滑块、传送带模型分析(带答案)

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(完整版)高中物理传送带模型(解析版)

送带模型1.模型特征(1)水平传送带模型项目图示滑块可能的运动情况情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景2(1)v0>v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速(2)v0<v时，可能一直加速，也可能先加速再匀速情景3(1)传送带较短时，滑块一直减速达到左端(2)传送带较长时，滑块还要被传送带传回右端。

其中v0>v返回时速度为v，当v0<v返回时速度为v0(2)倾斜传送带模型项目图示滑块可能的运动情况情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景2(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(3)可能先以a1加速后以a2加速情景3(1)可能一直加速(2)可能一直匀速(3)可能先加速后匀速(4)可能先减速后匀速(5)可能先以a1加速后以a2加速(6)可能一直减速情景4(1)可能一直加速(2)可能一直匀速(3)可能先减速后反向加速(4)可能一直减速2. 注意事项（1）传送带模型中要注意摩擦力的突变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（2）传送带与物体运动的牵制。

牛顿第二定律中a 是物体对地加速度，运动学公式中S 是物体对地的位移，这一点必须明确。

（3）分析问题的思路：初始条件→相对运动→判断滑动摩擦力的大小和方向→分析出物体受的合外力和加速度大小和方向→由物体速度变化再分析相对运动来判断以后的受力及运动状态的改变。

【典例1】如图所示，传送带的水平部分长为L ，运动速率恒为v ，在其左端无初速放上木块，若木块与传送带间的动摩擦因数为μ，则木块从左到右的运动时间可能是( )A.L v ＋v 2μgB.L vC.2L μgD.2L v【答案】 ACD【典例2】如图所示，倾角为37°，长为l ＝16 m 的传送带，转动速度为v ＝10 m/s ，动摩擦因数μ＝0.5，在传送带顶端A 处无初速度地释放一个质量为m ＝0.5 kg 的物体．已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g ＝10 m/s 2.求：(1)传送带顺时针转动时，物体从顶端A 滑到底端B 的时间； (2)传送带逆时针转动时，物体从顶端A 滑到底端B 的时间．【答案】 (1)4 s (2)2 s【典例3】如图所示，与水平面成θ＝30°的传送带正以v ＝3 m/s 的速度匀速运行，A 、B 两端相距l ＝13.5 m 。

(完整版)高中物理传送带模型(解析版)

牛顿第二定律中a 是物体对地加速度，运动学公式中S 是物体对地的位移，这一点必须明确。

高中物理难点分类解析滑块与传送带模型问题(经典)

滑块—木板模型例1如图1所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m的物块A和木板B，A、B间的最大静摩擦力为μmg，现用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度运动，求拉力F的最大值。

分析：为防止运动过程中A落后于B（A不受拉力F的直接作用，靠A、B间的静摩擦力加速），A、B一起加速的最大加速度由A决定。

解答：物块A能获得的最大加速度为：．∴A、B 一起加速运动时，拉力F的最大值为：．变式1例1中若拉力F作用在A上呢如图2所示。

解答：木板B能获得的最大加速度为：。

∴A、B一起加速运动时，拉力F的最大值为：．变式2在变式1的基础上再改为：B与水平面间的动摩擦因数为（认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力），使A、B以同一加速度运动，求拉力F的最大值。

解答：木板B能获得的最大加速度为：，设A、B一起加速运动时，拉力F的最大值为F m，则：解得：《例2 如图3所示，质量M=8kg的小车放在光滑的水平面上，在小车右端加一水平恒力F，F=8N，当小车速度达到1．5m/s时，在小车的前端轻轻放上一大小不计、质量m=2kg的物体，物体与小车间的动摩擦因数μ=0．2，小车足够长，求物体从放在小车上开始经t=1．5s通过的位移大小。

（g 取10m/s2）解答：物体放上后先加速：a1=μg=2m/s2，此时小车的加速度为：，当小车与物体达到共同速度时：v共=a1t1=v0+a2t1，解得：t1=1s ，v共=2m/s，以后物体与小车相对静止：（∵，物体不会落后于小车）物体在t=1．5s内通过的位移为：s=a1t12+v共（t－t1）+ a3（t－t1）2=2．1m练习1如图4所示，在水平面上静止着两个质量均为m=1kg、长度均为L=1．5m的木板A和B，A、B 间距s=6m，在A的最左端静止着一个质量为M=2kg的小滑块C，A、B与C之间的动摩擦因数为μ1=0．2，A、B与水平地面之间的动摩擦因数为μ2=0．1。

最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力。

牛顿运动定律之滑块与传送带问题(含解析)

牛顿运动定律滑块与传送带专题一“滑块—滑板”模型1．模型特点上、下叠放两个物体，在摩擦力的相互作用下两物体发生相对滑动．2．两种位移关系滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和滑板同向运动，位移之差等于板长；反向运动时，位移之和等于板长．3．解题思路处理此类问题，必须弄清滑块和滑板的加速度、速度、位移等关系．(1) 加速度关系如果滑块和滑板之间没有发生相对运动，可以用“整体法”求出它们一起运动的加速度；如果滑块和滑板之间发生相对运动，应采用“隔离法”分别求出滑块和滑板的加速度．应注意找出滑块和滑板之间是否发生相对运动等隐含的条件．(2) 速度关系滑块和滑板之间发生相对运动时，分析速度关系，从而确定滑块受到的摩擦力的方向．应注意当滑块和滑板的速度相同时，摩擦力会发生突变的情况．(3) 位移关系滑块和滑板叠放在一起运动时，应仔细分析滑块和滑板的运动过程，认清对地位移和相对位移之间的关系．这些关系就是解题过程中列方程所必需的关系，各种关系找到了，自然也就容易列出所需要的方程了．例一、如图，两个滑块A和B的质量分别为m A＝1 kg和m B＝5 kg，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为μ1＝0.5；木板的质量为m＝4 kg，与地面间的动摩擦因数为μ2＝0.1.某时刻A、B两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v0＝3 m/s.A、B相遇时，A与木板恰好相对静止．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g＝10 m/s2.求：(1)B与木板相对静止时，木板的速度；(2)A、B开始运动时，两者之间的距离．解析：(1)滑块A和B在木板上滑动时，木板也在地面上滑动．设A、B和木板所受的摩擦力大小分别为F f1、F f2和F f3，A和B相对于地面的加速度大小分别为a A和a B，木板相对于地面的加速度大小为a1，在物块B与木板达到共同速度前有F f1＝μ1m A g ①F f2＝μ1m B g ②F f3＝μ2(m＋m A＋m B)g ③由牛顿第二定律得F f1＝m A a A ④F f2＝m B a B ⑤F f2－F f1－F f3＝ma1 ⑥设在t1时刻，B与木板达到共同速度，其大小为v1，由运动学公式有v1＝v0－a B t1 ⑦v1＝a1t1 ⑧联立①②③④⑤⑥⑦⑧式，代入已知数据得v1＝1 m/s，方向与B的初速度方向相同⑨(2)在t1时间间隔内，B相对于地面移动的距离为s B＝v0t1－12a B t21⑩设在B与木板达到共同速度v1后，木板的加速度大小为a2，对于B与木板组成的体系，由牛顿第二定律有F f1＋F f3＝(m B＋m)a2 ⑪由①②④⑤式知，a A＝a B；再由⑦⑧式知，B与木板达到共同速度时，A的速度大小也为v1，但运动方向与木板相反．由题意知，A和B相遇时，A与木板的速度相同，设其大小为v2，设A的速度大小从v1变到v2所用的时间为t2，则由运动学公式，对木板有v2＝v1－a2t2 ⑫对A有v2＝－v1＋a A t2 ⑬在t2时间间隔内，B(以及木板)相对地面移动的距离为s1＝v1t2－12a2t22⑭在(t1＋t2)时间间隔内，A相对地面移动的距离为s A＝v0(t1＋t2)－12a A(t1＋t2)2 ⑮A和B相遇时，A与木板的速度也恰好相同，因此A和B开始运动时，两者之间的距离为s0＝s A＋s1＋s B ⑯联立以上各式，并代入数据得s0＝1.9 m.(也可用如图所示的速度－时间图线求解)答案：(1)1 m/s方向与B的初速度方向相同(2)1.9 m【题后反思】求解“滑块—滑板”模型问题的方法技巧(1)弄清各物体初态对地的运动和相对运动(或相对运动趋势)，根据相对运动(或相对运动趋势)情况，确定物体间的摩擦力方向．(2)正确地对各物体进行受力分析，并根据牛顿第二定律确定各物体的加速度，结合加速度和速度的方向关系确定物体的运动情况．(3)速度相等是这类问题的临界点，此时往往意味着物体间的相对位移最大，物体的受力和运动情况可能发生突变．跟踪练习1. (水平面光滑的“滑块—滑板”模型)如图所示，质量M＝8 kg的小车静止在光滑水平面上，在小车右端施加一水平拉力F＝8 N．当小车速度达到1.5 m/s 时，在小车的右端由静止轻放一大小不计、质量m＝2 kg的物体，物体与小车间的动摩擦因数μ＝0.2，小车足够长．从物体放上小车开始经t＝1.5 s 的时间，物体相对地面的位移为(g取10 m/s2)()A．1 m B．2.1 mC．2.25 m D．3.1 m解析：选B．放上物体后，物体的加速度a1＝μg＝2 m/s2，小车的加速度：a2＝F－μmgM＝0.5 m/s2，物体的速度达到与小车共速的时间为t1，则a1t1＝v0＋a2t1，解得t1＝1 s；此过程中物体的位移：s1＝12a1t21＝1 m；共同速度为v＝a1t1＝2 m/s；当物体与小车相对静止时，共同加速度为a＝FM＋m＝0.8 m/s2，再运动0.5 s的位移s2＝vt′＋12at′2＝1.1 m，故从物体放上小车开始的1.5 s时间内，物体相对地面的位移为1 m＋1.1 m＝2.1 m，选项B正确．2. (水平面粗糙的“滑块—滑板”模型)如图所示，一长木板在水平地面上运动，在某时刻(t＝0)将一相对于地面静止的物块轻放到木板上．已知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上．在物块放到木板上之后，木板运动的速度—时间图象可能是图中的()解析：选A．放上小物块后，长木板受到小物块施加的向左的滑动摩擦力和地面向左的滑动摩擦力，在两力的共同作用下减速，小物块受到向右的滑动摩擦力作用，做匀加速运动，当两者速度相等后，可能以共同的加速度一起减速，直至速度为零，共同减速时的加速度小于两者相对运动时木板的加速度，故A 正确，B、C错误；由于水平面有摩擦，故两者不可能一起匀速运动，D错误．3．(多个板块的组合模型)如图所示，两木板A、B并排放在地面上，A左端放一小滑块，滑块在F＝6 N的水平力作用下由静止开始向右运动．已知木板A、B长度均为l＝1 m，木板A的质量m A＝3 kg，小滑块及木板B的质量均为m＝1 kg，小滑块与木板A、B间的动摩擦因数均为μ1＝0.4，木板A、B与地面间的动摩擦因数均为μ2＝0.1，重力加速度g＝10 m/s2.求：(1)小滑块在木板A上运动的时间；(2)木板B获得的最大速度．解析：(1)小滑块对木板A的摩擦力F f1＝μ1mg＝4 N，木板A与B整体受到地面的最大静摩擦力F f2＝μ2(2m＋m A)g＝5 N.F f1＜F f2，小滑块滑上木板A后，木板A保持静止设小滑块滑动的加速度为a1，则：F－μ1mg＝ma1，l＝12a1t21，解得：t1＝1 s.(2)设小滑块滑上B时，小滑块速度为v1，B的加速度为a2，经过时间t2滑块与B脱离，滑块的位移为x块，B的位移为x B，B的最大速度为v B，则：μ1mg－2μ2mg＝ma2，v B＝a2t2，x B＝12a2t22，v1＝a1t1，x块＝v1t2＋12a1t22，x块－x B＝l，联立以上各式可得：v B＝1 m/s.答案：(1)1 s(2)1 m/s4．(斜面上的“滑块—滑板”问题)如图所示，在足够长的光滑固定斜面底端放置一个长度L＝2 m、质量M＝4 kg 的木板，木板的最上端放置一质量m＝1 kg 的小物块(可视为质点)．现沿斜面向上对木板施加一个外力F使其由静止开始向上做匀加速直线运动．已知斜面倾角θ＝30°，物块和木板间的动摩擦因数μ＝3 2，g取10 m/s2.(1)当外力F＝30 N时，物块和木板保持相对静止，求二者共同运动的加速度大小；(2)当外力F＝53.5 N时，物块和木板之间将会相对滑动，则二者完全分离时的速度各为多大？解析：(1)物块和木板共同运动时，分析整体的受力情况，由牛顿第二定律得F－(M＋m)g sin θ＝(M＋m)a解得a＝1 m/s2.(2)设木板和物块的加速度分别为a1、a2，二者完全分离的时间为t，分离时速度分别为v1、v2，分析木板和物块的受力情况，由牛顿第二定律可得F－Mg sin θ－μmg cos θ＝Ma1μmg cos θ－mg sin θ＝ma2又L＝12(a1－a2)t2v1＝a1tv2＝a2t联立解得v1＝6.5 m/s，v2＝2.5 m/s. 答案：(1)1 m/s2(2)6.5 m/s 2.5 m/s二、传送带模型（一）、水平传送带问题1．情景特点分析项目图示滑块可能的运动情况情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景2(1)v0＞v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速(2)v0＜v时，可能一直加速，也可能先加速再匀速情景3(1)传送带较短时，滑块一直减速达到左端(2)传送带较长时，滑块还要被传送带传回右端．其中v0＞v返回时速度为v，当v0＜v返回时速度为v0水平传送带问题：求解关键在于对物体所受摩擦力进行正确的分析判断．物体的速度与传送带速度相等的时刻摩擦力发生突变．例1、水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，如图所示为一水平传送带装置示意图．紧绷的传送带AB始终保持恒定的速率v＝1 m/s运行，一质量为m＝4 kg的行李无初速度地放在A处，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动．设行李与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，A、B间的距离L＝2 m，g取10 m/s2.(1)求行李刚开始运动时所受滑动摩擦力的大小与加速度的大小；(2)求行李做匀加速直线运动的时间；(3)如果提高传送带的运行速率，行李就能被较快地传送到B处，求行李从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率．解析：(1)行李所受滑动摩擦力大小F f＝μmg＝0.1×4×10 N＝4 N，根据牛顿第二定律得F f＝ma，加速度大小a＝μg＝0.1×10 m/s2＝1 m/s2.(2)行李达到与传送带相同速率后不再加速，则v＝at1，得t1＝va＝11s＝1 s.(3)行李始终匀加速运行时，所需时间最短，加速度大小仍为a＝1 m/s2，当行李到达右端时，有v2min＝2aL，得v min＝2aL＝2×1×2 m/s＝2 m/s，所以传送带对应的最小运行速率为2 m/s.由v min＝at min得行李最短运行时间t min＝v mina＝21s＝2 s.答案：(1)4 N 1 m/s2(2)1 s(3)2 s 2 m/s（二）倾斜传送带问题1．情景特点分析项目图示滑块可能的运动情况情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景2(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(3)可能先以a1加速后以a2加速2.解题的关键在于分析清楚物体与传送带的相对运动情况，从而确定物体所受摩擦力的大小和方向．当物体速度与传送带速度相等时，物体所受摩擦力可能发生突变．例2、如图所示为货场使用的传送带的模型，传送带倾斜放置，与水平面夹角为θ＝37°，传送带AB足够长，传送皮带轮以大小为v＝2 m/s的恒定速率顺时针转动．一包货物以v0＝12 m/s的初速度从A端滑上倾斜传送带，若货物与皮带之间的动摩擦因数μ＝0.5，且可将货物视为质点．(1)求货物刚滑上传送带时加速度为多大？(2)经过多长时间货物的速度和传送带的速度相同？这时货物相对于地面运动了多远？(3)从货物滑上传送带开始计时，货物再次滑回A端共用了多少时间？(g＝10 m/s2，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)解析：(1)设货物刚滑上传送带时加速度大小为a1，货物受力如图所示：根据牛顿第二定律得沿传送带方向：mg sin θ＋F f＝ma1，垂直传送带方向：mg cos θ＝F N，又F f＝μF N由以上三式得：a1＝g(sin θ＋μcos θ)＝10×(0.6＋0.5×0.8) m/s2＝10 m/s2，方向沿传送带向下．(2)货物速度从v0减至传送带速度v所用时间设为t1，位移设为x1，则有：t1＝v－v0－a1＝1 s，x1＝v0＋v2t1＝7 m.(3)当货物速度与传送带速度相等时，由于mg sin θ＞μmg cos θ，此后货物所受摩擦力沿传送带向上，设货物加速度大小为a2，则有mg sin θ－μmg cos θ＝ma2，得：a2＝g(sin θ－μcos θ)＝2 m/s2，方向沿传送带向下．设货物再经时间t2，速度减为零，则t2＝0－v－a2＝1 s.沿传送带向上滑的位移x2＝v＋02t2＝1 m，则货物上滑的总距离为x＝x1＋x2＝8 m.货物到达最高点后将沿传送带匀加速下滑，下滑加速度大小等于a2.设下滑时间为t3，则x＝12a2t23，代入解得t3＝2 2 s.所以货物从A端滑上传送带到再次滑回A端的总时间为t＝t1＋t2＋t3＝(2＋22) s.答案：(1)10 m/s2，方向沿传送带向下(2)1 s7 m(3)(2＋22) s【总结提升】解答传送带问题应注意的事项(1)比较物块和传送带的初速度情况，分析物块所受摩擦力的大小和方向，其主要目的是得到物块的加速度．(2)关注速度相等这个特殊时刻，水平传送带中两者一块匀速运动，而倾斜传送带需判断μ与tan θ的关系才能决定物块以后的运动．(3)得出运动过程中两者相对位移情况，以后在求解摩擦力做功时有很大作用．跟踪练习1.(物块初速度不为零的倾斜传送带模型)(多选)如图所示，倾斜的传送带顺时针匀速转动，一物块从传送带上端A滑上传送带，滑上时速率为v1，传送带的速率为v2，且v2＞v1.不计空气阻力，动摩擦因数一定．关于物块离开传送带的速率v和位置，下面哪个是可能的()A．从下端B离开，v＞v1B．从下端B离开，v＜v1C．从上端A离开，v＝v1D．从上端A离开，v＜v1解析：选ABC．物块从A端滑上传送带，在传送带上必先相对传送带向下运动，由于不确定物块与传送带间的摩擦力和物块的重力沿传送带下滑分力的大小关系和传送带的长度，若能从A端离开，由运动的对称性可知，必有v＝v1，即选项C正确，D错误；若从B端离开，当摩擦力大于重力的分力时，则v＜v1，选项B正确；当摩擦力小于重力的分力时，则v＞v1，选项A正确；当摩擦力和重力的分力相等时，物块一直做匀速直线运动，v＝v1，故本题应选A、B、C．2. (物块初速度为零的倾斜传送带模型)如图所示，传送带AB的长度为L＝16 m，与水平面的夹角θ＝37°，传送带以速度v0＝10 m/s匀速运动，方向如图中箭头所示．在传送带最上端A处无初速度地放一个质量m＝0.5 kg的小物体(可视为质点)，它与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.5.g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：(1)物体从A运动到底端B所用的时间；(2)物体与传送带的相对位移大小．解析：(1)开始阶段，设物体的加速度为a1，由牛顿第二定律有mg sin θ＋μmg cos θ＝ma1，解得a1＝10 m/s2.物体加速到与传送带的速度相等时的位移为：x1＝v202a＝5 m<16 m，即物体加速到10 m/s时，未达到B点，其时间t1＝v0a1＝1 s.由于mg sin θ＝3 N>μmg cos θ＝2 N，所以物体将继续做加速运动．设物体的加速度为a2，经历的时间为t2，由牛顿第二定律有mg sin θ－μmg cos θ＝ma2，解得a2＝2 m/s2.由位移公式L－x1＝v0t2＋12a2t22，解得时间t2＝1 s，所以总时间t＝t1＋t2＝2 s.(2)在传送带上取一点M.M点做匀速运动，物体一直做加速运动．法一：整体法整个过程物体的位移大小为x物＝L＝16 m，传送带位移大小为x传＝v0t＝20 m，故物体相对于传送带(M 点)的位移大小为： x ＝x 传－x 物＝4 m.由于M 点的位移大于物体的位移，故全过程物体向后远离M 点4 m. 法二：v -t 图象法相对位移的大小为两个阴影三角形面积之差，即： x ＝10×12－1×(12－10)2＝4(m)．法三：分段法第一个过程：M 点的位移为v 0t 1＝10 m ，所以物体与传送带间的相对位移大小 x 相对1＝v 0t 1－x 1＝5 m.由于M 点的速度大于物体的速度，故此过程物体在M 点后面5 m 处．第二个过程：M 点的位移为v 0t 2＝10 m ，物体的位移为L －x 1＝11 m ，故相对位移大小为x 相对2＝1 m. 此过程物体追M 点，并靠近M 点1 m.故相对位移大小x ＝x 相对1－x 相对2＝4 m ．即全过程物体向后远离M 点4 m. 答案：(1)2 s (2)4 m精选练习1．(多选)如图所示，表面粗糙、质量M ＝2 kg 的木板，t ＝0时在水平恒力F 的作用下从静止开始沿水平面向右做匀加速直线运动，加速度a ＝2.5 m/s 2，t ＝0.5 s 时，将一个质量m ＝1 kg 的小铁块(可视为质点)无初速度地放在木板最右端，铁块从木板上掉下时速度是木板速度的一半．已知铁块和木板之间的动摩擦因数μ1＝0.1，木板和地面之间的动摩擦因数μ2＝0.25，g ＝10 m/s 2，则( )A ．水平恒力F 的大小为10 NB ．铁块放上木板后，木板的加速度为2 m/s 2C ．铁块在木板上运动的时间为1 sD ．木板的长度为1.625 m解析：选AC ．未放铁块时，对木板由牛顿第二定律：F －μ2Mg ＝Ma ，解得F ＝10 N ，选项A 正确；铁块放上木板后，对木板：F －μ1mg －μ2(M ＋m )g ＝Ma ′，解得：a ′＝0.75 m/s 2，选项B 错误；0.5 s 时木板的速度v 0＝at 1＝2.5×0.5 m/s ＝1.25 m/s ，铁块滑离木板时，木板的速度：v 1＝v 0＋a ′t 2＝1.25＋0.75t 2，铁块的速度v ′＝a 铁t 2＝μ1gt 2＝t 2，由题意：v ′＝12v 1，解得t 2＝1 s ，选项C 正确；铁块滑离木板时，木板的速度v 1＝2 m/s ，铁块的速度v ′＝1 m/s ，则木板的长度为：L ＝v 0＋v 12t 2－v ′2t 2＝1.25＋22×1 m －12×1 m ＝1.125 m ，选项D 错误；故选A 、C ．2．(多选)如图甲为应用于机场和火车站的安全检查仪，用于对旅客的行李进行安全检查．其传送装置可简化为如图乙的模型，紧绷的传送带始终保持v ＝1 m/s 的恒定速率运行．旅客把行李无初速度地放在A 处，设行李与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，A 、B 间的距离L ＝2 m ，g 取10 m/s 2.若乘客把行李放到传送带的同时也以v ＝1 m/s 的恒定速率平行于传送带运动到B 处取行李，则( )A ．乘客与行李同时到达B 处B ．乘客提前0.5 s 到达B 处C ．行李提前0.5 s 到达B 处D ．若传送带速度足够大，行李最快也要2 s 才能到达B 处解析：选BD ．行李放在传送带上，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动．加速度为a ＝μg ＝1 m/s 2，历时t 1＝v a ＝1 s 达到共同速度，位移x 1＝v2t 1＝0.5 m ，此后行李匀速运动t 2＝L －x 1v ＝1.5 s 到达B ，共用2.5 s ；乘客到达B ，历时t ＝Lv ＝2 s ，B 正确；若传送带速度足够大，行李一直加速运动，最短运动时间t min ＝2La ＝2×21s ＝2 s ，D 正确． 3．如图甲所示，倾角为37°足够长的传送带以4 m/s 的速度顺时针转动，现将小物块以2 m/s 的初速度沿斜面向下冲上传送带，小物块的速度随时间变化的关系如图乙所示，g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，试求：(1)小物块与传送带间的动摩擦因数为多大； (2)0～8 s 内小物块与传送带之间的划痕为多长．解析：(1)根据v -t 图象的斜率表示加速度， a ＝Δv Δt ＝22m/s 2＝1 m/s 2，由牛顿第二定律得μmg cos 37°－mg sin 37°＝ma ，解得μ＝78.(2)0～8 s 内只有前6 s 内物块与传送带发生相对滑动0～6 s 内传送带匀速运动距离为：x 带＝4×6 m ＝24 m ．速度图象的“面积”大小等于位移，则0～2 s 内物块位移为：x 1＝12×2×2 m ＝2 m ，方向沿斜面向下，2～6 s 内物块位移为：x 2＝12×4×4 m ＝8 m ，方向沿斜面向上．所以划痕的长度为：Δx ＝x 带＋x 1－x 2＝(24＋2－8) m ＝18 m. 答案：(1)78(2)18 m4．如图所示，在光滑水平地面上停放着一质量为M ＝2 kg 的木板，木板足够长，某时刻一质量为m ＝1 kg 的小木块以某一速度v 0(未知)冲上木板，木板上表面粗糙，经过t ＝2 s 后二者共速，且木块相对地面的位移x ＝5 m ，g ＝10 m/s 2.求：(1)木块与木板间的动摩擦因数μ；(2)从木块开始运动到共速的过程中产生的热量Q .(结果可用分数表示) 解析：(1)设冲上木板后小木块的加速度大小为a 1，对小木块，有μmg ＝ma 1，设木板开始运动的加速度大小为a 2，对木板，有μmg ＝Ma 2，二者共速时，有v 共＝a 2t ＝v 0－a 1t ，对小木块，有x ＝v 0t －12a 1t 2，联立得μ＝18.(2)由(1)得a 2＝58 m/s 2，得v 共＝54m/s.木板发生的位移x ′＝v 共2t ＝54m ，二者相对位移为Δx ＝x －x ′＝154m ，产生的热量为Q ＝μmg ·Δx ，联立得Q ＝7516J. 答案：(1)18 (2)7516J5. (多选)滑沙运动是小孩比较喜欢的一项运动，其运动过程可类比为如图所示的模型，倾角为37°的斜坡上有长为1 m 的滑板，滑板与沙间的动摩擦因数为916.小孩(可视为质点)坐在滑板上端，与滑板一起由静止开始下滑．小孩与滑板之间的动摩擦因数取决于小孩的衣料，假设图中小孩与滑板间的动摩擦因数为0.5，小孩的质量与滑板的质量相等，斜坡足够长，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g 取10 m/s 2，则下列判断正确的是( )A ．小孩在滑板上下滑的加速度大小为2 m/s 2B ．小孩和滑板脱离前滑板的加速度大小为0.5 m/s 2C ．经过 2 s 的时间，小孩离开滑板D ．小孩离开滑板时的速度大小为433m/s 解析：选AC ．对小孩，由牛顿第二定律，加速度大小为a 1＝mg sin 37°－μ1mg cos 37°m ＝2 m/s 2，同理对滑板，加速度大小为a 2＝mg sin 37°＋μ1mg cos 37°－2μ2mg cos 37°m ＝1 m/s2，选项A 正确，B 错误；要使小孩与滑板分离，12a 1t 2－12a 2t 2＝L ，解得t ＝ 2 s(另一解不符合，舍去)，离开滑板时小孩的速度大小为v ＝a 1t ＝2 2 m/s ，选项C 正确，D 错误．6．如图甲所示，倾斜的传送带正以恒定速率v 1沿顺时针方向转动，传送带的倾角为37°.一物块以初速度v 0从传送带的底部冲上传送带并沿传送带向上运动，其运动的v -t 图象如图乙所示，物块到传送带顶端时速度恰好为零，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2，则()A．传送带的速度为4 m/sB．传送带底端到顶端的距离为14 mC．物块与传送带间的动摩擦因数为1 8D．摩擦力方向一直与物块运动的方向相反解析：选A．如果v0小于v1，则物块向上做减速运动时加速度不变，与题图乙不符，因此物块的初速度v0一定大于v1.结合题图乙可知物块减速运动到与传送带速度相同时，继续向上做减速运动，由此可以判断传送带的速度为4 m/s，选项A正确．传送带底端到顶端的距离等于v -t图线与横轴所围的面积，即12×(4＋12)×1 m＋12×1×4 m＝10 m，选项B错误.0～1 s内，g sin θ＋μg cos θ＝8 m/s2，1～2 s内，g sin θ－μg cos θ＝4 m/s2，解得μ＝14，选项C错误；在1～2 s内，摩擦力方向与物块的运动方向相同，选项D错误．7．如图所示，倾角α＝30°的足够长的光滑斜面固定在水平面上，斜面上放一长L＝1.8 m，质量M＝3 kg的薄木板，木板的最上端叠放一质量m＝1 kg的小物块，物块与木板间的动摩擦因数μ＝32.对木板施加沿斜面向上的恒力F，使木板沿斜面由静止开始向上做匀加速直线运动，假设物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10 m/s2.(1)为使物块不滑离木板，求力F应满足的条件；(2)若F＝37.5 N，物块能否滑离木板？若不能，请说明理由；若能，求出物块滑离木板所用的时间及滑离木板后沿斜面上升的最大距离．解析：(1)若整体恰好静止，则F ＝(M ＋m )g sin α＝(3＋1)×10×sin 30° N ＝20 N. 因要拉动木板，则F >20 N ，若整体一起向上做匀加速直线运动，对物块和木板，由牛顿第二定律得 F －(M ＋m )g sin α＝(M ＋m )a ，对物块有f －mg sin α＝ma ，其中f ≤μmg cos α 代入数据解得F ≤30 N.向上加速的过程中为使物体不滑离木板，力F 应满足的条件为20 N<F ≤30 N.(2)当F ＝37.5 N>30 N 时，物块能滑离木板，由牛顿第二定律，对木板有F －μmg cos α－Mg sin α＝Ma 1，对物块有μmg cos α－mg sin α＝ma 2，设物块滑离木板所用的时间为t ，由运动学公式得 12a 1t 2－12a 2t 2＝L ，代入数据解得t ＝1.2 s.物块滑离木板时的速度v ＝a 2t ，由－2g sin α·s ＝0－v 2，代入数据解得s ＝0.9 m. 答案：见解析8．如图所示为车站使用的水平传送带模型，其A 、B 两端的距离L ＝8 m ，它与水平台面平滑连接．现有一物块以v 0＝10 m/s 的初速度从A 端水平地滑上传送带．已知物块与传送带间的动摩擦因数为μ＝0.6.求：(1)若传送带保持静止，物块滑到B 端时的速度大小；(2)若传送带顺时针匀速转动的速率恒为12 m/s ，物块到达B 端时的速度大小；(3)若传送带逆时针匀速转动的速率恒为4 m/s ，且物块初速度变为v 0′＝6 m/s ，仍从A 端滑上传送带，物块从滑上传送带到离开传送带的总时间．解析：(1)设物块的加速度大小为a，由受力分析可知F N＝mg，F f＝ma，F f＝μF N，得a＝6 m/s2.传送带静止，物块从A到B做匀减速直线运动，又x＝v202a＝253m>L＝8 m，则由v2B－v20＝－2aL.得v B＝2 m/s.(2)由题意知，传送带顺时针匀速转动的速率12 m/s>v0，物块所受的摩擦力沿传送带方向，即物块先加速到v1＝12 m/s，由v21－v20＝2ax1，得x1＝113m<L＝8 m.故物块先加速运动后匀速运动即物块到达B时的速度为v B′＝v1＝12 m/s.(3)当物块初速度v0′＝6 m/s时，物块速度减为零时的位移x2＝v0′22a＝3 m<L，所以物块先向右减速后向左加速由v2＝v0′－at1，得t1＝1 s；当物块向左加速到v3＝4 m/s时由v23－v22＝2ax3得x3＝43m<x2＝3 m，故物块向左先加速运动后匀速运动由v3＝v2＋at2，得t2＝23s；当物块向左匀速运动v4＝v3＝4 m/s，x4＝x2－x3＝53m.由x4＝v4t3，得t3＝512s，故t＝t1＋t2＋t3＝25 12s.答案：(1)2 m/s(2)12 m/s(3)25 12s。

统考版高考物理总复习专题三动力学中的“传送带”和“滑块—滑板”模型

到木板左端时二者速度相等，则位移关
系为xB＝xA＋L
物块A带动长为L的木板B，物块恰好不
从木板上掉下的临界条件是物块恰好滑
到木板右端时二者速度相等，则位移关
系为xB＋L＝xA
例2. [2021·全国乙卷，21](多选)水平地面上有一质量为m1的长木板，
木板的左端上有一质量为m2的物块，如图(a)所示．用水平向右的拉力
专题三
动力学中的“传送带”和“滑块—滑板”模型
关键能力·分层突破
关键能力·分层突破
模型一
“传送带”模型
1．模型特点
传送带在运动过程中，会涉及很多的力，是传送带模型难点的原因，
例如物体与传送带之间是否存在摩擦力，是滑动摩擦力还是静摩擦力
等；该模型还涉及物体相对地面的运动以及相对传送带的运动等；该
F作用在物块上，F随时间t的变化关系如图(b)所示，其中F1、F2分别
为t1 、t2 时刻F的大小．木板的加速度a1 随时间t的变化关系如图(c)所
示．已知木板与地面间的动摩擦因数为μ1，物块与木板间的动摩擦因
数为μ2.假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度大
小为g.则(
)
A．F1＝μ1m1g
央．空香皂盒的质量为m＝20 g，香皂及香皂盒的总质量为M＝100 g，香皂盒与
传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.4，风洞区域的宽度为L＝0.6 m，风可以对香皂
盒产生水平方向上与传送带速度垂直的恒定作用力F＝0.24 N，假设最大静摩擦

力等于滑动摩擦力，香皂盒可看作质点，取重力加速度g＝10 2 ，试求：
跟进训练
1.如图所示，物块M在静止的足够长的传送带上以速度v0匀速下滑时，传送带突
然启动，方向如图中箭头所示，在此传送带的速度由0逐渐增加到2v0后匀速运动

2025高考物理总复习动力学中的传送带模型

解得a2=4 m/s2
设从与传送带共速到减速为0的过程中P的位移为x2,则有
-2a2x2=0-v2
解得
2
x2=
2 2
=
22
2×4
m=0.5 m
所以物块P在传送带上向前冲的最远距离为
x1+x2=5.5 m。
(3)设共速前第一个减速过程P的位移为x3,用时为t3,皮带位移为x皮3;共速后
至减速为零为第二个减速过程,P的位移为x4,用时为t4,皮带位移为x皮4。则
小为
1
Δx2=2 2 2 +x1=17.5
m,则煤块在传送带上留下的痕迹长为 17.5 m,C 错
误;煤块与传送带间产生的热量为 Q=μmgcos θ·Δ1 + Δ2 =90 J,D 正确。
指点迷津
物体与传送带的划痕长度Δx等于物体与传送带的相对位移的大小,若有两
次相对运动且两次相对运动方向相同,则Δx=Δx1+Δx2(图甲);若两次相对运
sin + cos
a1=
=10

m/s ,经过时间 t1 速度减小到零,则
2
送带速度为零,则煤块向上滑动的位移
加速度为
Δ
a= =5
Δ
0 2
x1= =5
2 1
0
t1= =1
1
s,0~1 s 传
m,1 s 后传送带开始加速,其
m/s2,由于 μmgcos θ<mgsin θ,则煤块向下加速,其加速度为
传送带模型中的动力学图像
考向一根据传送情境确定动力学图像
典题5 (多选)(2023广东佛山模拟)如图所示,飞机场运输行李的传送带保持
恒定的速率运行,将行李箱无初速度地放在传送带底端,传送带将它送入飞

传送带模型练习(带答案)

1：如图所示，绷紧的传送带，始终以2 m/s 的速度匀速斜向上运行，传送带与水平方向间的夹角θ＝30°。

现把质量为10 kg 的工件轻轻地放在传送带底端P 处，由传送带传送至顶端Q 处。

已知P 、Q 之间的距离为4 m ，工件与传送带间的动摩擦因数μ＝32，取g ＝10 m/s 2。

(1)通过计算说明工件在传送带上做什么运动；(2)求工件从P 点运动到Q 点所用的时间。

[答案] (1)先匀加速运动0.8 m ，然后匀速运动3.2 m (2)2.4 s解析 (1)工件受重力、摩擦力、支持力共同作用，摩擦力为动力由牛顿第二定律得：μmg cos θ－mg sin θ＝ma 代入数值得：a ＝2.5 m/s 2则其速度达到传送带速度时发生的位移为 x 1＝v 22a ＝222×2.5m ＝0.8 m<4 m 可见工件先匀加速运动0.8 m ，然后匀速运动3.2 m (2)匀加速时，由x 1＝v 2t 1得t 1＝0.8 s 匀速上升时t 2＝x 2v ＝3.22s ＝1.6 s 所以工件从P 点运动到Q 点所用的时间为 t ＝t 1＋t 2＝2.4 s 2：如图，倾角为37°，长为l ＝16 m 的传送带，转动速度为v ＝10 m/s ，动摩擦因数μ＝0.5，在传送带顶端A 处无初速度地释放一个质量为m ＝0.5 kg的物体．已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g ＝10 m/s 2.求：(1)传送带顺时针转动时，物体从顶端A 滑到底端B 的时间；(2)传送带逆时针转动时，物体从顶端A 滑到底端B 的时间．答案 (1)4 s (2)2 s解析 (1)传送带顺时针转动时，物体相对传送带向下运动，则物体所受滑动摩擦力沿斜面向上，相对传送带向下匀加速运动，根据牛顿第二定律有mg (sin 37°－μcos 37°)＝ma 则a ＝g sin 37°－μg cos 37°＝2 m/s 2，根据l ＝12at 2得t ＝4 s. (2)传送带逆时针转动，当物体下滑速度小于传送带转动速度时，物体相对传送带向上运动，则物体所受滑动摩擦力沿传送带向下，设物体的加速度大小为a 1，由牛顿第二得，mg sin 37°＋μmg cos 37°＝ma 1则有a 1＝mg sin 37°＋μmg cos 37°m＝10 m/s 2 设当物体运动速度等于传送带转动速度时经历的时间为t 1，位移为x 1，则有t 1＝v a 1＝1010 s ＝1 s ，x 1＝12a 1t 21＝5 m<l ＝16 m 当物体运动速度等于传送带速度瞬间，有mg sin 37°>μmg cos 37°，则下一时刻物体相对传送带向下运动，受到传送带向上的滑动摩擦力——摩擦力发生突变．设当物体下滑速度大于传送带转动速度时物体的加速度为a 2，则a 2＝mg sin 37°－μmg cos 37°m＝2 m/s 2 x 2＝l －x 1＝11 m 又因为x 2＝vt 2＋12a 2t 22，则有10t 2＋t 22＝11，解得：t 2＝1 s(t 2＝－11 s 舍去)所以t 总＝t 1＋t 2＝2 s. 3.如图所示，足够长的传送带与水平面倾角θ=37°，以12m/s 的速率逆时针转动。

秘籍04 滑块板块模型和传送带模型(教师版)-备战2024年高考物理抢分秘籍

秘籍04 滑块木板模型和传送带模型一、滑块木板模型1．模型特点：滑块(视为质点)置于木板上，滑块和木板均相对地面运动，且滑块和木板在摩擦力的作用下发生相对滑动．2．位移关系：如图所示，滑块由木板一端运动到另一端的过程中，设板长为L，滑块(可视为质点)位移大小为x块，滑板位移大小为x板。

同向运动时：L＝x块－x板．反向运动时：L＝x块＋x板．3. 判断滑块和模板运动状态的技巧：“滑块—木板”模型问题中，靠摩擦力带动的那个物体的加速度有最大值：a m＝F fmm.假设两物体同时由静止开始运动，若整体加速度小于该值，则二者相对静止，二者间是静摩擦力；若整体加速度大于该值，则二者相对滑动，二者间为滑动摩擦力。

4．技巧突破点(1)由滑块与木板的相对运动来判断“板块”间的摩擦力方向．(2)当滑块与木板速度相同时，“板块”间的摩擦力可能由滑动摩擦力转变为静摩擦力或者两者间不再有摩擦力(水平面上共同匀速运动)． 5．分析板块模型的思路二、传送带模型1．水平传送带情景滑块的运动情况传送带不足够长传送带足够长一直加速先加速后匀速v 0<v 时，一直加速 v 0<v 时，先加速再匀速 v 0>v 时，一直减速v 0>v 时，先减速再匀速滑块一直减速到右端滑块先减速到速度为0，后被传送带传回左端．若v 0<v 返回到左端时速度为v 0，若v 0>v 返回到左端时速度为v .2．倾斜传送带情景滑块的运动情况传送带不足够长传送带足够长一直加速(一定满足关系g sin θ<μg cos θ)先加速后匀速一直加速(加速度为g sin θ＋μg cos θ)若μ≥tan θ，先加速后匀速若μ<tan θ，先以a1加速，后以a2加速v0<v时，一直加速(加速度为g sin θ＋μg cos θ)若μ≥tan θ，先加速后匀速；若μ<tan θ，先以a1加速，后以a2加速v0>v时，一直减速(加速度为g sin θ－μg cos θ)若μ≥tan θ，先减速后匀速；若μ<tan θ，先以a1减速，后以a2加速(摩擦力方向一定沿斜面向上)g sin θ>μg cos θ，一直加速；g sin θ＝μg cos θ，一直匀速g sin θ<μg cos θ，一直减速先减速到速度为0后反向加速到原位置时速度大小为v03．划痕问题：滑块与传送带的划痕长度Δx等于滑块与传送带的相对位移的大小，若有两次相对运动且两次相对运动方向相同，Δx＝Δx1＋Δx2(图甲)；若两次相对运动方向相反，Δx等于较长的相对位移大小．(图乙)4.功能关系分析：(1)功能关系分析：W＝ΔE k＋ΔE p＋Q。

滑块、传送带模型分析(带答案)

之阿布丰王创作时间：二O二一年七月二十九日1．如图3－3－13所示,在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板,其上叠放一质量为m2的木块．假定木块和木板之间的最年夜静摩擦力和滑动摩擦力相等．现给木块施加一随时间t增年夜的水平力F＝kt(k是常数),木板和木块加速度的年夜小分别为a1和a2.下列反映a1和a2变动的图线中正确的是( )．2．如图3－3－7所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ,以速度v0逆时针匀速转动．在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数μ＜tan θ,则图中能客观地反映小木块的速度随时间变动关系的是( )．3．如图3－3－8甲所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行．初速度年夜小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平空中上的A处滑上传送带．若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的v－t图像(以空中为参考系)如图3－3－21乙所示．已知v2>v1,则( )．图3－3－8A．t2时刻,小物块离A处的距离达到最年夜B．t2时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最年夜C．0～t2时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左D．0～t3时间内,小物块始终受到年夜小不变的摩擦力作用4.概况粗拙的传送带静止时,物块由顶端A从静止开始滑到皮带底端B用的时间是t,则 ( )A.当皮带向上运动时,物块由A滑到B的时间一定年夜于tB.当皮带向上运动时,物块由A滑到B的时间一定即是tC.当皮带向下运动时,物块由A滑到B的时间一定即是tD.当皮带向下运动时,物块由A滑到B的时间一定小于t5. 如图是一条足够长的浅色水平传送带在自左向右匀速运行.现将一个木炭包无初速地放在传送带的最左端,木炭包在传送带上将会留下一段黑色的径迹.下列说法中正确的是（）A．黑色的径迹将呈现在木炭包的左侧B．木炭包的质量越年夜,径迹的长度越短C. 传送带运动的速度越年夜,径迹的长度越短D．木炭包与传送带间动摩擦因数越年夜,径迹的长度越短6.、如图所示,水平传送带上A、B两端点相距x＝4 m,传送带以v0＝2 m/s的速度(始终坚持不变)顺时针运转．今将一小煤块(可视为质点)无初速度地轻放至A点处,已知小煤块与传送带间的动摩擦因数为0.4,g取10 m/s2.由于小煤块与传送带之间有相对滑动,会在传送带上留下划痕．在小煤块从A运动到B的过程中( )A．所用时间是2 s B．所用时间是2.25 sC．划痕长度是4 m D．划痕长度是0.5 m7.如图所示,一粗拙的水平传送带以恒定的速度v1沿顺时针方向运动,传送带的左、右两端皆有一与传送带等高的光滑水平面,一物体以恒定的速率v2沿水平面分别从左、右两端滑上传送带,下列说法正确的是A.物体从右端滑到左端所需的时间一定年夜于物体从左端滑到右真个时间B. 若v2＜v1,物体从左端滑上传送带肯定先做加速运动,再做匀速运动C. 若v2＜v1,物体从右端滑上传送带,则物体可能达到左端D. 若v2＜v1,物体可能从右端滑上传送带又回到右端,在此过程中物体先做减速运动再做加速运动8.如图所示,传送带的水平部份长为L,运动速率恒为v,在其左端放上一无初速的小木块,若木块与传送带间的动摩擦因数为μ,则木块从左到右的运动时间不成能为（）A(甲)所示,静止在光滑水平面上的长木板B(长木板足够长)的左端静止放着小物块A.某时刻,A受到水平向右的外力F作用,F随时间t的变动规律如图(乙)所示,即F＝kt,其中k为已知常数．设物体A、B之间的滑动摩擦力年夜小即是最年夜静摩擦力f,且A、B的质量相等,则下列可以定性描述长木板速度时间图象的是() 10.如图甲所示,光滑水平面上,木板m,向左匀速运动．t＝0时刻,木块从木板的左端向右以与木板相同年夜小的速度滑上木板,t1时刻,木块和木板相对静止,共同向左匀速运动．以v1和a1暗示木板的速度和加速度,以v2和a2暗示木块的速度和加速度,以向左为正方向,则图乙中正确的是()11、如图所示为上、下两端相距 L=5 m、倾角α=30°、始终以v=3 m/s 的速率顺时针转动的传送带(传送带始终绷紧).将一物体放在传送带的上端由静止释放滑下,经过t=2 s 达到下端,重力加速度g 取10 m/s 2,求：(1)传送带与物体间的动摩擦因数多年夜？(2)如果将传送带逆时针转动,速率至少多年夜时,物体从传送带上端由静止释放能最快地达到下端？12.空中高为h=1.25m,在水平面上向右做直线运动,A 、B 是其左右两个端点．某时刻小车速度为v0=7.2m/s,在此时刻对平板车施加一个方向水平向左的恒力F=50N,与此同时,将一个质量m=1kg 的小球轻放在平板车上的P 点（小球可视为质点,放在P 点时相对空中的速度为零）,3LPB ,经过一段时间,小球脱离平板车落到空中．车与空中的动摩擦因数为0.2,其他摩擦均不计．取g=10m/s2．求：（1）小球从离开平板车开始至落到空中所用的时间；（2）小球从轻放到平板车开始至离开平板车所用的时间；（3）从小球轻放上平板车到落地瞬间,平板车的位移年夜小．1、如图所示,质量为m 的木块在质量为M 的长木板上向右滑行,木块受到向右的拉力F 的作用,长木板处于静止状态,已知木块与长木板间的动摩擦因数为μ1,长木板与空中间的动摩擦因数为μ2,则( )FP AB v0A．长木板受到空中的摩擦力的年夜小一定是μ1mgB．长木板受到空中的摩擦力的年夜小一定是μ2(m＋M)gC．当F>μ2(m＋M)g时,长木板便会开始运动D．无论怎样改变F的年夜小,长木板都不成能运动解析：木块受到的滑动摩擦力年夜小为μ1mg,由牛顿第三定律,长木板受到m对它的摩擦力年夜小也是μ1mg,对长木板使用平衡条件得空中对长木板的静摩擦力为μ2mg,A正确．改变F的年夜小,木块m受到的滑动摩擦力不会发生变动,长木板受力不变,D正确．谜底：AD2、如图18所示,某工厂用水平传送带传送零件,设两轮子圆心的距离为S,传送带与零件间的动摩擦因数为μ,传送带的速度恒为V,在P点轻放一质量为m的零件,并使被传送到右边的Q处.设零件运动的后一段与传送带之间无滑动,则传送所需时间为,摩擦力对零件做功为.分析与解：刚放在传送带上的零件,起初有个靠滑动摩擦力加速的过程,当速度增加到与传送带速度相同时,物体与传送带间无相对运动,摩擦力年夜小由f=μmg突酿成零,尔后以速度V走完余下距离.由于f=μmg=ma,所以a=μg.加速时间加速位移共用时间3.如图7所示,一质量为m＝2 kg的滑块从半径为R＝0.2 m的光滑四分之一圆弧轨道的顶端A处由静止滑下,A点和圆弧对应图18的圆心O 点等高,圆弧的底端B 与水平传送带平滑相接．已知传送带匀速运行的速度为v 0＝4 m/s,B 点到传送带右端C 点的距离为L ＝2 m ．当滑块滑到传送带的右端C 时,其速度恰好与传送带的速度相同．(g ＝10 m/s 2),求：(1)滑块达到底端B 时对轨道的压力；(2)滑块与传送带间的动摩擦因数μ；(3)此过程中,由于滑块与传送带之间的摩擦而发生的热量Q . 谜底 (1)60 N,方向竖直向下 (2)0.3 (3)4 J解析 (1)滑块由A 到B 的过程中,由机械能守恒定律得：mgR ＝12mv 2B ① 物体在B 点,由牛顿第二定律得：F B －mg ＝m v2B R②由①②两式得：F B ＝60 N由牛顿第三定律得滑块达到底端B 时对轨道的压力年夜小为60 N,方向竖直向下．(2)解法一：滑块在从B 到C 运动过程中,由牛顿第二定律得：μmg ＝ma ③由运动学公式得：v 20－v 2B ＝2aL ④由①③④三式得：μ＝0.3⑤解法二：滑块在从A 到C 整个运动过程中,由动能定理得：mgR ＋μmgL ＝12mv 20－0解得：μ (3)滑块在从B 到C 运动过程中,设运动时间为t由运动学公式得：v 0＝v B ＋at ⑥发生的热量：Q ＝μmg (v 0t －L )⑦由①③⑤⑥⑦得：Q ＝4 J.4.如图9所示,绷紧的传送带与水平面的夹角θ＝30°,皮带在电念头的带动下,始终坚持v 0＝2 m/s 的速率运行,现把一质量为m ＝10 kg 的工件(可看做质点)轻轻放在皮带的底端,经过时间t ＝1.9 s,工件被传送到h ＝1.5 m 的高处,取g ＝10 m/s 2,求：(1)工件与传送带间的动摩擦因数；(2)电念头由于传送工件多消耗的电能．解析 (1)由题图可知,皮带长x ＝h sin θ＝3 m ．工件速度达到v 0前,做匀加速运动的位移x 1＝v t 1＝v02t 1匀速运动的位移为x －x 1＝v 0(t －t 1)解得加速运动的时间t 1＝0.8 s 加速运动的位移x 1＝0.8 m,所以加速度a ＝v0t1＝2.5 m/s 2 由牛顿第二定律有：μmg cos θ－mg sin θ＝ma ,解得μ＝32. (2)根据能量守恒的观点,显然电念头多消耗的电能用于增加工件的动能、势能以及克服传送带与工件之间发生相对位移时摩擦力做功发生的热量．在时间t 1内,皮带运动的位移x 皮＝v 0t 1＝1.6 m ,工件相对皮带的位移x 相＝x 皮－x 1＝0.8 m摩擦发生的热量Q ＝μmg cos θx 相＝60 J,工件获得的动能E k ＝12mv 20＝20 J 工件增加的势能E p ＝mgh ＝150 J,电念头多消耗的电能W ＝Q ＋E k ＋E p ＝230 J.谜底 (1)32(2)230 J 5.如图10所示,质量为m 的物体在水平传送带上由静止释放,传送带由电念头带动,始终坚持以速度v 匀速运动,物体与传送带间的动摩擦因数为μ,物体在滑下传送带之前能坚持与传送带相对静止, 图10对物体从静止释放到与传送带相对静止这一过程,下列说法中正确的是( )A ．电念头多做的功为12mv 21B ．物体在传送带上的划痕长v2μgC ．传送带克服摩擦力做的功为12mv 2D ．电念头增加的功率为μmgv谜底 D解析小物块与传送带相对静止之前,物体做匀加速运动,由运动学公式知x 物＝v 2t ,传送带做匀速运动,由运动学公式知x 传＝vt ,对物块根据动能定理μmgx 物＝12mv 2,摩擦发生的热量Q ＝μmgx 相＝μmg (x 传－x 物),四式联立得摩擦发生的热量Q ＝12mv 2,根据能量守恒定律,电念头多做的功一部份转化为物块的动能,一部份转化为热量,故电念头多做的功即是mv2,A项毛病；物体在传送带上的划痕长即是x传－x物＝x物＝v22μg,B项毛病；传送带克服摩擦力做的功为μmgx传＝2μmgx物＝mv2,C项毛病；电念头增加的功率也就是电念头克服摩擦力做功的功率为μmgv,D项正确．6．如图14所示,倾斜的传送带始终以恒定速率v2运动．一小物块以v1的初速度冲上传送带,v1>v2.小物块从A到B的过程中一直做减速运动,则( )A．小物块达到B真个速度可能即是v2B．小物块达到B真个速度不成能即是零C．小物块的机械能一直在减少D．小物块所受合力一直在做负功谜底AD解析小物块一直做减速运动,到B点时速度为小于v1的任何值,故A正确,B毛病．当小物块与传送带共速后,如果继续向上运动,摩擦力将对小物块做正功,机械能将增加,故C毛病．W合＝ΔE k<0,D正确．7．一个平板小车置于光滑水平面上,其右端恰好和一个14光滑圆弧轨道AB的底端等高对接,如图9所示．已知小车质量M＝2 kg,小车足够长,圆弧轨道半径R＝0.8 m．现将一质量m＝0.5 kg的小滑块,由轨道顶端A点无初速度释放,滑块滑到B端后冲上小车．滑块与小车上概况间的动摩擦因数μ＝0.2.(取g＝10 m/s2)试求：(1)滑块达到B端时,对轨道的压力年夜小；(2)小车运动2 s时,小车右端距轨道B 真个距离；(3)滑块与车面间由于摩擦而发生的内能．谜底 (1)15 N (2)0.96 m (3)3.2 J解析 (1)滑块从A 端下滑到B 端时速度年夜小为v 0,由动能定理得mgR ＝12mv 20v 0＝4 m/s 在B 点对滑块由牛顿第二定律得F N －mg ＝m v20R解得轨道对滑块的支持力F N ＝3mg ＝15 N由牛顿第三定律得,滑块对轨道的压力年夜小F N ′＝15 N(2)滑块滑上小车后,由牛顿第二定律对滑块：－μmg ＝ma 1,得a 1＝－2 m/s 2对小车：μmg ＝Ma 2,得a 2＝0.5 m/s 2设经时间t 后两者达到共同速度,则有v 0＋a 1t ＝a 2t 解得t ＝1.6 s由于t ＝1.6 s<2 s ．故1.6 s 后小车和滑块一起匀速运动,速度v ＝a 2t ＝0.8 m/s因此,2 s 时小车右端距轨道B 真个距离为x ＝12a 2t 2＋v (2－t )＝0.96 m(3)滑块相对小车滑动的距离为Δx ＝v0＋v 2t －v 2t ＝3.2 m 所以发生的内能Q ＝μmg Δx ＝3.2 J(1)传送带对小物体做的功；(2)电念头做的功.15.机电带动水平传送带以速度v 匀速转动,一质量为m 的小木块由静止轻放在传送带上,若小木块与传送带之间的动摩擦因数为μ,如图所示,当小木块与传送带相对静止时,求：(1)小木块的位移；(2)传送带转过的路程；(3)小木块获得的动能；(4)摩擦过程发生的摩擦热；(5)机电带动传送带匀速转动输出的总能量．解析木块刚放上,速度为零,肯定受到传送带的滑动摩擦力作用,做匀加速直线运动,达到与传送带相同速度后不再相对滑动,整个过程中木块获得一定的动能,系统要发生摩擦热．对小木块,相对滑动时,由ma ＝μmg 得加速度a ＝μg ,由v ＝at 得,达到相对静止所用时间t ＝v μg .(1)小木块的位移s 1＝12at 2＝v22μg .(2)传送带始终匀速运动,路程s 2＝vt ＝v2μg .(3)小木块获得的动能E k ＝12mv 2.这一问也可用动能定理解：μmgs 1＝E k,故E k ＝12mv 2.(4)发生的摩擦热Q ＝μmg (s 2－s 1)＝12mv 2.注意,这里恰巧Q ＝E k ,但不是所有的问题都这样．(5)由能的转化与守恒得,机电输出的总能量转化为小木块的动能与摩擦热,所以E 总＝E k ＋Q ＝mv 2.谜底 (1)v22μg (2)v2μg (3)12mv 2(4)12mv 2(5)mv 2总结：利用Q ＝fs 相对进行热量Q 的计算时,关键是对相对路程s 相对的理解．例如：如果两物体同向运动,s 相对为两物体对位置移年夜小之差；如果两物体反向运动,s 相对为两物体对位置移年夜小之和；如果一个物体相对另一个物体往复运动,则s 相对为两物体相对滑行路径的总长度.如图5所示,足够长的传送带以恒定速率顺时针运行．将一个物体轻轻放在传送带底端,第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度,第二阶段与传送带相对静止,匀速运动达到传送带顶端．下列说法中正确的是()A．第一阶段摩擦力对物体做正功,第二阶段摩擦力对物体不做功B．第一阶段摩擦力对物体做的功即是第一阶段物体动能的增加C．第一阶段物体和传送带间的摩擦生热即是第一阶段物体机械能的增加量D．物体从底端到顶端全过程机械能的增加量即是全过程物体与传送带间的摩擦生热谜底C解析第一阶段摩擦力对物体做正功,第二阶段摩擦力对物体仍做正功,选项A毛病；第一阶段摩擦力对物体做的功即是第一阶段物体动能的增加量和重力势能的增加量,选项B毛病；第一阶段物体和传送带间的摩擦生热即是第一阶段物体机械能的增加量,选项C正确；物体从底端到顶端全过程机械能的增加量年夜于全过程物体与传送带间的摩擦生热,选项D毛病．例3 如图6所示,质量为m的物体在水平传送带上由静止释放,传送带由电念头带动,始终坚持以速度v匀速运动,物体与传送带间的动摩擦因数为μ,物体在滑下传送带之前能坚持与传送带相对静止,对物体从静止释放到与传送带相对静止这一过程,下列说法中正确的是()A．电念头多做的功为12mv2B．物体在传送带上的划痕长v2μgC ．传送带克服摩擦力做的功为12mv 2D ．电念头增加的功率为μmgv解析物体与传送带相对静止之前,物体做匀加速运动,由运动学公式知x 物＝v 2t ,传送带做匀速运动,由运动学公式知x 传＝vt ,对物体根据动能定理μmgx 物＝12mv 2,摩擦发生的热量Q ＝μmgx 相对＝μmg (x 传－x 物),四式联立得摩擦发生的热量Q ＝12mv 2,根据能量守恒定律,电念头多做的功一部份转化为物体的动能,一部份转化为热量,故电念头多做的功即是mv 2,A 项毛病；物体在传送带上的划痕长即是x 传－x 物＝x 物＝v22μg,B 项毛病；传送带克服摩擦力做的功为μmgx 传＝2μmgx 物＝mv 2,C 项毛病；电念头增加的功率也就是电念头克服摩擦力做功的功率为μmgv ,D 项正确．谜底D25．如图10所示,水平传送带由电念头带动,并始终坚持以速度v 匀速运动,现将质量为m 的某物块由静止释放在传送带上的左端,过一会儿物块能坚持与传送带相对静止,设物块与传送带间的动摩擦因数为μ,对这一过程,下列说法毛病的是( )mv 2mv 2mv 2D ．电念头多做的功为mv 2mv 2,故A 正确；传送带的位移是物块位移的两倍,所以物块对传送带做功是摩擦力对物块做功的两倍,物块对传送带做负功,即－mv 2,故B 错；电念头多做的功就是克服传送带的摩擦力做的功,也为mv2,故D正确；系统摩擦生热即是摩擦力与相对位移的乘积,故C正确.谜底：B例1、一质量为M的长木板静止在光滑水平桌面上．一质量为m的小滑块以水平速度v0从长木板的一端开始在木板上滑动,直到离开木板．滑块刚离开木板时的速度为v0/3．若把该木板固定在水平桌面上,其它条件相同,求滑块离开木板时的速度v．例2、一块质量为M长为L的长木板,静止在光滑水平桌面上,一个质量为m的小滑块以水平速度v0从长木板的一端开始在木板上滑动,直到离开木板,滑块刚离开木板时的速度为v05．若把此木板固定在水平桌面上,其他条件相同．求：（1）求滑块离开木板时的速度v；（2）若已知滑块和木板之间的动摩擦因数为μ,求木板的长度．例3、如图所示,光滑的曲面轨道的水平出口跟停在光滑水平面上的平板小车的上概况相平,质量为m的小滑块从光滑轨道上某处由静止开始滑下并滑下平板小车,使得小车在光滑水平面上滑动．已知小滑块从光滑轨道上高度为H的位置由静止开始滑下,最终停到板面上的Q点．若平板小车的质量为3m．用g 暗示本地的重力加速度年夜小,求：（1）小滑块达到轨道底端时的速度年夜小v0；（2）小滑块滑上小车后,平板小车可达到的最年夜速度V；（3）该过程系统发生的总热量Q．例4、如图所示,一质量为M、长为l的长方形木板B放在光滑的水平空中上,在其右端放一质量为m的小木块A,m<M．现以空中为参照系,给A和B以年夜小相等、方向相反的初速度（如图）,使A开始向左运动、B开始向右运动,但最后A刚好没有滑离木板．以空中为参考系．（1）若已知A和B的初速度年夜小为v0,求它们最后的速度的年夜小和方向；（2）若初速度的年夜小未知,求小木块A向左运动达到的最远处（从空中上看）离动身点的距离．例5、如图所示,长木板ab的b端固定一挡板,木板连同档板的质量为M=4.0kg,a、b间距离s=．a端有一小物块,其质量m=1.0kg,小物块与木板间的动摩擦因数μ=0.10,它们都处于静止状态．现令小物块以初速v0=4.0m/s沿木板向前滑动,直到和挡板相碰.碰撞后,小物块恰好回到a端而不脱离木板．求碰撞过程中损失的机械能．例1：【谜底】413v mMv0v0例2.【谜底】（12例3：【谜底】（123例4.【谜底】（1方向向右；（2例5.【谜底】解析：设木块和物块最后共同的速度为v ,由动量守恒定律得 ①设全过程损失的机械能为E ,则②用s 1暗示从物块开始运动到碰撞前瞬间木板的位移,W 1暗示在这段时间内摩擦力对木板所做的功．用W 2暗示同样时间内摩擦力对物块所做的功．用s 2暗示从碰撞后瞬间到物块回到a 端时木板的位移,W3暗示在这段时间内摩擦力对木板所做的功．用W 4暗示同样时间内摩擦力对物块所做的功．用W 暗示在全过程中摩擦力做的总功,则W 1③W 2④W 3⑤W 4 ⑥W ＝W 1＋W 2＋W 3＋W 4⑦ 用E 1暗示在碰撞过程中损失的机械能,则E1＝E－W⑧由①～⑧式解得⑨代入数据得E1＝2.4J ⑩。

【高考物理】模型构建：模型06、皮带(传送带)模型(解析版)Word(21页)

一个物体以速度0ν(0ν≥0)在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看做“传送带”模型，如图(a)、(b)、(c)所示.1、水平传送带项目图示滑块可能的运动情况情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景2(1)νν>0时，可能一直减速，也可能先减速再匀速(2)νν<0时，可能一直加速，也可能先加速再匀速情景3(1)传送带较短时，滑块一直减速达到左端(2)传送带较长时，滑块还要被传送带传回右端，其中νν>0返回时速度为v ，当νν<0返回时速度为0ν2、倾斜传送带项目图示滑块可能的运动情况情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速1、传送带模型问题包括水平传送带问题和倾斜传送带问题.(1)水平传送带问题:求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断.判断摩擦力时要注意比较物体的运动速度与传送带的速度，也就是分析物体在运动位移x(对地)的过程中速度是否和传送带速度相等.物体的速度与传送带速度相等的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻.(2)倾斜传送带问题:求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况，从而确定其是否受到滑动摩擦力作用.如果受到滑动摩擦力作用应进-步确定其大小和方向，然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况.当物体速度与传送带速度相等时,物体所受的摩擦力有可能发生突变.2、解答传送带问题应注意的事项(1)水平传送带上物体的运动情况取决于物体的受力情况，即物体所受摩擦力的情况;倾斜传送带上物体的运动情况取决于所受摩擦力与重力沿斜面的分力情况.(2)传送带.上物体的运动情况可按下列思路判定:相对运动→摩擦力方向→加速度方向→速度变化情况→共速，并且明确摩擦力发生突变的时刻是传物νν=(3)倾斜传送带问题，一定要比较斜面倾角与动摩擦因数的大小关系.fL-．．．．【答案】C【详解】AB．将一货物无初速地放在传送带的左端A处，货物受到水平向右的摩擦力，开始做初速度为零的匀加速运动，货物到达处的速度小于等于传送带的速度，货物可能一直做加速度运动也可能先做加速．小木块受到的滑动摩擦力的水平向右0.3 N．小木块与传送带之间的滑动摩擦力大小为3 N．滑块与传送带之间的动摩擦因数为2kLmg．若只将传送带的速度增大为原来的2倍，其他条件不变，滑块向左运动的时间将增加变，故B 错误；C ．设传送带初始速度为v ，则根据功能关系()Q mg vt L μ=+若只将传送带的速度增大为原来的2倍，滑块受力情况不变，滑块向左运动的距离不变，这段时间不变，但这段时间内传送带运动的位移由vt 变为2vt ，则块与传送带之间因摩擦而产生的热量变为'(2)Q mg vt L μ=+不等于2Q ，故C 错误。

第29讲动力学中的板块问题和传送带模型(解析版)

第29讲动力学中的板块问题和传送带模型[多选]如图甲所示的应用于机场和火车站的安全检查仪，用于对旅客的行李进行安全检查。

其传送装置可简化为如图乙的模型，紧绷的传送带始终保持v ＝1 m /s 的恒定速率运行。

旅客把行李无初速度地放在A 处，设行李与传送带之间的动摩擦因数μ＝0．1，A 、B 间的距离为2 m ，g 取10 m/s 2。

若乘客把行李放到传送带上的同时也以v ＝1 m/s 的恒定速率平行于传送带运动到B 处取行李，则( )A ．乘客与行李同时到达B 处 B ．乘客提前0．5 s 到达B 处C ．行李提前0．5 s 到达B 处D ．若传送带速度足够大，行李最快也要2 s 才能到达B 处【答案】BD 【解析】行李放在传送带上，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。

加速度为a ＝μg ＝1 m/s 2，历时t 1＝va ＝1 s 达到共同速度，位移x 1＝v 2t 1＝0．5 m ，此后行李匀速运动t 2＝2 m －x 1v ＝1．5 s 到达B ，共用2．5 s ；乘客到达B ，历时t ＝2 mv ＝2 s ，故A 、C 错误，B 正确。

若传送带速度足够大，行李一直加速运动，最短运动时间t min ＝ 2×21s ＝2 s ，故D 正确。

一、动力学中的板块问题1．模型概述：一个物体在另一个物体上，两者之间有相对运动．问题涉及两个物体、多个过程，两物体的运动速度、位移间有一定的关系． 2．解题方法(1)明确各物体对地的运动和物体间的相对运动情况，确定物体间的摩擦力方向．(2)分别隔离两物体进行受力分析，准确求出各物体在各个运动过程中的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变)．(3)物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口．求解中应注意联系两个过程的纽带，即每一个过程的末速度是下一个过程的初速度． 3．常见的两种位移关系滑块从木板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和木板同向运动，则滑离木板的过程中滑块的位移与木板的位移之差等于木板的长度；若滑块和木板相向运动，滑离木板时滑块的位移和木板的位移大小之和等于木板的长度．特别注意：运动学公式中的位移都是对地位移． 4．注意摩擦力的突变当滑块与木板速度相同时，二者之间的摩擦力通常会发生突变，由滑动摩擦力变为静摩擦力或者消失，或者摩擦力方向发生变化，速度相同是摩擦力突变的一个临界条件．例题1. 如图所示，在光滑的水平地面上有一个长为0.64 m 、质量为4 kg 的木板A ，在木板的左端有一个大小不计、质量为2 kg 的小物体 B ，A 、B 之间的动摩擦因数为μ＝0.2，当对B 施加水平向右的力F ＝10 N 时，求：(g 取10 m/s 2)(1)A 、B 的加速度各为多大？(2)经过多长时间可将B 从木板A 的左端拉到右端？【答案】(1)1 m/s 2 3 m/s 2 (2)0.8 s 【解析】(1)A 、B 间的摩擦力F f ＝μm B g ＝4 N 以B 为研究对象，根据牛顿第二定律得： F －F f ＝m B a B ，则a B ＝F －F f m B＝3 m/s 2以A 为研究对象，根据牛顿第二定律得： F f ′＝m A a A ，由牛顿第三定律得F f ′＝F f 解得a A ＝1 m/s 2.(2)设将B 从木板的左端拉到右端所用时间为t ，A 、B 在这段时间内发生的位移分别为x A 和x B ，其关系如图所示则有x A ＝12a A t 2x B ＝12a B t 2x B －x A ＝L 联立解得t ＝0.8 s.对点训练1. 如图所示，物块A 、木板B 的质量分别为m A ＝5 kg ，m B ＝10 kg ，不计A 的大小，木板B 长L ＝4 m ．开始时A 、B 均静止．现使A 以水平初速度v 0从B 的最左端开始运动．已知A 与B 之间的动摩擦因数为0.3，水平地面光滑，g 取10 m/s 2.(1)求物块A 和木板B 发生相对运动过程的加速度的大小； (2)若A 刚好没有从B 上滑下来，求A 的初速度v 0的大小．【答案】 (1)3 m/s 2 1.5 m/s 2 (2)6 m/s 【解析】(1)分别对物块A 、木板B 进行受力分析可知，A 在B 上向右做匀减速运动，设其加速度大小为a 1，则有 a 1＝μm A g m A＝3 m/s 2木板B 向右做匀加速运动，设其加速度大小为a 2，则有 a 2＝μm A g m B＝1.5 m/s 2.(2)由题意可知，A 刚好没有从B 上滑下来，则A 滑到B 最右端时的速度和B 的速度相同，设为v ，则有 v ＝v 0－a 1t v ＝a 2t位移关系：L ＝v 0＋v 2t －v2t解得v 0＝6 m/s.例题2. 如图所示，物块A 、木板B 的质量均为m ＝10 kg ，不计A 的大小，木板B 长L ＝3 m ．开始时A 、B 均静止．现使A 以水平初速度v 0从B 的最左端开始运动．已知A 与B 、B 与水平面之间的动摩擦因数分别为μ1＝0.3和μ2＝0.1，g 取10 m/s 2.(1)发生相对滑动时，A 、B 的加速度各是多大？(2)若A 刚好没有从B 上滑下来，则A 的初速度v 0为多大？【答案】(1)3 m/s 2 1 m/s 2 (2)2 6 m/s 【解析】(1)分别对物块A 、木板B 进行受力分析可知，A 在B 上向右做匀减速运动，设其加速度大小为a 1，则有 a 1＝μ1mg m＝3 m/s 2木板B 向右做匀加速运动，设其加速度大小为a 2，则有 a 2＝μ1mg －μ2·2mg m＝1 m/s 2(2)由题意可知，A 刚好没有从B 上滑下来，则A 滑到B 最右端时的速度和B 的速度相同，设为v ，则有：时间关系：t ＝v 0－v a 1＝va 2位移关系：L ＝v 0＋v 2t －v2t解得v 0＝2 6 m/s.对点训练2. 如图所示，质量M ＝1 kg 、长L ＝4 m 的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数μ1＝0.1，在木板的左端放置一个质量m ＝1 kg 、大小可以忽略的铁块，铁块与木板上表面间的动摩擦因数μ2＝0.4，某时刻起在铁块上加一个水平向右的恒力F ＝8 N ，g 取10 m/s 2，求：(1)加上恒力F 后铁块和木板的加速度大小；(2)铁块经多长时间到达木板的最右端，此时木块的速度多大？(3)当铁块运动到木板最右端时，把铁块拿走，木板还能继续滑行的距离．【答案】 (1)4 m/s 2 2 m/s 2 (2)2 s 4 m/s (3)8 m 【解析】(1)以铁块为研究对象，根据牛顿第二定律得 F －μ2mg ＝ma 1，以木板为研究对象，根据牛顿第二定律得 μ2mg －μ1(M ＋m )g ＝Ma 2代入数据解得铁块的加速度大小a 1＝4 m/s 2 木板的加速度大小a 2＝2 m/s 2(2)设铁块运动到木板的最右端所用时间为t ，则此过程铁块的位移为x 1＝12a 1t 2木板的位移为x 2＝12a 2t 2两者的位移关系为L ＝x 1－x 2，即L ＝12a 1t 2－12a 2t 2代入数据解得t ＝2 s 或t ＝－2 s(舍去) 此时木板的速度 v ＝a 2t ＝4 m/s.(3)拿走铁块后木板做匀减速运动的加速度大小为 a 3＝μ1g ＝0.1×10 m/s 2＝1 m/s 2，则木板还能继续滑行的距离 x 3＝v 22a 3＝162×1 m ＝8 m.一、传送带模型1．传送带的基本类型传送带运输是利用货物和传送带之间的摩擦力将货物运送到其他地方，有水平传送带和倾斜传送带两种基本模型． 2．传送带模型分析流程3．注意求解的关键在于根据物体和传送带之间的相对运动情况，确定摩擦力的大小和方向．当物体的速度与传送带的速度相等时，物体所受的摩擦力有可能发生突变，速度相等前后对摩擦力的分析是解题的关键．4．水平传送带常见类型及滑块运动情况类型滑块运动情况(1)可能一直加速 (2)可能先加速后匀速(1)v 0>v 时，可能一直减速，也可能先减速再匀速 (2)v 0＝v 时，一直匀速 (3)v 0<v 时，可能一直加速，也可能先加速再匀速(1)传送带较短时，滑块一直减速到达左端 (2)传送带足够长时，滑块先向左减速再向右加速回到右端5.倾斜传送带常见类型及滑块运动情况类型滑块运动情况(1)可能一直加速 (2)可能先加速后匀速(1)可能一直加速 (2)可能先加速后匀速 (3)可能先以a 1加速再以a 2加速例题3. 如图所示，传送带保持以1 m/s 的速度顺时针转动．现将一定质量的煤块从离传送带左端很近的A 点轻轻地放上去，设煤块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，A 、B 间的距离L ＝2.5 m ，g 取10 m/s 2，求：(1)煤块从A 点运动到B 点所经历的时间； (2)煤块在传送带上留下痕迹的长度．【答案】(1)3 s (2)0.5 m 【解析】(1)对煤块，根据题意得a ＝μmgm ＝μg ＝1 m/s 2，当速度达到1 m/s 时，所用的时间t 1＝v －v 0a＝1－01 s ＝1 s ，通过的位移x 1＝v 2－v 022a ＝0.5 m ＜2.5 m ．在剩余位移x 2＝L －x 1＝2.5 m －0.5m ＝2 m 中，因为煤块与传送带间无摩擦力，所以煤块以1 m/s 的速度随传送带做匀速运动，所用时间t 2＝x 2v ＝2 s因此煤块从A 点运动到B 点所经历的时间 t ＝t 1＋t 2＝3 s(2)煤块在传送带上留下的痕迹为二者的相对位移，发生在二者相对运动的过程在前1 s 时间内，传送带的位移 x 1′＝v t 1＝1 m煤块相对地面运动的位移 x 2′＝12at 12＝0.5 m故煤块相对传送带的位移 Δx ＝x 1′－x 2′＝0.5 m.对点训练3. 如图所示，绷紧的水平传送带足够长，始终以恒定速率v 1＝2 m/s 沿顺时针方向运行．初速度为v 2＝4 m/s 的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A 处滑上传送带，小物块与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.2，g ＝10 m/s 2，若从小物块滑上传送带开始计时，求：(1)小物块在传送带上滑行的最远距离； (2)小物块从A 处出发再回到A 处所用的时间．【答案】(1)4 m (2)4.5 s 【解析】(1)小物块滑上传送带后开始做匀减速运动，设小物块的质量为m ，由牛顿第二定律得：μmg ＝ma 得a ＝μg因小物块在传送带上滑行至最远距离时速度为0，由公式x ＝v 222a 得x ＝4 m ，t 1＝v 2a＝2 s(2)小物块速度减为0后，再向右做匀加速运动，加速度为a ′＝μg ＝2 m/s 2 设小物块与传送带共速所需时间为t 2， t 2＝v 1a ′＝1 st 2时间内小物块向右运动的距离 x 1＝v 122a ′＝1 m最后小物块做匀速直线运动，位移x 2＝x －x 1＝3 m匀速运动时间t 3＝x 2v 1＝1.5 s所以小物块从A 处出发再回到A 处所用的时间t 总＝t 1＋t 2＋t 3＝4.5 s.例题4. 某飞机场利用如图所示的传送带将地面上的货物运送到飞机上，传送带与地面的夹角θ＝30°，传送带两端A 、B 的距离L ＝10 m ，传送带以v ＝5 m/s 的恒定速度匀速向上运动．在传送带底端A 轻放上一质量m ＝5 kg 的货物(可视为质点)，货物与传送带间的动摩擦因数μ＝32.求货物从A 端运送到B 端所需的时间．(g 取10 m/s 2)【答案】 3 s 【解析】以货物为研究对象，由牛顿第二定律得 μmg cos 30°－mg sin 30°＝ma 解得a ＝2.5 m/s 2 货物匀加速运动时间 t 1＝va＝2 s货物匀加速运动位移 x 1＝12at 12＝5 m然后货物做匀速运动，运动位移 x 2＝L －x 1＝5 m 匀速运动时间 t 2＝x 2v ＝1 s货物从A 端运送到B 端所需的时间 t ＝t 1＋t 2＝3 s.对点训练4. 如图4所示，倾角为37°，长为l ＝16 m 的传送带，转动速度为v ＝10 m/s.在传送带顶端A 处无初速度地释放一个质量为m ＝0.5 kg 的物体．已知物体与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g 取10 m/s 2.求：图4(1)传送带顺时针转动时，物体从顶端A 滑到底端B 的时间； (2)传送带逆时针转动时，物体从顶端A 滑到底端B 的时间．【答案】 (1)4 s (2)2 s 【解析】(1)传送带顺时针转动时，物体相对传送带向下运动，则物体所受滑动摩擦力方向沿传送带向上，物体沿传送带向下做匀加速运动，根据牛顿第二定律有： mg (sin 37°－μcos 37°)＝ma则a ＝g sin 37°－μg cos 37°＝2 m/s 2，根据l ＝12at 2得t ＝4 s.(2)传送带逆时针转动，当物体下滑速度小于传送带转动速度时，物体相对传送带向上运动，则物体所受滑动摩擦力方向沿传送带向下，设物体的加速度为a 1，由牛顿第二定律得， mg sin 37°＋μmg cos 37°＝ma 1 则有a 1＝10 m/s 2设当物体运动速度等于传送带速度时经历的时间为t 1，位移为x 1，则有 t 1＝v a 1＝1010 s ＝1 s ，x 1＝12a 1t 12＝5 m ＜l ＝16 m当物体运动速度等于传送带速度的瞬间，因为mg sin 37°＞μmg cos 37°，则此后物体相对传送带向下运动，受到传送带向上的滑动摩擦力——摩擦力发生突变．设当物体下滑速度大于传送带转动速度时物体的加速度为a 2，则a 2＝mg sin 37°－μmg cos 37°m ＝2 m/s 2x 2＝l －x 1＝11 m又因为x 2＝v t 2＋12a 2t 22，则有10t 2＋t 22＝11，解得：t 2＝1 s(t 2＝－11 s 舍去) 所以t 总＝t 1＋t 2＝2 s.1. (多选)如图所示，质量为m 1的足够长木板静止在光滑水平地面上，其上放一质量为m 2的木块．t ＝0时刻起，给木块施加一水平恒力F .分别用a 1、a 2和v 1、v 2表示木板、木块的加速度和速度大小，下列图中可能符合运动情况的是( )【答案】AC【解析】木块和木板可能保持相对静止，一起做匀加速直线运动，加速度大小相等，故A 正确；木块可能相对于木板向前滑动，即木块的加速度a2大于木板的加速度a1，都做匀加速直线运动，故B、D错误，C正确．2.如图所示，质量为M＝1 kg的足够长木板静止在光滑水平面上，现有一质量m＝0.5 kg 的小滑块(可视为质点)以v0＝3 m/s的初速度从左端沿木板上表面冲上木板，带动木板一起向前滑动．已知滑块与木板间的动摩擦因数μ＝0.1，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)滑块在木板上滑动过程中，木板受到的摩擦力F f的大小和方向；(2)滑块在木板上滑动过程中，滑块相对于地面的加速度a的大小；(3)滑块与木板达到的共同速度v的大小．【答案】(1)0.5 N方向水平向右(2)1 m/s2(3)1 m/s【解析】(1)木板所受摩擦力为滑动摩擦力：F f＝μmg＝0.5 N，方向水平向右(2)由牛顿第二定律得：μmg＝ma解得：a＝1 m/s2(3)以木板为研究对象，根据牛顿第二定律得：μmg＝Ma′可得出木板的加速度a′＝0.5 m/s2设经过时间t，滑块和木板达到共同速度v，则满足：对滑块：v＝v0－at对木板：v＝a′t由以上两式联立解得：滑块和木板达到的共同速度v＝1 m/s.3.如图所示，一质量M＝0.2 kg的长木板静止在光滑的水平地面上，另一质量m＝0.2 kg的小滑块以v0＝1.2 m/s的速度从长木板的左端滑上长木板，已知小滑块与长木板间的动摩擦因数μ＝0.4，g取10 m/s2，滑块始终没有滑离长木板，求：(1)经过多长时间，小滑块与长木板速度相等；(2)从小滑块滑上长木板到小滑块与长木板相对静止，小滑块运动的距离为多少．【答案】(1)0.15 s (2)0.135 m 【解析】(1)根据牛顿第二定律得 μmg ＝ma 1 μmg ＝Ma 2解得a 1＝4 m/s 2，a 2＝4 m/s 2小滑块做匀减速运动，而木板做匀加速运动，根据运动学公式有v 0－a 1t ＝a 2t 解得t ＝0.15 s.(2)小滑块与长木板速度相等时相对静止，从小滑块滑上长木板到两者相对静止，经历的时间为t ＝0.15 s ，这段时间内小滑块做匀减速运动，由x ＝v 0t －12a 1t 2，解得x ＝0.135 m.4. 如图甲所示，长木板A 静止在光滑水平面上，另一物体B (可看作质点)以水平速度v 0＝3 m/s 滑上长木板A 的上表面．由于A 、B 间存在摩擦，之后的运动过程中A 、B 的速度随时间变化情况如图乙所示．g 取10 m/s 2，下列说法正确的是( )A ．长木板A 、物体B 所受的摩擦力均与运动方向相反 B ．A 、B 之间的动摩擦因数μ＝0.5C ．长木板A 的长度可能为L ＝0.8 mD ．长木板A 的质量是物体B 的质量的两倍【答案】 D 【解析】由题意可得，长木板A 所受摩擦力方向与运动方向相同，物体B 所受的摩擦力方向与运动方向相反，故A 错误；对B 受力分析，由牛顿第二定律有：μm B g ＝m B a B ，a B ＝|Δv B Δt |＝3－11m/s 2＝2 m/s 2，解得：μ＝0.2，故B 错误；物体B 未滑出长木板A ，临界条件为当A 、B 具有共同速度时，B 恰好滑到A 的右端，速度—时间图线与时间轴围成的面积表示位移，则：L min ＝x B －x A ＝3×12 m ＝1.5 m ，故C 错误；对A 受力分析，有：μm B g ＝m A a A ，a A ＝Δv A Δt ＝1－01m/s 2＝1 m/s 2，联立解得：m Am B＝2，故D 正确．5. (多选)如图甲所示，长木板B 固定在光滑水平面上，可视为质点的物体A 静止叠放在B的最左端．现用F ＝6 N 的水平力向右拉A ，经过5 s A 运动到B 的最右端，且其v －t 图像如图乙所示．已知A 、B 的质量分别为1 kg 、4 kg ，A 、B 间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10 m/s 2.下列说法正确的是( )A ．A 的加速度大小为0.5 m/s 2B ．A 、B 间的动摩擦因数为0.4C ．若B 不固定，B 的加速度大小为1 m/s 2D ．若B 不固定，A 运动到B 的最右端所用的时间为5 2 s 【答案】BCD 【解析】根据v －t 图像可知，物体A 的加速度大小为： a A ＝Δv Δt ＝105 m/s 2＝2 m/s 2，故A 错误；以A 为研究对象，根据牛顿第二定律可得： F －μm A g ＝m A a A代入数据得：μ＝0.4，故B 正确；若B 不固定，B 的加速度大小为：a B ＝μm A g m B ＝0.4×1×104 m/s 2＝1 m/s 2，故C 正确；由题图乙知，木板B 的长度为： l ＝12×5×10 m ＝25 m ；若B 不固定，设A 运动到B 的最右端所用的时间为t ，根据题意可得： 12a A t 2－12a B t 2＝l 代入数据解得：t ＝5 2 s 故D 正确．6. (多选)如图所示，一足够长的水平传送带以恒定的速度v 1沿顺时针方向运动，传送带右端有一与传送带等高的光滑水平面．物体以恒定的速率v 2沿直线向左滑上传送带后，经过一段时间又返回光滑水平面上，此时速率为v 2′，则下列说法正确的是( )A ．若v 1＜v 2，则v 2′＝v 1B ．若v 1＞v 2，则v 2′＝v 2C ．不管v 2多大，总有v 2′＝v 2D ．只有v 1＝v 2时，才有v 2′＝v 1 【答案】AB 【解析】由于传送带足够长，物体先减速向左滑行，直到速度减为零，然后在滑动摩擦力的作用下向右运动，分两种情况：①若v 1≥v 2，物体向右运动时一直加速，当v 2′＝v 2时，离开传送带．②若v 1＜v 2，物体向右运动时先加速，当速度增大到与传送带的速度相等时，物体还在传送带上，此后不受摩擦力，物体与传送带一起向右匀速运动，此时有v 2′＝v 1.故选项A 、B 正确，C 、D 错误．7. 如图所示，水平传送带以不变的速度v ＝10 m/s 向右运动，将工件轻轻放在传送带的左端，由于摩擦力的作用，工件做匀加速运动，经过时间t ＝2 s ，速度达到v ；再经过时间t ′＝4 s ，工件到达传送带的右端，g 取10 m/s 2，求：(1)工件在水平传送带上滑动时的加速度的大小； (2)工件与水平传送带间的动摩擦因数； (3)水平传送带的长度．【答案】 (1)5 m/s 2 (2)0.5 (3)50 m 【解析】(1)工件的加速度大小a ＝vt解得a ＝5 m/s 2.(2)设工件的质量为m ，由牛顿第二定律得： μmg ＝ma解得动摩擦因数μ＝0.5.(3)工件匀加速运动通过的距离x 1＝v2t工件匀速运动通过的距离x 2＝v t ′水平传送带长度也就是工件从左端到达右端通过的距离x ＝x 1＋x 2 联立解得x ＝50 m.8. (多选)机场和火车站的安全检查仪用于对旅客的行李进行安全检查．其传送装置可简化为如图所示模型，紧绷的传送带始终保持v ＝1 m/s 的恒定速率向左运行．旅客把行李(可视为质点)无初速度地放在A 处，设行李与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，A 、B 间的距离为2 m ，g 取10 m/s 2.若乘客把行李放到传送带的同时也以v ＝1 m/s 的恒定速率平行于传送带运动到B 处取行李，则( )A ．乘客与行李同时到达B 处 B ．乘客提前0.5 s 到达B 处C ．行李提前0.5 s 到达B 处D ．若传送带速度足够大，行李最快也要2 s 才能到达B 处【答案】 BD 【解析】行李无初速度地放在传送带上，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速度做匀速直线运动．加速时a ＝μg ＝1 m/s 2，用时t 1＝va ＝1 s 达到共同速度，位移x 1＝v 2t 1＝0.5 m ，此后行李匀速运动t 2＝l AB －x 1v ＝1.5 s ，到达B 处共用时2.5 s ．乘客到达B 处用时t ＝l ABv ＝2 s ，故B 正确，A 、C 错误．若传送带速度足够大，行李一直匀加速运动，最短运动时间t min ＝2l ABa＝2 s ，D 正确．9. 如图所示，水平放置的传送带以速度v ＝2 m/s 向右运行，现将一小物体轻轻地放在传送带A 端，物体与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，若A 端与B 端相距4 m ，g ＝10 m/s 2，求：(1)物体由A 运动到B 的时间和物体到达B 端时的速度大小； (2)滑块相对传送带滑动的距离．【答案】(1)2.5 s 2 m/s (2)1 m 【解析】(1)设加速运动过程中物体的加速度为a ，根据牛顿第二定律有μmg ＝ma ，得出a ＝2 m/s 2；设物体速度达到传送带速度v 时物体发生的位移为x 1，所用时间为t 1，则v ＝at 1，x 1＝v 2t 1，得出t 1＝1 s ，x 1＝1 m ；此时物体距离B 端x 2＝4 m －x 1＝3 m ，接下来物体做匀速运动，所用时间t 2＝x 2v ＝1.5 s ，所以t ＝t 1＋t 2＝2.5 s ，物体到达B 端时的速度为2 m/s.(2)在t 1＝1 s 内传送带位移x 传＝v t 1＝2 m ，故物块相对传送带滑动的距离Δx ＝x 传－x 1＝1 m.10. 如图所示为一水平传送带装置示意图．紧绷的传送带始终以恒定的速率v ＝1 m/s 运行，一质量为m ＝4 kg 的物体无初速度地放在A 处，传送带对物体的滑动摩擦力使物体开始做匀加速直线运动，随后物体又以与传送带相等的速率做匀速直线运动．设物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，A 、B 间的距离L ＝2 m ，g 取10 m/s 2.(1)求物体刚开始运动时所受滑动摩擦力的大小与加速度的大小； (2)求物体由A 运动到B 的时间；(3)如果提高传送带的运行速率，物体就能被较快地传送到B 处，求使物体从A 处传送到B 处的最短时间和传送带对应的最小运行速率．【答案】(1)4 N 1 m/s 2 (2)2.5 s (3)2 s 2 m/s 【解析】(1)滑动摩擦力F f1＝μmg ＝0.1×4×10 N ＝4 N ，加速度a ＝F f1m＝1 m/s 2.(2)物体匀加速运动的时间t 1＝va ＝1 s ，物体匀加速运动的位移x 1＝v 22a ＝0.5 m.物体匀速运动的时间t 2＝L －x 1v ＝1.5 s 则物体由A 运动到B 的时间t ＝t 1＋t 2＝2.5 s.(3)物体一直做匀加速运动时物体从A 处传送到B 处的时间最短，加速度仍为a ＝1 m/s 2，当物体到达B 处时，有v min 2＝2aL ，v min ＝2aL ＝2×1×2 m/s ＝2 m/s ，所以传送带的最小运行速率为2 m/s. 设物体最短运行时间为t min ，则v min ＝at min ，得t min ＝v min a ＝21s ＝2 s.。

高中物理重要方法典型模型突破13-模型专题(5)-传送带模型(解析版)

专题十三模型专题（5）传送带模型【重点模型解读】传送带模型是高中既典型又基础的物理模型，且容易结合生活实际来考察生活实际问题，传送带模型的考查分为两方面，一方面是动力学问题考察(包括划痕)，另一方面是能量转化问题考查。

一、模型认识项目图示滑块可能的运动情况滑块受（摩擦）力分析情景1①可能一直加速受力f=μmg②可能先加速后匀速先受力f=μmg ，后f=0情景2①v 0>v 时,可能一直减速,也可能先减速再匀速受力f=μmg 先受力f=μmg ，后f=0②v 0<v 时,可能一直加速,也可能先加速再匀速受力f=μmg 先受力f=μmg ，后f= 情景3①传送带较短时,滑块一直减速达到左端受力f=μmg②传送带较长时,滑块还要被传送带传回右端。

其中,若v 0>v,返回时速度为v;若v 0<v,返回时速度为v 0 受力f=μmg （方向一直向右）减速和反向加速时受力f=μmg （方向一直向右），匀速运动f=0 情景4①可能一直加速受摩擦力f =μmg cos θ ②可能先加速后匀速先受摩擦力f=μmgcosθ，后f=mgsinθ（静）情景5①可能一直以同一加速度a 加速受摩擦力f=μmgcosθ ②可能先加速后匀速先受摩擦力f=μmgcosθ，后f=mgsinθ（静） ③可能先以a 1加速后以a 2加速先受摩擦力f=μmgcosθ，后受反向的摩擦力f=μmgcosθ二、传送带模型问题的关键(1)对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断。

(2)物体的速度与传送带速度相等的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻。

三、解答传送带问题应注意的事项(1)比较物块和传送带的初速度情况，分析物块所受摩擦力的大小和方向，其主要目的是得到物块的加速度。

(2)关注速度相等这个特殊时刻，水平传送带中两者一块匀速运动，而倾斜传送带需判断μ与tan θ的关系才能决定物块以后的运动。

（3）要注意摩擦力做功情况的分析，摩擦生热的能量损失计算时要注意相对位移的分析。

衡水中学物理最经典-“传送带模型”问题

“传送带模型”问题1．模型特征(1)水平传送带模型(1)(2)(1)(2)(1)(2)中v(1)(2)(1)(2)(3)2.模型动力学分析(1)传送带模型问题的分析流程(2)判断方法①水平传送带情景1若v22μg≤l，物、带能共速；情景2若|v2－v20|2μg≤l，物、带能共速；情景3若v202μg≤l，物块能返回．②倾斜传送带情景1若v22a≤l，物、带能共速；情景2若v22a≤l，物、带能共速；若μ≥tan θ，物、带共速后匀速；若μ<tan θ，物体以a2加速(a2<a)．[诊断小练](1)将一物体静止放在倾斜传送带的底端(如图1所示)，物体一定沿传送带向上运动．()(2)将一物体静止放在倾斜传送带的底端(如图1所示)，物体有可能静止．()图1图2(3)将一物体静止放在倾斜传送带的顶端，(如图2所示)，物体一定先加速再与传送带共速到达底端．()(4)将一物体静止放在倾斜传送带的顶端，(如图2所示)，物体可能一直加速到底端．()【答案】(1)×(2)√(3)×(4)√命题点1水平传送带模型6．(2018·山东临沂高三上学期期中)如图所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行．初速度大小为v2(v1＜v2)的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上滑上传送带，从小物块滑上传送带开始计时，物块在传送带上运动的v-t图象可能是()A BC D【解析】物块滑上传送带，由于速度大于传送带速度，物块做匀减速直线运动，可能会滑到另一端一直做匀减速直线运动，到达另一端时恰好与传送带速度相等，故C 正确．物块滑上传送带后，物块可能先做匀减速直线运动，当速度达到传送带速度后一起做匀速直线运动，速度的方向保持不变，故B 、D 错误，A 正确．【答案】 AC命题点2 倾斜向下的传送带模型7．如图所示为粮袋的传送装置，已知A 、B 两端间的距离为L ，传送带与水平方向的夹角为θ，工作时运行速度为 v ，粮袋与传送带间的动摩擦因数为μ，正常工作时工人在A 端将粮袋放到运行中的传送带上．设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度大小为g .关于粮袋从A 到B 的运动，以下说法正确的是( )A ．粮袋到达B 端的速度与v 比较，可能大，可能小，也可能相等B ．粮袋开始运动的加速度为g (sin θ－μcos θ)，若L 足够大，则以后将以速度v 做匀速运动C ．若μ≥tan θ，则粮袋从A 端到B 端一定是一直做加速运动D ．不论μ大小如何，粮袋从A 到B 端一直做匀加速运动，且加速度a ≥g sin θ 【解析】若传送带较短，粮袋在传送带上可能一直做匀加速运动，到达B 端时的速度小于v ；μ≥tan θ，则粮袋先做匀加速运动，当速度与传送带的速度相同后，做匀速运动，到达B 端时速度与v 相同；若μ<tan θ，则粮袋先做加速度为g (sin θ＋μcos θ)的匀加速运动，当速度与传送带相同后做加速度为g (sin θ－μcos θ)的匀加速运动，到达B 端时的速度大于v ，选项A 正确；粮袋开始时速度小于传送带的速度，相对传送带的运动方向是沿传送带向上，所以受到沿传送带向下的滑动摩擦力，大小为μmg cos θ，根据牛顿第二定律得加速度a ＝mg sin θ＋μmg cos θm ＝g (sin θ＋μcos θ)，选项B 错误；若μ≥tan θ，粮袋从A 到B 可能一直是做匀加速运动，也可能先匀加速运动，当速度与传送带的速度相同后，做匀速运动，选项C 、D 均错误．【答案】 A命题点3 倾斜向上的传送带模型8．如图所示为某工厂的货物传送装置，倾斜运输带AB (与水平面成α＝37°)与一斜面BC (与水平面成θ＝30°)平滑连接，B 点到C 点的距离为L ＝0.6 m ，运输带运行速度恒为v 0＝5 m/s ，A 点到B 点的距离为x ＝4.5 m ，现将一质量为m ＝0.4 kg 的小物体轻轻放于A 点，物体恰好能到达最高点C 点，已知物体与斜面间的动摩擦因数μ1＝36，求：(g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，空气阻力不计)(1)小物体运动到B 点时的速度v 的大小； (2)小物体与运输带间的动摩擦因数μ； (3)小物体从A 点运动到C 点所经历的时间t . 【思路点拨】【解析】 (1)设小物体在斜面上的加速度为a 1，运动到B 点的速度为v ，由牛顿第二定律得mg sin θ＋μmg cos θ＝ma 1由运动学公式知v 2＝2a 1L ，联立解得v ＝3 m/s.(2)因为v <v 0，所以小物体在运输带上一直做匀加速运动，设加速度为a 2，则由牛顿第二定律知μmg cos α－mg sin α＝ma 2 又因为v 2＝2a 2x ，联立解得μ＝78.(3)小物体从A 点运动到B 点经历时间t 1＝v a 2，从B 运动到C 经历时间t 2＝v 1a 1联立并代入数据得小物体从A 点运动到C 点所经历的时间t ＝t 1＋t 2＝3.4 s. 【答案】 (1)3 m/s (2)78(3)3.4 s解答传送带问题三步曲(1)水平传送带上物体的运动情况取决于物体的受力情况，即物体所受摩擦力的情况；倾斜传送带上物体的运动情况取决于所受摩擦力与重力沿斜面的分力情况．(2)传送带上物体的运动情况可按下列思路判定：相对运动→摩擦力方向→加速度方向→速度变化情况→共速，并且明确摩擦力发生突变的时刻是v物＝v传．(3)倾斜传送带问题，一定要比较斜面倾角与动摩擦因数的大小关系．考点四“滑块—木板模型”问题(高频14)1．模型特点涉及两个物体，并且物体间存在相对滑动．2．两种位移关系滑块由木板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和木板同向运动，位移大小之差等于板长；反向运动时，位移大小之和等于板长．设板长为L，滑块位移大小为x1，木板位移大小为x2，同向运动时：如图1所示，L＝x1－x2图1反向运动时：如图2所示，L＝x1＋x2图23．解题步骤审题建模→弄清题目情景，分析清楚每个物体的受力情况、运动情况，清楚题给条件和所求建立方程→根据牛顿运动定律准确求出各运动过程的加速度(两过程接连处的加速度可能突变)明确关系→错误!命题点1 水平面上的滑块—木板模型9．(2017·课标卷Ⅲ，25)如图，两个滑块A 和B 的质量分别为m A ＝1 kg 和m B ＝5 kg ，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为μ1＝0.5；木板的质量为m ＝4 kg ，与地面间的动摩擦因数为μ2＝0.1.某时刻A 、B 两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v 0＝3 m/s.A 、B 相遇时，A 与木板恰好相对静止．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g ＝10 m/s 2.求：(1)B 与木板相对静止时，木板的速度； (2)A 、B 开始运动时，两者之间的距离．【解析】 (1)滑块A 和B 在木板上滑动时，木板也在地面上滑动．设A 、B 和木板所受的摩擦力大小分别为f 1、f 2和f 3，A 和B 相对于地面的加速度大小分别为a A 和a B ，木板相对于地面的加速度大小为a 1，在物块B 与木板达到共同速度前有f 1＝μ1m Ag ① f 2＝μ1m B g ②f 3＝μ2(m ＋m A ＋m B )g ③ 由牛顿第二定律得 f 1＝m A a A ④ f 2＝m B a B ⑤ f 2－f 1－f 3＝ma 1⑥设在t 1时刻，B 与木板达到共同速度，其大小为v 1，由运动学公式有 v 1＝v 0－a B t 1⑦ v 1＝a 1t 1⑧联立①②③④⑤⑥⑦⑧式，代入已知数据得 v 1＝1 m/s ⑨(2)在t 1时间间隔内，B 相对于地面移动的距离为 s B ＝v 0t 1－12a B t 21⑩设在B 与木板达到共同速度v 1后，木板的加速度大小为a 2，对于B 与木板组成的体系，由牛顿第二定律有 f 1＋f 3＝(m B ＋m )a 2⑪由①②④⑤式知，a A ＝a B ；再由⑦⑧式知，B 与木板达到共同速度时，A 的速度大小也为v 1，但运动方向与木板相反．由题意知，A 和B 相遇时，A 与木板的速度相同，设其大小为v 2，设A 的速度大小从v 1变到v 2所用的时间为t 2，则由运动学公式，对木板有v 2＝v 1－a 2t 2⑫ 对A 有v 2＝－v 1＋a A t 2⑬在t 2时间间隔内，B (以及木板)相对地面移动的距离为 s 1＝v 1t 2－12a 2t 22⑭在(t 1＋t 2)时间间隔内，A 相对地面移动的距离为 s A ＝v 0(t 1＋t 2)－12a A (t 1＋t 2)2⑮A 和B 相遇时，A 与木板的速度也恰好相同，因此A 和B 开始运动时，两者之间的距离为s 0＝s A ＋s 1＋s B ⑯联立以上各式，并代入数据得 s 0＝1.9 m(也可用如图所示的速度—时间图线求解)【答案】 (1)1 m/s (2)1.9 m10．(2015·课标卷Ⅰ，25)一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块；在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5 m ，如图(a)所示．t ＝0时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至t ＝1 s 时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)．碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板．已知碰撞后1 s 时间内小物块的v t 图线如图(b)所示．木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g 取10 m/s 2.求：(1)木板与地面间的动摩擦因数μ1及小物块与木板间的动摩擦因数μ2； (2)木板的最小长度；(3)木板右端离墙壁的最终距离．【解析】 (1)根据图(b)可以判定碰撞前小物块与木板共同速度为v ＝4 m/s 碰撞后木板速度水平向左，大小也是v ＝4 m/s小物块受到滑动摩擦力而向右做匀减速直线运动，加速度大小a 2＝4－01m/s 2＝4 m/s 2. 根据牛顿第二定律有μ2mg ＝ma 2，解得μ2＝0.4木板与墙壁碰撞前，匀减速运动时间t ＝1 s ，位移x ＝4.5 m ，末速度v ＝4 m/s 其逆运动则为匀加速直线运动可得x ＝v t ＋12a 1t 2解得a 1＝1 m/s 2对小物块和木板整体受力分析，滑动摩擦力提供合外力，由牛顿第二定律得： μ1(m ＋15m )g ＝(m ＋15m )a 1，即 μ1g ＝a 1 解得μ1＝0.1.(2)碰撞后，木板向左做匀减速运动，依据牛顿第二定律有μ1(15m ＋m )g ＋μ2mg ＝15ma 3 可得a 3＝43m/s 2对小物块，加速度大小为a 2＝4 m/s 2由于a 2＞a 3，所以小物块速度先减小到0，所用时间为t 1＝1 s过程中，木板向左运动的位移为x 1＝v t 1－12a 3t 21＝103 m, 末速度v 1＝83 m/s 小物块向右运动的位移x 2＝v ＋02t 1＝2 m 此后，小物块开始向左加速，加速度大小仍为a 2＝4 m/s 2 木板继续减速，加速度大小仍为a 3＝43 m/s 2假设又经历t 2二者速度相等，则有a 2t 2＝v 1－a 3t 2 解得t 2＝0.5 s此过程中，木板向左运动的位移x 3＝v 1t 2－12a 3t 22＝76 m ，末速度v 3＝v 1－a 3t 2＝2 m/s小物块向左运动的位移x 4＝12a 2t 22＝0.5 m此后小物块和木板一起匀减速运动，二者的相对位移最大， Δx ＝x 1＋x 2＋x 3－x 4＝6.0 m小物块始终没有离开木板，所以木板最小的长度为6.0 m.(3)最后阶段滑块和木板一起匀减速直到停止，整体加速度大小为a 1＝1 m/s 2向左运动的位移为x 5＝v 232a 1＝2 m所以木板右端离墙壁最远的距离为x ＝x 1＋x 3＋x 5＝6.5 m. 【答案】 (1)0.1 0.4 (2)6.0 m (3)6.5 m 命题点2 斜面上的滑块—木板模型11．(2015·课标卷Ⅱ，25)下暴雨时，有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害．某地有一倾角为θ＝37°(sin 37°＝35)的山坡C ，上面有一质量为m 的石板B ，其上下表面与斜坡平行；B 上有一碎石堆A (含有大量泥土)，A 和B 均处于静止状态，如图所示．假设某次暴雨中，A 浸透雨水后总质量也为m (可视为质量不变的滑块)，在极短时间内，A 、B 间的动摩擦因数μ1减小为38，B 、C 间的动摩擦因数μ2减小为0.5，A 、B 开始运动，此时刻为计时起点；在第2 s 末，B 的上表面突然变为光滑，μ2保持不变．已知A 开始运动时，A 离B 下边缘的距离l ＝27 m ，C 足够长，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．取重力加速度大小g ＝10 m/s 2.求：(1)在0～2 s 时间内A 和B 加速度的大小； (2)A 在B 上总的运动时间．【解析】 (1)在0～2 s 时间内，A 和B 的受力如图所示，其中F f 1、F N1是A 与B 之间的摩擦力和正压力的大小，F f 2、F N2是B 与C 之间的摩擦力和正压力的大小，方向如图所示．由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得F f 1＝μ1F N1① F N1＝mg cos θ② F f 2＝μ2F N2③ F N2＝F N1＋mg cos θ④规定沿斜面向下为正．设A 和B 的加速度分别为a 1和a 2，由牛顿第二定律得 mg sin θ－F f 1＝ma 1⑤mg sin θ－F f 2＋F f 1＝ma 2⑥联立①②③④⑤⑥式，并代入题给条件得 a 1＝3 m/s 2⑦ a 2＝1 m/s 2⑧(2)在t 1＝2 s 时，设A 和B 的速度分别为v 1和v 2，则 v 1＝a 1t 1＝6 m/s ⑨ v 2＝a 2t 1＝2 m/s ⑩2 s 后，设A 和B 的加速度分别为a 1′和a 2′.此时A 与B 之间摩擦力为零，同理可得 a 1′＝6 m/s 2⑪ a 2′＝－2 m/s 2⑫由于a 2′＜0，可知B 做减速运动．设经过时间t 2，B 的速度减为零，则有 v 2＋a 2′t 2＝0⑬ 联立⑩⑫⑬式得t 2＝1 s在t 1＋t 2时间内，A 相对于B 运动的距离为 x ＝⎝⎛⎭⎫12a 1t 21＋v 1t 2＋12a 1′t 22 －⎝⎛⎭⎫12a 2t 21＋v 2t 2＋12a 2′t 22＝12 m ＜27 m 此后B 静止不动，A 继续在B 上滑动．设再经过时间t 3后A 离开B ，则有 l －x ＝(v 1＋a 1′t 2)t 3＋12a 1′t 23 可得t 3＝1 s(另一解不合题意，舍去) 设A 在B 上总的运动时间t 总，有 t 总＝t 1＋t 2＋t 3＝4 s【答案】 (1)3 m/s 2 1 m/s 2 (2)4 s12．(2018·重庆八中一模)如图所示，质量M ＝1 kg 的木板静置于倾角为37°的足够长的固定斜面上的某个位置，质量m ＝1 kg 、可视为质点的小物块以初速度v 0＝5 m/s 从木板的下端冲上木板，同时在木板上端施加一个沿斜面向上的外力F ＝14 N ，使木板从静止开始运动，当小物块与木板共速时，撤去该外力，最终小物块从木板的下端滑出．已知小物块与木板之间的动摩擦因数为0.25，木板与斜面之间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：(1)物块和木板共速前，物块和木板的加速度；(2)木板的最小长度；(3)物块在木板上运动的总时间．【解析】 (1)物块与木板共速前，对物块分析有mg sin θ＋μ1mg cos θ＝ma 1，得a 1＝8 m/s 2，方向沿斜面向下，物块减速上滑；对木板分析有F ＋μ1mg cos θ－Mg sin θ－μ2(m ＋M )g cos θ＝Ma 2，得a 2＝2 m/s 2，方向沿斜面向上，木板加速上滑． (2)物块与木板共速时有v 共＝v 0－a 1t 1，v 共＝a 2t 1，代入数据解得t 1＝0.5 s ，v 共＝1 m/s ，共速时物块与木板的相对位移Δx 1＝v 0t 1－12a 1t 21－12a 2t 21＝1.25 m ，撤掉F 后，物块相对于木板上滑，加速度大小仍为a 1＝8 m/s 2，物块减速上滑，对木板有Mg sin θ＋μ2(M ＋m )g cos θ－μ1mg cos θ＝Ma 2′，则a 2′＝12 m/s 2，方向沿斜面向下，木板减速上滑．由于Mg sin θ＋μ1mg cos θ＝μ2(M ＋m )g cos θ，则木板速度减为零后，物块在木板上滑动时，木板保持静止，经过t 2＝112 s ，木板停止，经过t 2′＝18s ，物块速度减为零，此过程，物块和木板的相对位移Δx 2＝v 共2t 2′－v 共2t 2＝148 m ，故木板的最小长度L min ＝Δx 1＋Δx 2＝6148 m.(3)物块在木板上下滑时，木板静止不动，物块的加速度a 1′＝g sin θ－μ1g cos θ＝4 m/s 2， L min ＝12a 1′t 23，得t 3＝6196s ，物块在木板上运动的总时间t ＝t 1＋t 2′＋t 3＝⎝⎛⎭⎫58＋6196s. 【答案】 (1)8 m/s 2，方向沿斜面向下 2 m/s 2，方向沿斜面向上 (2)6148m (3)⎝⎛⎭⎫58＋6196 s分析滑块—滑板模型时要抓住一个转折和两个关联思想方法系列(四)动力学中的图象问题分析思路与方法1．常见的动力学图象v-t图象、a-t图象、F-t图象、F-a图象等．2．图象问题的类型(1)已知物体受的力随时间变化的图线，要求分析物体的运动情况．(2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图线，要求分析物体的受力情况．(3)由已知条件确定某物理量的变化图象．3．解题策略(1)分清图象的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图象所反映的物理过程，会分析临界点．(2)注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义：图线与横、纵坐标的交点，图线的转折点，两图线的交点等．(3)明确能从图象中获得哪些信息：把图象与具体的题意、情境结合起来，应用物理规律列出与图象对应的函数方程式，进而明确“图象与公式”“图象与物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断．类型一与牛顿运动定律相关的v-t图象问题例1(2018·山东烟台高三上学期期中)如图甲所示，质量M＝5 kg的木板A在水平向右F＝30 N的拉力作用下在粗糙水平地面上向右运动，t＝0时刻在其右端无初速度地放上一质量为m＝1 kg的小物块B，放上物块后A、B的v-t图象如图乙所示．已知物块可看作质点，木板足够长，取g＝10 m/s2.求：(1)物块与木板之间动摩擦因数μ1和木板与地面间的动摩擦因数μ2；(2)物块与木板之间摩擦产生的热量；(3)放上物块后，木板运动的总位移．【解析】(1)放上物块后，当A、B有相对运动时，分别对A、B受力分析，可知：μ1mg＝ma Bμ1mg＋μ2(M＋m)g－F＝Ma A结合图象可知：μ1＝a Bg＝Δv BgΔt＝0.4a A＝Δv AΔt＝2 m/s2μ2＝Ma A＋F－μ1mg(M＋m)g＝0.6.(2)物块与木板相对运动过程中，相对位移为Δs相对＝12×18×3 m＝27 m物块与木板之间的摩擦热：Q＝μ1mgΔs相对＝108 J.(3)A、B共同运动时，μ2(M＋m)g－F＝(M＋m)a a＝1 m/s2A、B共同运动时间t＝Δva＝12 s放上物块后木板运动的总位移s木板＝12×(12＋18)×3 m＋12×12×12 m＝117 m.【答案】(1)0.40.6(2)108 J(3)117 m类型二与牛顿运动定律相关的F-t图象问题例2(2018·山东菏泽市高三上学期期中)一个物块放置在粗糙的水平面上，受到的水平拉力F随时间t变化的关系如图所示，速度v随时间t变化的关系如图所示(g＝10 m/s2)，下列说法正确的是()A．5 s末物块所受摩擦力的大小为15 NB．物块在前6 s内的位移大小为12 mC．物块与水平地面间的动摩擦因数为0.75D．物块的质量为5 kg【解析】 5 s末处于静止状态，根据平衡知，F f＝F＝10 N，故A错误；物块在前6 s 内的位移大小等于前4 s内的位移大小，根据图线的面积得：S＝12×(2＋4)×4 m＝12 m，故B正确；在0～2内物块做匀速直线运动，滑动摩擦力f＝15 N，物块匀减速运动的加速度大小为：a＝42m/s2＝2 m/s2，根据牛顿第二定律得：f－F＝ma，解得m＝15－52kg＝5 kg，则动摩擦因数为：μ＝fmg＝1550＝0.3，故C错误，D正确．【答案】BD根据F-t图象可得F合与时间t的关系，F合-t图象与a-t图象具有对应关系，根据对应关系列出关系式即可解决相关问题．类型三与牛顿运动定律相关的F-x图象问题例3如图甲所示，水平面上质量相等的两木块A、B用一轻弹簧相连，这个系统处于平衡状态，现用一竖直向上的力F拉动木块A，使木块A向上做匀加速直线运动(如图乙)，研究从力F刚作用在木块A瞬间到木块B刚离开地面瞬间的这一过程，并选定该过程中木块A的起点位置为坐标原点，则下面图中能正确表示力F和木块A的位移x之间关系的是()【解析】初始状态弹簧被压缩，弹簧对A的弹力与A所受的重力平衡，设弹簧压缩长度为x0，末状态弹簧被拉长，由于B刚离开地面，弹簧对B的弹力与B所受的重力平衡，由于A、B所受重力相等，故弹簧伸长量也为x0.初始状态A处于平衡状态，则kx0＝mg，当木块A的位移为x时，弹簧向上的弹力的减少量为kx，外力F减去弹力的减少量为系统的合外力，故F－kx＝ma，则得到F＝kx＋ma，可见F与x是线性关系，当x＝0时，ma ＞0.【答案】 A根据胡克定律F＝kx得k＝Fx＝ΔFΔx，即弹簧弹力的变化量和形变量的变化量成正比．弹簧弹力随位移的变化而做线性变化，A做匀加速直线运动，因此作用力F也随位移的变化而做线性变化．[高考真题]1．(2016·上海卷，7)在今年上海的某活动中引入了全国首个户外风洞飞行体验装置，体验者在风力作用下漂浮在半空．若减小风力，体验者在加速下落过程中() A．失重且机械能增加B．失重且机械能减少C．超重且机械能增加D．超重且机械能减少【解析】据题意，体验者漂浮时受到的重力和风力平衡；在加速下降过程中，风力小于重力，即重力对体验者做正功，风力做负功，体验者的机械能减小；加速下降过程中，加速度方向向下，体验者处于失重状态，故选项B正确．【答案】 B2．(2016·海南卷，5)沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F的作用，其下滑的速度—时间图线如图所示．已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在0～5 s,5～10 s，10～15 s内F的大小分别为F1、F2和F3，则()A．F1<F2B．F2>F3C．F1>F3D．F1＝F3【解析】根据v-t图象可知，在0～5 s内加速度大小为a1＝0.2 m/s2，方向沿斜面向下；在5～10 s内，加速度大小为a2＝0；在10～15 s内加速度大小为a3＝0.2 m/s2，方向沿斜面向上；受力分析如图：在0～5 s内，根据牛顿第二定律：mg sin θ－f－F1＝ma1，则：F1＝mg sin θ－f－0.2m；在5～10 s内，根据牛顿第二定律：mg sin θ－f－F2＝ma2，则：F2＝mg sin θ－f；在10～15 s内，根据牛顿第二定律：f＋F3－mg sin θ＝ma3，则：F3＝mg sin θ－f＋0.2m；故可以得到：F3＞F2＞F1，故选项A正确．【答案】 A3.(2013·课标卷Ⅱ，25)一长木板在水平地面上运动，在t＝0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，以后木板运动的速度—时间图象如图所示．已知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上．取重力加速度的大小g＝10 m/s2，求：(1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数；(2)从t＝0时刻到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板的位移的大小．【解析】(1)从t＝0时开始，木板与物块之间的摩擦力使物块加速，使木板减速，此过程一直持续到物块和木板具有共同速度为止．由图可知，在t1＝0.5 s时，物块和木板的速度相同．设t＝0到t＝t1时间间隔内，物块和木板的加速度大小分别为a1和a2，则a1＝v1 t1①a2＝v0－v1t1②式中v0＝5 m/s、v1＝1 m/s分别为木板在t＝0、t＝t1时速度的大小．设物块和木板的质量均为m，物块和木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2，由牛顿第二定律得μ1mg＝ma1③(μ1＋2μ2)mg＝ma2④联立①②③④式得μ1＝0.20⑤μ2＝0.30.⑥(2)在t1时刻后，地面对木板的摩擦力阻碍木板运动，物块与木板之间的摩擦力改变方向．设物块与木板之间的摩擦力大小为f，物块和木板的加速度大小分别为a′1和a′2，则由牛顿第二定律得f＝ma′1⑦2μ2mg－f＝ma′2⑧假设f<μ1mg，则a′1＝a′2；由⑤⑥⑦⑧式得f＝μ2mg>μ1mg，与假设矛盾．故f＝μ1mg ⑨由⑦⑨式知，物块加速度的大小a ′1等于a 1；物块的v -t 图象如图中点划线所示．由运动学公式可推知，物块和木板相对于地面的运动距离分别为s 1＝2×v 212a 1⑩s 2＝v 0＋v 12t 1＋v 212a ′2⑪物块相对于木板的位移的大小为 s ＝s 2－s 1⑫联立①⑤⑥⑧⑨⑩⑪⑫式得 s ＝1.125 m.【答案】 (1)0.20 0.30 (2)1.125 m[名校模拟]4．(2018·山东师大附中模拟)图甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的·表示人的重心．图乙是根据传感器采集到的数据画出的力—时间图象．两图中a ～g 各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出．取重力加速度g ＝10 m/s 2.根据图象分析可知( )A ．人的重力为1 500 NB ．c 点位置人处于超重状态C ．e 点位置人处于失重状态D ．d 点的加速度小于f 点的加速度【解析】由题图甲、乙可知，人的重力等于500 N ，质量m ＝50 kg ，b 点位置人处于失重状态，c 、d 、e 点位置人处于超重状态，选项A 、C 错误，B 正确；d 点位置传感器对人的支持力F 最大，为1 500 N ，由F －mg ＝ma 可知，d 点的加速度a d ＝20 m/s 2，f 点位置传感器对人的支持力为0 N ，由F －mg ＝ma 可知，f 点的加速度a f ＝－10 m/s 2，故d 点的加速度大于f 点的加速度，选项D 错误．【答案】 B5．(2018·潍坊中学高三上学期开学考试)如图甲所示，足够长的木板B 静置于光滑水平面上，其上放置小滑块A ，木板B 受到随时间t 变化的水平拉力F 作用，木板加速度a 随力F 变化的a -F 图象如图乙所示，g 取10 m/s 2，则( )A ．滑块A 的质量为4 kgB ．木板B 的质量为1 kgC ．当F ＝10 N 时木板B 加速度为4 m/s 2D ．当F ＝10 N 时滑块A 的加速度为2 m/s 2【解析】当F 等于8 N 时，加速度为：a ＝2 m/s 2，对整体分析，由牛顿第二定律有：F ＝(M ＋m )a ，代入数据解得：M ＋m ＝4 kg ，当F 大于8 N 时，对B ，由牛顿第二定律得：a ＝F －μmg M ＝1M F －μmg M ，由图示图象可知，图线的斜率：k ＝1M ＝Δa ΔF ＝28－6＝1，解得，木板B 的质量：M ＝1 kg ，滑块A 的质量为：m ＝3 kg ，故A 错误，B 正确；根据F 大于8 N 的图线知，F ＝6 N 时，a ＝0，由a ＝1M F －μmg M ，可知：0＝11×6－μ×3×101，解得：μ＝0.2，由图示图象可知，当F ＝10 N 时，滑块与木板相对滑动，B 的加速度为：a B ＝a ＝1M F －μmg M ＝11×10－0.2×3×101 m/s 2＝4 m/s 2，故C 正确；当F ＝10 N 时，A 、B 相对滑动，木块A 的加速度：a A ＝μMgM ＝μg ＝2 m/s 2，故D 正确，故选BCD.【答案】 BCD6．(2018·江苏无锡高三质检)如图所示，在光滑的水平面上有一个质量为M 的木板B 处于静止状态，现有一个质量为m 的木块A 从B 的左端以初速度v 0＝3 m/s 开始水平向右滑动，已知M ＞m .用①和②分别表示木块A 和木板B 的图象，在木块A 从B 的左端滑到右端的过程中，下面关于二者速度v 随时间t 的变化图象，其中可能正确的是( )【解析】木块滑上木板，A做匀减速直线运动，B做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得加速度大小a A＝μmgm＝μg，a B＝μmgM，已知M＞m，则a A＞a B.图线①斜率的绝对值应大于图线②斜率的绝对值，故A、B错误；若A不能够滑下，则两者最终拥有共同的速度，若能够滑下，则A的速度较大，故C正确，D错误．【答案】 C课时作业(九)[基础小题练]1．电梯早已进入人们的日常生活，设某人乘坐电梯时的v-t图象如图所示，取向上为正方向，下列说法正确的是()A．0至t1时间内人处于失重状态B．t2至t4时间内人处于失重状态C．t2至t3时间内与t3至t4时间内电梯的加速度方向相反D．0至t1时间内和t3至t4时间内电梯的加速度方向相同【解析】由v-t图象可知，0至t1时间内向上匀加速运动，人处于超重状态，选项A 错误；t2至t4时间内，加速度向下，人处于失重状态，选项B正确；t2至t3时间内与t3至t4时间内电梯的加速度方向相同，0至t1时间内和t3至t4时间内电梯的加速度方向相反，选项C、D错误．【答案】 B2．为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示，当此车减速上坡时(仅考虑乘客与水平面之间的作用)，则关于乘客下列说法正确的是()A．不受摩擦力的作用B．受到水平向左的摩擦力作用C．处于超重状态D．所受合力竖直向上【解析】对乘客进行受力分析，乘客受重力，支持力，由于乘客加速度沿斜面向下，而静摩擦力必沿水平方向，又因为乘客有水平向左的分加速度，所以受到水平向左的摩擦力作用，故A错误，B正确．当此车减速上坡时，整体的加速度沿斜面向下，乘客具有向下的分加速度，所以根据牛顿运动定律可知乘客处于失重状态，故C错误．由于乘客加速度沿斜面向下，根据牛顿第二定律得所受合力沿斜面向下，故D错误．【答案】 B3．如图所示，是某同学站在压力传感器上，做下蹲—起立的动作时记录的力随时间变化的图线．由图线可知，该同学体重约为650 N，除此以外，还可得到的信息是()A．该同学做了两次下蹲—起立的动作B．该同学做了一次下蹲—起立的动作，且下蹲后约2 s起立C．下蹲过程中人一直处于失重状态D．下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态【解析】人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降处于失重状态，达到一个最大速度后再减速下降处于超重状态，同理起立对应先超重再失重，对应图象可知，该同学做了一次下蹲—起立的动作，A错误；由图象看出两次超重的时间间隔就是人蹲在地上持续的时间，约2 s，B正确；下蹲过程既有失重又有超重，且先失重后超重，C、D 均错误．【答案】 B4．(2018·河南南阳一中月考)如图甲所示，粗糙斜面与水平面的夹角为30°，质量为0.3 kg的小物块静止在A点，现有一沿斜面向上的恒定推力F作用在小物块上，作用一段时间后撤去推力F，小物块能达到的最高位置为C点，小物块从A到C的v-t图象如图乙所示，g取10 m/s2，则下列说法正确的是()A．小物块到C点后将沿斜面下滑B．小物块从A点沿斜面向上滑行的最大距离为1.8 mC．小物块与斜面间的动摩擦因数为3 3D．推力F的大小为4 N【解析】当撤去推力F后，物块在滑动摩擦力作用下做匀减速直线运动，由v-t图象。

传送带模型--2024年高三物理二轮常见模型(解析版)

2024年高三物理二轮常见模型专题传送带模型特训目标特训内容目标1水平传送带模型(1T-5T)目标2倾斜传送带模型(6T-10T)目标3电磁场中的传送带模型(11T-15T)【特训典例】一、水平传送带模型1如图所示，足够长的水平传送带以v0=2m/s的速度沿逆时针方向匀速转动，在传送带的左端连接有一光滑的弧形轨道，轨道的下端水平且与传送带在同一水平面上，滑块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.4。

现将一质量为m=1kg的滑块(可视为质点)从弧形轨道上高为h=0.8m的地方由静止释放，重力加速度大小取g=10m/s2，则()A.滑块刚滑上传送带左端时的速度大小为4m/sB.滑块在传送带上向右滑行的最远距离为2.5mC.滑块从开始滑上传送带到第一次回到传送带最左端所用的时间为2.5sD.滑块从开始滑上传送带到第一次回到传送带最左端的过程中，传动系统对传送带多做的功为12J【答案】AD【详解】A．滑块刚滑上传送带左端时的速度大小为v=2gh=2×10×0.8m/s=4m/s选项A正确；B．滑块在传送带上向右滑行做减速运动的加速度大小为a=μg=4m/s2向右运动的最远距离为x m=v22a=422×4m=2m选项B错误；C．滑块从开始滑上传送带到速度减为零的时间t1=va =1s位移x1=v2t1=2m然后反向，则从速度为零到与传送带共速的时间t2=v0a=0.5s位移x2=v02t2=0.5m然后匀速运动回到传送带的最左端的时间t3=x1-x2v0=0.75s滑块从开始滑上传送带到第一次回到传送带最左端所用的时间为t=t1+t2+t3=2.25s选项C错误；D．滑块从开始滑上传送带到第一次回到传送带最左端的过程中，传动系统对传送带多做的功等于传送带克服摩擦力做功W=μmg(v0t1+v0t2)=12J选项D正确。

故选AD。

2如图甲所示，一足够长的水平传送带以某一恒定速度顺时针转动，一根轻弹簧一端与竖直墙面连接，另一端与工件不拴接。

动力学中的传送带模型

动力学中的传送带模型一、模型概述物体在传送带上运动的情形统称为传送带模型．因物体与传送带间的动摩擦因数、斜面倾角、传送带速度、传送方向、滑块初速度的大小和方向的不同，传送带问题往往存在多种可能，因此对传送带问题做出准确的动力学过程分析，是解决此类问题的关键．二、两类模型1．水平传送带模型项目图示滑块可能的运动情况情景1（1)可能一直加速（2）可能先加速后匀速情景2（1）v0〉v时,可能一直减速，也可能先减速再匀速(2）v0〈v时，可能一直加速,也可能先加速再匀速情景3(1)传送带较短时，滑块一直减速达到左端(2)传送带较长时，滑块还要被传送带传回右端．其中v0>v返回时速度为v，当v0<v返回时速度为v02．倾斜传送带模型项目图示滑块可能的运动情况情景1（1)可能一直加速(2）可能先加速后匀速情景2（1）可能一直加速(2）可能先加速后匀速（3)可能先以a1加速后以a2加速情景3（1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速（3）可能一直匀速(4)可能先以a1加速后以a2加速情景4(1)可能一直加速（2）可能一直匀速(3)可能先减速后反向加速1．如图3－2－11所示，传送带保持v0＝1 m/s的速度运动．现将一质量m＝0.5 kg的物体从传送带左端放上，设物体与传送带间动摩擦因数μ＝0。

1，传送带两端水平距离x＝2.5 m,则物体从左端运动到右端所经历的时间为(g取10 m/s2)(）图3－2－11A.错误!s B．(错误!－1) sC．3 s D．5 s【答案】 C2、(2014届大连模拟）如图3－2－19所示，水平传送带A、B两端相距x＝3.5 m，物体与传送带间的动摩擦因数μ＝0。

1，物体滑上传送带A端的瞬时速度v A＝4 m/s，到达B端的瞬时速度设为v B。

下列说法中正确的是()A．若传送带不动,v B＝3 m/sB．若传送带逆时针匀速转动，v B一定等于3 m/sC．若传送带顺时针匀速转动，v B一定等于3 m/sD．若传送带顺时针匀速转动,v B有可能等于3 m/s【解析】当传送带不动时,物体从A到B做匀减速运动，a＝μg＝1 m/s2，物体到达B点的速度v B＝错误!＝3 m/s。

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=△ＥＫ+△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ＷF 、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。

高中物理传送带模型

一、水平传送带：情图示景情景1情景2情景3二、倾斜传送带：情图示景情景1情景2情景3情景滑块可能的运动情况⑴可能一直加速⑵可能先加速后匀速⑴ v0v ，一直匀速⑵ v0v ，一直减速或先减速后匀速⑶ v0v ，一直加速或先加速后匀速⑴传送带较短，一直减速到左端⑵传送带足够长，滑块还要被传回右端：① v0v ，返回时速度为v② v0v ，返回时速度为v0滑块可能的运动情况⑴可能一直加速⑵可能先加速后匀速⑶可能从左端滑落1.可能一直加速⑵可能先加速后匀速⑶可能先以a1加速，后以 a2加速1 可能一直加速⑵可能一直匀速⑶可能先加速后匀速⑷可能先减速后匀速⑸可能先以a1加速，后以 a2加速⑴可能一直加速⑵可能一直减速4⑶可能先减速到0，后反向加速1、如图所示为火车站使用的传送带示意图，绷紧的传送带水平部分长度L＝4 m，并以v01m / s的速度向右匀速运动。

现将一个可视为质点的旅行包无初速度地轻放在传送带的左端，已知旅行包与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.2 ，取g10m / s2。

(1)求旅行包经过多长时间到达传送带的右端。

(2) 若要旅行包从左端运动到右端所用时间最短，传送带速度的大小应满足什么条件？2、如图所示，绷紧的传送带，始终以 2 m/s 的速度匀速斜向上运行，传送带与水平方向间的夹角30 .现把质量为10 kg的工件轻轻地放在传送带底端P 处，由传送带传送至顶端 Q 处．已知 P 、 Q 之间的距离为 4 m，工件与传送带间的动摩擦因数3，取g 10m / s2 (1) 通过计算说明工件在传送2带上做什么运动； (2) 求工件从 P 点运动到 Q 点所用的时间．3、（讲逆时针）如图所示，倾角为37°、长为L=16m的传送带，转动速度为v 10m / s，在传送带顶端 A 处无初速地释放一个质量为m 0.5kg的物体，已知物体与传送带间的动摩擦因数0.5 ，取 g10m / s2。

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