿平行传送带向上的滑动摩擦力.此时物体受力情况如图3-3所示.再由牛顿第二定律F=ma得:Fx=mgsinθ-f=ma2⑤,Fy=N-mgcosθ=0⑥,f=μN⑦,联立⑤⑥⑦式得a2=g(sinθ-μcosθ)=2m/s 2.设后一阶段物体滑至底端所用时间为t2,由运动学公式可知L-S =22221at vt +,解得t2=1s(t2=-11s 舍去),所以物体由A到B的时间t=t1+t2=2s . 评析:此题主要用来考查学生分析物理过程和物体的受力分析,运用牛顿第二定律和运动学基本规律来解题的能力,这是一道较好的广为采用的经典倾斜放置运行的传送带例题. 例4.(1998上海高考题)某商场安装了一台倾角为θ=30°的自动扶梯,该扶梯在电压为u=380V 的电动机带动下以v=0.4m/s 的恒定速率向斜上方移动,电动机的最大输出功率P =4.9kW.不载人时测得电动机中的电流为I=5A ,若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同,则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为多少?(设人的平均质量m=60kg ,g=10m/s2)分析和解答:这台自动扶梯最多可同时载人数的意义是电梯仍能以v=0.4m/s 的恒定速率运动.依题意应有电动机以最大输出功率工作,且电动机做功有两层含义:一是电梯不载人时自动上升;二是对人做功.由能量转化守恒应有:P总=P人+P出,设乘载人数最多为n,则有P=IU+nmgsinθ·v,n=θmgvsinIUP -=25,即n=25人. 评析:此题主要用来考查学生对能量守恒的掌握情况和对题目所给信息的理解.此题要注意的问题是不管扶梯上是否有人,只要扶梯在运动,就要消耗电功.题中所给空载电流本质就是给定扶梯在运行中要消耗的电能值.另外,扶梯对人做功的过程本身是克服重力做功的过程,其重力功率的意义是P人=nmgsin θ·v,此题从功能角度提示了传送带的问题,的确是一道结合生活实际的好例题,给人学以至用的启示.(三)平斜交接放置运行的传送带这种类型一般可分为两种,一是传送带上仅有一个物体运动,二是传送带上有多个物体运动,解题思路与前面两种相仿,都是从力的观点和能量转化守恒角度去思考,挖掘题中隐含的条件和关键语句,从而找到解题突破口和切入点.例5.(2003年全国理综试题)一传送带装置示意如图5-1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,放置时初速度为零,经传送带运送到D处,D和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 . 每个箱子在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段时的微小滑动). 已知在一段相当长的时间T内,共运送小货箱的数目为N . 这种装置由电动机带动,传送带与轮子间无相对滑动,不计轮轴处的摩擦,求电动机的平均输出功率P.分析和解答:此题是2003年的高考理科综合压轴题,分值为22分.该题将物体的运动,功能关系等知识结合于传送带这一实际情境而融为一体,较好地考查了学生综合运用所学知识去解决物理问题的能力.以地面为参考系(下同),设传送带的运动速度为v0,在水平段运输的过程中,小货箱先在滑动摩擦力作用下作初速度为零的匀加速运动,设这段路程为S ,所用时间为t,加速度为a,则对小货箱有221at S =①,v0=at②,在这段时间内,传送带运动的路程为S 0=v0t③,由①②③式可得S 0=2S ④,用f表示小货箱与传送带之间的摩擦力,则传送带对小货箱做功为W=fs=2021mv ⑤,传送带克服小货箱对它的摩擦力做功为W0=fS 0=2×2021mv =mv02⑥,两者之差就是克服摩擦力做功产生的热量Q=mv02⑦.可见,在小货箱加速运动过程中,小货箱获得的动能与发热量相等.T时间内电动机输出的功为W=PT⑧,此功用于增加小货箱的动能、势能以及克服摩擦力发热,即W=Nmv02+Nmgh+NQ⑨,已知相邻两小货箱的距离为L,所以由题意可知v0T=NL⑩,联立⑦~⑩得gh)T L N (T Nm P +=222.评析:此题是一道用来考查学生综合运用物理知识来分析、推理、建模的物理学科内的综合题,它有较好的区分度和难度,是一道较好的高考题.通过解答,我们可以领悟到,高考试题已由过去的强调知识立意已转化成了能力立意,形成了试题难度不大,但能力要求较高,既能为高校选拔高素质的人才,又能使中学物理教学改革步入良性循环的良好局面.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. 练习:1. 重物A 放在倾斜的皮带传送机上,它和皮带一直相对静止没有打滑,如图所示。
高三物理传送带问题分类解析
传送带问题分类解析传送带是应用比较广泛的一种传送装置,以其为素材的物理题大都具有情景模糊、条件隐蔽、过程复杂的特点。
2003年高考最后一题的传送带问题,让很多考生痛失22分,也使传送带问题成为人民关注的热点。
但不管传送带如何运动,只要我们分析清楚物体所受的摩擦力的大小、方向的变化情况,就不难分析物体的状态变化情况。
因为不同的放置,传送带上物体的受力情况不同,导致运动情况也不同,现将传送带按放置情况分析如下: 下面就此类问题分析总结如下:一、水平传送带问题的变化类型例1.如图,水平传送带两个转动轴轴心相距20m ,正在以v =4.0m/s 的速度匀速传动,某物块儿(可视为质点)与传送带之间的动摩擦因数为0.1,将该物块儿从传送带左端无初速地轻放在传送带上,则经过多长时间物块儿将到达传送带的右端(g =10m/s 2) ?解析:物块放到传送带上后先做匀加速运动,若传送带足够长,匀加速运动到与传送带同速后再与传送带一同向前做匀速运动物块匀加速间g v a v t μ==1=4s 物块匀加速位移2212121gt at s μ===8m ∵20m>8m ∴以后小物块匀速运动 物块匀速运动的时间s m v s s t 3482012=-=-= ∴物块到达传送带又端的时间为:st t 721=+ 例2.(1)题中,若水平传送带两个转动轴心相距为2.0m ,其它条件不变,则将该物体从传送带左端无初速地轻放在传送带上,则经过多长时间物体将到达传送带的右端(g =10m/s 2)? 解析:若平传送带轴心相距2.0m ,则根据上题中计算的结果则2m<8m ,所以物块在两迷的位移内将一直做匀加速运动,因此s g s t 2101.0222=⨯⨯==μ 例3.(1)题中,若提高传送带的速度,可以使物体从传送带的一端传到另一端所用的时间缩短。
为使物体传到另一端所用的时间最短,传送带的最小速度是多少?解析:当物体一直做匀加速运动时,到达传送带另一端所用时间最短,所以传送带最小速度为:s m gs as v /3.620101.0222=⨯⨯⨯===μ变式训练:如图,一物块沿斜面由H 高处由静止滑下,斜面与水平传送带相连处为光滑圆弧,物体滑离传送带后做平抛运动,当传送带静止时,物体恰落在水平地面上的A 点,则下列说法正确的是(BC )。
高考物理——传送带问题专题归类(含答案解析)
传送带问题归类分析传送带是运送货物的一种省力工具,在装卸运输行业中有着广泛的应用,本文收集、整理了传送带相关问题,并从两个视角进行分类剖析:一是从传送带问题的考查目标(即:力与运动情况的分析、能量转化情况的分析)来剖析;二是从传送带的形式来剖析.(一)传送带分类:(常见的几种传送带模型)1.按放置方向分水平、倾斜和组合三种;2.按转向分顺时针、逆时针转两种;3.按运动状态分匀速、变速两种。
(二)传送带特点:传送带的运动不受滑块的影响,因为滑块的加入,带动传送带的电机要多输出的能量等于滑块机械能的增加量与摩擦生热的和。
(三)受力分析:传送带模型中要注意摩擦力的突变(发生在v物与v带相同的时刻),对于倾斜传送带模型要分析mgsinθ与f的大小与方向。
突变有下面三种:1.滑动摩擦力消失;2.滑动摩擦力突变为静摩擦力;3.滑动摩擦力改变方向;(四)运动分析:1.注意参考系的选择,传送带模型中选择地面为参考系;2.判断共速以后是与传送带保持相对静止作匀速运动呢?还是继续加速运动?3.判断传送带长度——临界之前是否滑出?(五)传送带问题中的功能分析1.功能关系:W F=△E K+△E P+Q。
传送带的能量流向系统产生的内能、被传送的物体的动能变化,被传送物体势能的增加。
因此,电动机由于传送工件多消耗的电能就包括了工件增加的动能和势能以及摩擦产生的热量。
2.对W F、Q的正确理解(a )传送带做的功:WF =F·S带 功率P=F× v 带 (F 由传送带受力平衡求得)(b)产生的内能:Q =f·S 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E K ,因为摩擦而产生的热量Q 有如下关系:E K =Q =2mv 21传 。
一对滑动摩擦力做的总功等于机械能转化成热能的值。
而且这个总功在求法上比一般的相互作用力的总功更有特点,一般的一对相互作用力的功为W =f 相s 相对,而在传送带中一对滑动摩擦力的功W =f 相s,其中s 为被传送物体的实际路程,因为一对滑动摩擦力做功的情形是力的大小相等,位移不等(恰好相差一倍),并且一个是正功一个是负功,其代数和是负值,这表明机械能向内能转化,转化的量即是两功差值的绝对值。
高三物理传送带问题专题分析
传送带问题专题分析一、知识概要传送带类分水平、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 传相同的时刻;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 θ与f 的大小与方向。
(2)传送带问题中的功能分析①功能关系:W F =△E K +△E P +Q②对W F 、Q 的正确理解(a )传送带做的功:W F =F ·S 带 功率P=F ×V 带 (F 由传送带受力平衡求得) (b )产生的内能:Q=f ·S 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E K ,因为摩擦而产生的热量Q 有如下关系:E K =Q=2mv 21传 二、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①运动学型;②动力学型;③动量守恒型;④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μ,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v 0,则由机械能守恒得 mgH=½mv 02,0v =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=μmg/m=μg物体离开传送带时的速度为t v 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t v 随后做平抛运动而仍落在Q 点.(当v 02‹2μgL 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,v 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t v v =因而将落在Q 点的右边.(2) 当传送带的速度v 较小, v 则分析物体在传送带上的受力可知,物体f一直做匀减速运动,离开传送带时的速度为tv=因而仍将落在Q点(3)v, 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tv,因而将落在Q点右边(4)v, 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tv,因而将落在Q点的右边.(5)当传送带的速度v=, 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:当传送带的速度v≤时,物体仍将落在Q点;当传送带的速度tv,物体将落在Q点的右边.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A初速地放到传送带上,经时间t=6s能传送到B处,欲用最短时间把工件从A处传到B处,求传送带的运行速度至少多大.解答:由题意可知Ltv〉,所以工件在6s内先匀加速运动,后匀速运动,故有S1=½vt1①,S2=v·t2②.由于t1+t2=t③,S1+S2=L④,联立求解①~④得;t1=2s;v=at1,a=1m/s2⑤,若要工件最短时间传送到B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L=½v’t1+v’t2⑥,又∵t1=/va⑦,t2=t-t1⑧,联立求解⑥~⑧得L=/2va+v(t-/va)⑨,将⑨式化简得t=//2L vav+⑩,从⑩式看出//22L v La av⨯==常量,故当//2L vav=,即/v=因而v=/v===4.47m/s.通过解答可知工件一直加速到B所用时间最短.例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μ=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A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?解答:(1)设子弹第一次射穿木块后的木块的速度为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:mv0-Mv1=mu +Mv1',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a=μg=5m/s 2,以速度v1'=3m/s 向右滑行速度减为零时,所用时间为t1=v 1//a =0.6s ,显然这之前第二颗子弹仍未射出,所以木块向右运动离A点的最大距离S m =S 1=v 1/2/2a =0.9m .(3)木块向右运动到离A点的最大距离之后,经t 2=0.4s木块向左作匀加速直线运动,并获得速度v//,v//=a×0.4=2m/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A点S 1合=S m-()2112a t t -=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 '=½×a×0.42=0.4m,每一次木块向右离开A点的距离是0.5m .显然,第16颗子弹恰击中木块时,木块离A端的距离是S 15合=15×0.5m=7.5m,第16颗子弹击中木块后,木块再向右运动L-S 15合=8.3m -7.5m =0.8m<0.9m ,木块就从右端B滑出.(4)前15颗子弹,每一次打击过程对子弹和木块系统:Q 1=(½mv 02+½Mv 12)-(½mu 2+½Mv 1/2)对子弹与传送带系统:木块右行过程s 右相=S 1+V 1t 1,得Q 2=μmgs 右相木块左行过程:s 左相=v 1t 2-s /,得Q 3=μmg s 左相第16颗子弹击中的过程:对木块0.8=v 1/t 3-½at 32,解得t 3=0.4s,木块与传送带的相对位移为s 3相=v 1t 3+0.8,得Q 4=μmgs 3相全过程产生的热量为Q=15(Q 1+Q 2+Q 3)+(Q 1+Q 4),代入数据得Q=14155.5J例 4.(05江苏)如图所示为车站使用的水平传送带装置的示意图.绷紧的传送带始终保持3.Om /s 的恒定速率运行,传送带的水平部分AB 距水平地面的高度为A=0.45m.现有一行李包(可视为质点)由A 端被传送到B 端,且传送到B 端时没有被及时取下,行李包从B 端水平抛出,不计空气阻力,g 取lOm /s 2(1)若行李包从B 端水平抛出的初速v =3.0m /s ,求它在空中运动的时间和飞出的水平距离;(2)若行李包以v 。
高中物理传送带14种题型
高中物理传送带14种题型高中物理传送带14种题型高中物理学科作为理科三大基础学科之一,在升级转型、转化升华中愈发重要。
作为中学阶段最后一次系统学习物理的机会,高中物理对于学生将来的学习和职业选择都有着深远的影响。
其中,传送带作为物理学中的一个重要知识点,也是高中物理考试的重难点之一,需要高中生深入理解和掌握。
下面,我们将介绍高中物理传送带的14种题型。
第一类:单速传送带运动1. 如果物体和传送带速度大小相同,方向相同,物体相对于传送带的位移为多少?答案:位移为0。
2. 如果物体和传送带速度大小相同,方向不同,物体相对于传送带的位移为多少?答案:位移为速度差乘以时间。
第二类:多速传送带运动3. 如果传送带有两个段落,第一个段落速度为v1,第二个段落速度为v2,物体在两个段落上的运动时间都为t,物体在整个传送带上的位移为多少?答案:位移为v1t + v2t。
4. 如果传送带有两个段落,第一个段落速度为v1,第二个段落速度为v2,物体在两个段落上的运动时间都为t,物体在第二个段落上的位移为多少?答案:在第二个段落上的位移为v2t,物体在第一个段落上的位移为v1t。
第三类:传送带匀加速运动5. 如果物体距离传送带起始点的抛射高度为H,传送带的初始速度为v0,传送带以加速度a匀加速运动,物体从传送带抛出时的初速度为v0,求物体落地时的时间t和水平方向的位移S。
答案:t = (sqrt(H*2/9.8) + sqrt((2H/9.8)+1)*v0)/a, S = (v0 + a*t/2)*t。
6. 如果在上一问的条件下,物体抛出角度为θ,求物体的落点距离传送带的距离。
答案:根据题意计算物体的抛射速度vx和vy,落点距离传送带为vx*t。
第四类:其他传送带问题7. 一个长度为l的物体从静止开始滑动,原地与传送带接触,传送带以常数速度v运动,物体滑下传送带的时间为多少?答案:t = sqrt(2l/g) + l/v。
(完整版)高考物理——传送带问题专题归类(含答案解析)
传送带问题归类分析传送带是运送货物的一种省力工具,在装卸运输行业中有着广泛的应用,本文收集、整理了传送带相关问题,并从两个视角进行分类剖析:一是从传送带问题的考查目标(即:力与运动情况的分析、能量转化情况的分析)来剖析;二是从传送带的形式来剖析.(一)传送带分类:(常见的几种传送带模型)1.按放置方向分水平、倾斜和组合三种;2.按转向分顺时针、逆时针转两种;3.按运动状态分匀速、变速两种。
(二)传送带特点:传送带的运动不受滑块的影响,因为滑块的加入,带动传送带的电机要多输出的能量等于滑块机械能的增加量与摩擦生热的和。
(三)受力分析:传送带模型中要注意摩擦力的突变(发生在v物与v带相同的时刻),对于倾斜传送带模型要分析mgsinθ与f的大小与方向。
突变有下面三种:1.滑动摩擦力消失;2.滑动摩擦力突变为静摩擦力;3.滑动摩擦力改变方向;(四)运动分析:1.注意参考系的选择,传送带模型中选择地面为参考系;2.判断共速以后是与传送带保持相对静止作匀速运动呢?还是继续加速运动?3.判断传送带长度——临界之前是否滑出?(五)传送带问题中的功能分析1.功能关系:W F=△E K+△E P+Q。
传送带的能量流向系统产生的内能、被传送的物体的动能变化,被传送物体势能的增加。
因此,电动机由于传送工件多消耗的电能就包括了工件增加的动能和势能以及摩擦产生的热量。
2.对W F 、Q 的正确理解(a )传送带做的功:W F =F·S 带 功率P=F× v 带 (F 由传送带受力平衡求得) (b )产生的内能:Q=f·S 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E K ,因为摩擦而产生的热量Q 有如下关系:E K =Q=2mv 21传 。
一对滑动摩擦力做的总功等于机械能转化成热能的值。
而且这个总功在求法上比一般的相互作用力的总功更有特点,一般的一对相互作用力的功为W =f 相s 相对,而在传送带中一对滑动摩擦力的功W =f 相s ,其中s 为被传送物体的实际路程,因为一对滑动摩擦力做功的情形是力的大小相等,位移不等(恰好相差一倍),并且一个是正功一个是负功,其代数和是负值,这表明机械能向内能转化,转化的量即是两功差值的绝对值。
传送带问题高一物理知识点
传送带问题高一物理知识点传送带问题传送带是一种常见的运输工具,广泛应用于各个领域。
在物理学中,传送带问题是经典的高一物理知识点之一。
本文将详细介绍传送带问题的相关知识和解决方法。
一、传送带的基本原理传送带是由两个或多个滚筒组成的机械装置,可用于将物体从一个地方运输到另一个地方。
其基本原理是利用滚筒的转动带动输送带上的物体进行运动。
传送带除了可以承载物体外,还具备传递动能和传递力的功能。
二、传送带速度的计算方法传送带的速度是指单位时间内物体在传送带上的位移。
计算传送带速度的方法主要有两种:线速度和角速度。
1. 线速度:传送带的线速度是指传送带上物体的位移速度。
通常使用公式 V = S/t 来计算,其中 V 表示线速度,S 表示物体在传送带上的位移,t 表示时间。
2. 角速度:传送带的角速度是指传送带滚筒的转动速度。
通常使用公式ω = Δθ/Δt 来计算,其中ω表示角速度,Δθ表示滚筒转过的角度,Δt表示时间。
三、传送带问题的解决方法传送带问题常见的解决方法有两种,即速度分析法和加速度分析法。
根据问题的具体情况,选择合适的方法进行解答。
1. 速度分析法:该方法适用于传送带上物体的匀速运动问题。
根据传送带的速度和物体在传送带上的位移关系,可以求解物体的速度、传送带的速度或物体相对于传送带的速度。
2. 加速度分析法:该方法适用于传送带上物体的变速运动问题。
根据传送带的速度、物体的加速度和时间的关系,可以求解物体的速度、传送带的速度或物体相对于传送带的速度。
四、传送带问题的应用举例传送带问题在实际应用中有广泛的应用,下面以几个例子来说明其应用场景。
1. 包裹分拣系统:快递包裹在分拣中心通过传送带进行自动分拣和运输,根据包裹的目的地和重量,通过计算传送带的速度和加速度实现自动分拣。
2. 生产线输送系统:在工厂的生产线上,传送带用于将物料从一个工位运送到另一个工位,通过控制传送带的速度和加速度,实现物料的有序流动和生产效率的提升。
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传 送 带 问 题 分类 解析传送带是运送货物的一种省力工具,在装卸运输行业中有着广泛的应用,只要稍加留心,在工厂、车站、机场、装卸码头随处可见繁忙运转的传送带.近年来“无论是平时训练还是高考,均频繁地以传送带为题材命题”,体现了理论联系实际,体现了把物理知识应用于日常生活和生产实际当中.本文收集、整理了传送带相关问题,并从两个视角进行分类剖析:一是从传送带问题的考查目标(即:力与运动情况的分析、能量转化情况的分析)来剖析;二是从传送带的形式来剖析.一、传送带问题中力与运动情况分析传送带的试题以力和运动的关系为多见,有水平方向的,有倾斜方向的,也有水平和倾斜两个方向相结合的,还有变形的传送带.在处理传送带上的力和运动的关系时,有依据物体的受力情况,判断物体的运动性质;也有依据物体的运动性质,去求解物体的受力情况.1、水平传送带上的力与运动情况分析例1 水平传送带被广泛地应用于车站、码头,工厂、车间。
如图所示为水平传送带装置示意图,绷紧的传送带AB 始终保持v 0=2 m/s 的恒定速率运行,一质量为m 的工件无初速度地放在A 处,传送带对工件的滑动摩擦力使工件开始做匀加速直线运动,设工件与传送带间的动摩擦因数为μ=0.2 ,AB 的之间距离为L =10m ,g 取10m/s 2 .求工件从A 处运动到B 处所用的时间.分析 工件无初速度地放在传送带上,由于传送带以2 m/s 的恒定速度匀速运动,工件在传送带上受到传送带给予的滑动摩擦力作用做匀加速运动,当工件加速到与传送带速度相等时,如果工件没有滑离传送带,工件在传送带上再不相对滑动,两者一起做匀速运动.解答 设工件做加速运动的加速度为a ,加速的时间为t 1 ,加速运动的位移为l ,根据牛顿第二定律,有:μmg=ma代入数据可得:a =2 m/s 2工件加速运动的时间t 1=av 0 代入数据可得: t 1=1s此过程工件发生的位移l =12at 12代入数据可得:l =1m由于l <L ,所以工件没有滑离传送带设工件随传送带匀速运动的时间为t 2 ,则t 2=v l L 代入数据可得:t 2=4.5s所以工件从A 处运动到B 处的总时间t =t 1+t 2=5.5 s点评 这是一道传送带以恒定速度运转,而被运送的工件初速度为0的实际问题,解决这类问题首先要对被运送的工件进行受力分析,由工件的受力情况判断出工件的运动性质,然后根据运动性质求解待求物理量。
一般情况下,工件在传送带上有两种运动形式,一是匀加速运动,二是匀速运动。
从匀加速运动到匀速运动过程中,往往要对工件在传送带上做加速运动结束时是否滑离传送带作出判断,如果已经滑离传送带,则工件不存在匀速运动阶段,如果没有滑离,则工件将与传送带一起做匀速运动.可见工件是否滑离传送带的判断是不能忽视的.例2: 如图甲所示为车站使用的水平传送带的模型,传送带长L =8m ,以速度v =4m/s 沿顺时针方向匀速转动,现有一个质量为m =10kg 的旅行包以速度v 0=10m/s 的初速度水平地滑上水平传送带.已知旅行包与皮带间的动摩擦因数为μ=0.6 ,则旅行包从传送带的A 端到B 端所需要的时间是多少?(g =10m/s 2 ,且可将旅行包视为质点.)分析 旅行包受力情况如图乙所示,旅行包受到自身重力mg 、方向竖直向下,传送带给予的支持力F N 、方向竖直向上,传送带对旅行包的滑动摩擦力、方向水平向左;由受力图可知,旅行包水平滑上传送带后将做初速度为v 0=10m/s 的匀减速运动;由于传送带以速度v =4m/s 匀速运动,所以只要旅行包不滑离传送带,总有旅行包和传送带的速度达到相等时刻,此时,旅行包便与传送带一起做匀速运动.图 甲图 乙解答 设旅行包在传送带上做匀加速运动的时间为t 1 ,即经过t 1时间,旅行包的速度达到v =4m/s ,由牛顿第二定律,有:μmg=ma代入数据可得:a =6 m/s 2t 1=av v -0 代入数据可得:t =1s此时旅行包通过的位移为s 1 ,由匀加速运动的规律,有 s 1=gv v μ2220-=7 m 代入数据可得:s 1=7 m <L可知在匀加速运动阶段,旅行包没有滑离传送带,此后旅行包与传送带一起做匀速运动,设做匀速运动的时间为t 2 ,则t 2=vs L 1- 代入数据可得:t =0.25 s故:旅行包在传送带上运动的时间为t =t 1+t 2=1.25 s点评 例2与例1最大的区别是被运送的物体的初速度比传送带运动的速度要大得多,这一题设条件的变化,直接影响到工件在传送带上所受的滑动摩擦力的方向,此时摩擦力所起到的作用不是例1中使物体加速,而是使物体减速.显而易见初始运动情况会影响受力情况,进而影响后来的运动情况. 例3、(2005年卷35) 如图所示为车站使用的水平传送带装置的示意图,绷紧的传送带始终保持3.0m /s 的恒定速率运行,传送带的水平部分AB 距水平地面的高度为h=0.45m.现有一行包(可视为质点)由A 端被传送到B 端,且传送到B 端时没有被及时取下,行包从B 端水平抛出,不计空气阻力,g 取l 0 m/s 2(1) 若行包从B 端水平抛出的初速v =3.0m /s ,求它在空中运动的时间和飞出的水平距离;(2) 若行包以v 0=1.0m /s 的初速从A 端向右滑行, 包与传送带间的动摩擦因数μ=0.20,要使它从B 端飞出的水平距离等于(1)中所 求的水平距离,求传送带的长度L 应满足的条件?(1)设行包在空中运动时间为t ,飞出的水平距 离为s ,则h=1/2 gt 2 ① s =v t ②代入数据得:t =0.3s ③ s =0.9m ④(2)设行包的质量为m ,与传送带相对运动时的加速度为a ,则滑动摩擦力 ⑤代入数据得:a =2.0m/s 2 ⑥要使行包从B 端飞出的水平距离等于(1)中所求水平距离,行包从B 端飞出的水平抛出的初速度v=3.0m/s设行被加速到时通过的距离为s 0,则2as 0 =v 2-v 02 ⑦代入数据得 s 0=2.0m ⑧故传送带的长度L 应满足的条件为:L ≥2.0mF mg ma μ==例4(2006年全国理综I 第24题)一水平的浅色长传送带上放置一煤块(可视为质点),煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ。
初始时,传送带与煤块都是静止的。
现让传送带以恒定的加速度a 0开始运动,当其速度达到v 0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了一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动。
求此黑色痕迹的长度.解法1 力和运动的观点根据“传送带上有黑色痕迹”可知,煤块与传送带之间发生了相对滑动,煤块的加速度a 小于传送带的加速度a 0。
根据牛顿第二定律,可得g a μ= ①设经历时间t ,传送带由静止开始加速到速度等于v 0,煤块则由静止加速到v ,有t a v 00= ②at v = ③由于0a a <,故0v v <,煤块继续受到滑动摩擦力的作用。
再经过时间t ',煤块的速度由v 增加到v 0,有t a v v '+=0 ④此后,煤块与传送带运动速度相同,相对于传送带不再滑动,不再产生新的痕迹.设在煤块的速度从0增加到v 0的整个过程中,传送带和煤块移动的距离分别为s 0和s ,有t v t a s '+=020021 ⑤ av s 220= ⑥ 传送带上留下的黑色痕迹的长度s s l -=0 ⑦由以上各式得ga g a v l 00202)(μμ-= ⑧ 解法2 v t -图象法作出煤块、传送带的v t -图线如图所示,图中标斜线的三角形的面积,即为煤块相对于传送带的位移,也即传送带上留下的黑色痕迹的长度.012l v t =⋅∆ ①000v v t g a μ∆=- ② 由①②解得2000()2v a g l a g μμ-= ③点评 本题中的传送带不是以恒定的速度运转,而是以恒定的加速度开始运动,由于传送带的和煤块的速度不等,所以煤块在传送带上也做加速运动,但题目隐含了起始段煤块的加速度小于传送带的加速度,由于两个加速度大小不一样,所以煤块在传送带上的运动要比以上两例复杂。
解题的关键是弄清题中所求“传送带上留下的黑色痕迹的长度”实为煤块相对于传送带的位移.审清题意,选好研究对象,分析清楚物理过程,在此基础上,可从不同的角度来解答.解法一运用力和运动的观点,属常规解法;解法二则运用速度图象,直观简捷,甚至可一步写出解题结果.本题取材于生活实际,以“力和运动的关系”的知识为载体,着眼于考查学生的理解能力、推理能力、综合分析能力、建立理想化模型用来解决实际问题能力。
可见本题很好地考查了考生的物理素养和学以致用的能力,堪称一道联系实际且立意高的好题.2、倾斜传送带上的力与运动情况分析例4.如图所示,传送带与水平方向夹37°角,AB 长为L =16m 的传送带以恒定速度v =10m/s 运动,在传送带上端A 处无初速释放质量为m =0.5kg 的物块,物块与带面间的动摩擦因数μ=0.5,求:(1)当传送带顺时针转动时,物块从A 到B 所经历的时间为多少?(2)当传送带逆时针转动时,物块从A 到B 所经历的时间为多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g =10 m/s 2).分析 (1)当传送带顺时针转动时, 传送带相对物块向上运动,故传送带受到物块t 00v 0μg的摩擦力沿传送带向下,物块受传送带的摩擦力方向向上,由于mgsin37°>μmgcos37°,故物块向下作初速度为0的匀加速运动直到B 处.(2)当传送带逆时针转动时,初速度为0的物块放上传送带时,由于传送带相对物块向下运动,传送带受到物块的摩擦力方向沿传送带向上,物块受到的摩擦力方向沿传送带向下,物块先做加速度为a 1的匀加速运动,当速度达到10m/s 后,因沿传送带向下的重力分力mgsin37°>μmgcos37°(沿传送带向上的摩擦力), 故后一阶段物块在传送带上仍然做匀加速运动,但加速度的大小与前一段不同.解析 (1) 当传送带顺时针转动时,设物块的加速度为a ,物块受到传送带给予的滑动摩擦力μmgcos37°方向沿斜面向上且小于物块重力的分力mg sin37°,根据牛顿第二定律,有:mg sin37°- μmgcos37°=ma代入数据可得: a =2 m/s 2物块在传送带上做加速度为a =2 m/s 2的匀加速运动,设运动时间为t ,t =aL 2 代入数据可得:t =4s(2)物块放上传送带的开始的一段时间受力情况如图甲所示,前一阶段物块作初速为0的匀加速运动,设加速度为a 1 ,由牛顿第二定律,有mgsin37°+μmgcos37°=ma 1 ,解得:a 1 =10m/s 2,设物块加速时间为t 1 ,则t 1 =1a v , 解得:t 1=1s因位移s 1=21121t a =5m <16m ,说明物块仍然在传送带上. 设后一阶段物块的加速度为a 2, 当物块速度大于传送带速度时,其受力情况如图乙所示. 由牛顿第二定律,有:mg sin37°- μmgcos37°=ma 2 ,解得a 2=2m/s 2 ,设后阶段物块下滑到底端所用的时间为t 2.由L -s =v t 2+a 2t 22/2,解得t2=1s另一解-11s 不合题意舍去.所以物块从A到B的时间为:t=t1+t2=2s点评解答本题的关键是分析摩擦力的方向,以及摩擦力向上和向下的条件。