2021届人教版高考物理一轮总复习学案设计第三单元专题三动力学中的“传送带、板块”模型
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专题三动力学中的“传送带、板块”模型
考纲考情核心素养
►牛顿运动定律的应用Ⅰ►传送带模型、板块模型.
物理观
念全国卷5年3考
高考指数★★★☆☆
►应用动力学观点分析传送
带模型及板块模型.
科学思
维
突破1传送带模型
题型1水平传送带模型
模型
概述
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，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
常见
情形
情
形
一
(1)可能一直加速
(2)可能先加速后匀速
情
形
二
(1)v0>v时，可能一直减速，
也可能先减速再匀速
(2)v0 也可能先加速再匀速 常见 情形 情 形 三 (1)传送带较短时，滑块一直 减速到达左端 (2)传送带较长时，滑块还要 被传送带传回右端，其中 v0>v时，返回速度为v，v0 时，返回速度为v0 常见情形情形四 (1)若μg≥a0，物块和传送带 一起以加速度a0加速运动， 物块受到沿传送带前进方 向的静摩擦力f＝ma0 (2)若μg 传送带的运动，即物块相对 于传送带向后滑动，但物块 相对地面仍然是向前加速 运动的，此时物块受到沿传 送带前进方向的滑动摩擦 力f＝μmg，产生的加速度a ＝μg 如图所示，水平传送带两端相距x＝8 m，工件与传送带间的动摩擦因数μ＝0.6，工件滑上A端时速度v A＝10 m/s，设工件到达B端时的速度为v B，重力加速度g取10 m/s2. (1)若传送带静止不动，求v B； (2)若传送带顺时针转动，工件还能到达B端吗？若不能，说明理由；若能，求到达B端时的速度v B； (3)若传送带v＝13 m/s的速度逆时针匀速转动，求v B及工件由A 到B所用的时间． 【解析】(1)设工件质量为m，在传送带上运动时加速度为a，根据牛顿第二定律有μmg＝ma，解得a＝6 m/s2 又v2A－v2B＝2ax，代入数据解得v B＝2 m/s. (2)能 当传送带顺时针转动时，工件受力不变，其加速度不发生变化，仍然始终减速，故工件到达B 端时的速度v B ＝2 m/s. (3)工件速度达到v ＝13 m/s 所用的时间为t 1＝v －v A a ＝0.5 s 运动的位移为x 1＝v A t 1＋12 at 2 1＝5.75 m<8 m 则工件在到达B 端之前速度就达到13 m/s ，此后工件与传送带相对静止，因此工件先加速后匀速，故v B ＝13 m/s 匀速运动的位移x 2＝x －x 1＝2.25 m 匀速运动的时间t 2＝x 2 v ≈0.17 s 工件由A 到B 所用的时间t ＝t 1＋t 2＝0.67 s. 【答案】 (1)2 m/s (2)能 2 m/s (3)13 m/s 0.67 s 1.(多选)在机场和火车站可以看到对行李进行安全检查用的水平传送带，如图所示，当旅客把行李放在正在匀速转动的传送带上后，传送带和行李之间的滑动摩擦力使行李开始运动，随后它们保持相对静止，行李随传送带一起匀速通过检测仪器接受检查，设某机场的传送带匀速前进的 速度为0.4 m/s ，某行李的质量为5 kg ，行李与传送带之间的动摩擦因数为0.2，在旅客把这个行李箱小心地放在传送带上，通过安全检查的过程中，g 取10 m/s 2，则( ACD ) A ．开始时行李的加速度大小为2 m/s 2 B ．行李到达B 点的时间为2 s C ．传送带对行李做的功为0.4 J D ．传送带上将留下一段摩擦痕迹，该痕迹的长度是0.04 m 解析：本题考查物体在水平传送带上的运动问题．行李开始运动 时，由牛顿第二定律有μmg ＝ma，得a＝2 m/s2，故A正确；由于传送带的长度未知，故不能求出运动的时间，故B错误；行李最后和传 送带一起匀速运动，根据动能定理知，传送带对行李做的功为W＝1 2m v 2 ＝0.4 J，故C正确；行李和传送带相对滑动的时间为t＝v a＝ 0.4 2s＝0.2 s，则在传送带上留下的痕迹长度为s＝v t－1 2at 2＝0.04 m，故D正确．题型2倾斜“传送带”模型 模型概述求解的关键在于分析清楚物体与传送带的相对运动情况，从而确定其是否受到滑动摩擦力作用，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 常见情形情形 一 (1)可能一直加速 (2)可能先加速后匀速 情形 二 (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 常见情形情形 三 (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 (5)可能先减速后匀速 情形 四 (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