（北京專用）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運動定律 第4講 傳送帶模型、滑塊—滑板模型檢測

1、（北京專用）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運動定律 第4講 傳送帶模型、滑塊滑板模型檢測第4講傳送帶模型、滑塊滑板模型基礎(chǔ)鞏固1.(多選)如圖甲為應(yīng)用于機場和火車站的安全檢查儀,用于對旅客的行李進行安全檢查。其傳送裝置可簡化為如圖乙的模型,緊繃的傳送帶始終保持v=1m/s的恒定速率運行。旅客把行李無初速度地放在A處,設(shè)行李與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)=0.1,A、B間的距離為2m,g取10m/s2。若乘客把行李放到傳送帶的同時也以v=1m/s的恒定速率平行于傳送帶運動到B處取行李,則()A.乘客與行李同時到達B處B.乘客提前0.5s到達B處C.行李提前0.5s到達B處D.若傳送帶速度足夠

2、大,行李最快也要2s才能到達B處2.(多選)如圖所示,一質(zhì)量m=0.2kg的小煤塊以v0=4m/s的初速度從最左端水平滑上軸心間距L=6m的水平傳送帶,傳送帶可由一電機驅(qū)使而轉(zhuǎn)動。已知小煤塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)=0.1(取g=10m/s2)()A.若電機不開啟,傳送帶不轉(zhuǎn)動,小煤塊滑離傳送帶右端的速度大小為2m/sB.若電機不開啟,傳送帶不轉(zhuǎn)動,小煤塊在傳送帶上運動的總時間為4sC.若開啟電機,傳送帶以5m/s的速率順時針轉(zhuǎn)動,則小煤塊在傳送帶上留下的一段黑色痕跡的長度為0.5mD.若開啟電機,小煤塊在傳送帶上運動時間最短,則傳送帶至少需以2m/s的速率順時針轉(zhuǎn)動3.如圖所示,傾斜的傳送帶順

3、時針勻速轉(zhuǎn)動,傳送帶的速率為v1。一物塊從傳送帶的上端A滑上傳送帶,滑上時速率為v2,且v1>v2,物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)恒定,不計空氣阻力,關(guān)于物塊離開傳送帶時可能的速率v和位置,下面說法中一定錯誤的是()A.從下端B離開,v>v2B.從下端B離開,v<v2C.從上端A離開,v=v2D.從上端A離開,v<v24.如圖甲所示,靜止在光滑水平面上的長木板B(長木板足夠長)的左端放著小物塊A。某時刻,A受到水平向右的外力F作用,F隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示,即F=kt,其中k為已知常數(shù)。若物體之間的滑動摩擦力Ff的大小等于最大靜摩擦力,且A、B的質(zhì)量相等,則下列圖中可

4、以定性地描述長木板B運動的v-t圖像的是()5.(2016北京東城期中,23)如圖所示,水平傳送帶以v=2m/s的速度運行,兩端點A、B間水平距離l=8m。把質(zhì)量m=2kg的物塊輕輕地放到傳送帶的A端,物塊在傳送帶的帶動下向右運動。若物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)=0.1,不計物塊的大小,g取10m/s2,則:(1)物塊從A端運動到B端所用時間為多少?(2)物塊從A端運動到B端的過程中,摩擦力對物塊做功的平均功率是多少?(3)若只改變傳送帶的速度使得物塊以最短的時間從A端運動到B端,傳送帶至少以多大的速度運行?6.如圖所示,長為L=2m、質(zhì)量為M=8kg的木板,放在水平地面上,木板向右運動的速度v

5、0=6m/s時,在木板前端輕放一個大小不計、質(zhì)量為m=2kg的小物塊,最終小物塊從左側(cè)滑出。木板與地面間、物塊與木板間的動摩擦因數(shù)均為=0.2,g=10m/s2。求:(1)物塊及木板的加速度大小;(2)物塊滑離木板時,物塊及木板的速度大小。7.如圖所示,光滑水平桌面上的布帶上靜止放著一質(zhì)量為m=1.0kg的小鐵塊,它離布帶右端的距離為L=0.5m,鐵塊與布帶間動摩擦因數(shù)為=0.1?，F(xiàn)用力從靜止開始向左以a0=2m/s2的加速度將布帶從鐵塊下抽出,假設(shè)鐵塊大小不計,鐵塊不滾動,g取10m/s2,求:(1)將布帶從鐵塊下抽出需要多長時間;(2)鐵塊離開布帶時的速度大小是多少。綜合提能1.如圖甲所示

6、,繃緊的水平傳送帶始終以恒定速率v1運行。初速度大小為v2的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平地面上的A處滑上傳送帶。若從小物塊滑上傳送帶開始計時,小物塊在傳送帶上運動的v-t圖像(以地面為參考系)如圖乙所示。已知v2>v1,則()甲乙A.t2時刻,小物塊離A處的距離達到最大B.t2時刻,小物塊相對傳送帶滑動的距離達到最大C.0t2時間內(nèi),小物塊受到的摩擦力方向先向右后向左D.0t3時間內(nèi),小物塊始終受到大小不變的摩擦力作用2.如圖,在光滑水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長的木板,其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊。假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等?，F(xiàn)給木塊施加一隨時間t增大的水平力F=

7、kt(k是常數(shù)),木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2。下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是()3.如圖所示,將小砝碼置于桌面上的薄紙板上,用水平向右的拉力將紙板迅速抽出,砝碼的移動很小,幾乎觀察不到,這就是大家熟悉的慣性演示實驗。若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為m1和m2,各接觸面間的動摩擦因數(shù)均為。重力加速度為g。(1)當(dāng)紙板相對砝碼運動時,求紙板所受摩擦力的大小;(2)要使紙板相對砝碼運動,求所需拉力的大小;(3)本實驗中,m1=0.5kg,m2=0.1kg,=0.2,砝碼與紙板左端的距離d=0.1m,取g=10m/s2。若砝碼移動的距離超過l=0.002m,人眼就能感知。為確保實驗成功,紙

8、板所需的拉力至少多大?4.如圖,兩個滑塊A和B的質(zhì)量分別為mA=1kg和mB=5kg,放在靜止于水平地面上的木板的兩端,兩者與木板間的動摩擦因數(shù)均為1=0.5;木板的質(zhì)量為m=4kg,與地面間的動摩擦因數(shù)為2=0.1。某時刻A、B兩滑塊開始相向滑動,初速度大小均為v0=3m/s。A、B相遇時,A與木板恰好相對靜止。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,取重力加速度大小g=10m/s2。求(1)B與木板相對靜止時,木板的速度;(2)A、B開始運動時,兩者之間的距離。答案精解精析基礎(chǔ)鞏固1.BD行李放在傳送帶上,傳送帶對行李的滑動摩擦力使行李開始做勻加速直線運動,隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運

9、動。加速度為a=g=1m/s2,歷時t1=1s與傳送帶達到共同速度,位移x1=t1=0.5m,此后行李勻速運動t2=1.5s到達B,共用時間2.5s;乘客到達B,歷時t=2s,故B正確,A、C錯誤。若傳送帶速度足夠大,行李一直加速運動,最短運動時間tmin=s=2s,D正確。2.ACD若電機不開啟,由mg=ma得a=g=1m/s2,由v2=-2aL得v=2m/s,由v=v0-at得t=2s,故A對B錯。當(dāng)傳送帶以5m/s的速率順時針轉(zhuǎn)動時,煤塊先以1m/s2的加速度做勻加速運動,由vt=v0+at1得加速時間為t1=1s,則痕跡長x=vtt1-t1=51m-1m=0.5m,故C正確。煤塊一直加

10、速運動至傳送帶最右端,運動時間最短,由v2-=2aL,得v=m/s=2m/s,故D正確。3.D對物塊受力分析如圖所示,當(dāng)mgsin>f=mgcos時,物塊沿傳送帶加速下滑,從下端B離開,且v>v2。當(dāng)mgsin<f=mgcos時,物塊沿傳送帶減速下滑,若傳送帶長度較短,物塊的速度未減到0就已從B端離開,則v<v2,若物塊在未離開傳送帶時速度已經(jīng)減到0,則會以相同的加速度a向上加速,由于a相同,位移s相同,故物塊從A離開時v=v2,選D。4.B在A、B相對滑動前,對A、B整體由牛頓第二定律得a=,又v=at=t2,故A、B的加速度隨時間的增大而增大,速度-時間圖像是一向上

11、彎曲的曲線;A相對B剛好要滑動時,對B由牛頓第二定律得a=,由于此時=,故t=;在A相對B滑動后,B的加速度a=為一恒量,速度-時間圖像是一傾斜向上的直線,故B正確。5.答案(1)5s(2)0.8W(3)4m/s解析(1)物塊剛放到傳送帶上時,由于與傳送帶間有相對運動,物塊受向右的滑動摩擦力,做勻加速運動。物塊受到的摩擦力大小:f=N=mg=2N根據(jù)牛頓第二定律有:f=ma解得勻加速運動的加速度:a=g=1m/s2當(dāng)物塊由靜止到與傳送帶相對靜止時,物塊的位移為x=2m此過程物塊所用的時間t1=2s物塊相對于傳送帶靜止后,物塊與傳送帶之間無摩擦力,此后物塊勻速運動到B端此過程物塊運動的時間t2=

12、3s故物塊從A端運動到B端所用時間為t=t1+t2=5s(2)物塊由A端運動到B端的過程中,摩擦力做功W=fx代入數(shù)據(jù)得W=4J則摩擦力對物塊做功的平均功率是P=0.8W(3)當(dāng)物塊一直做勻加速直線運動時,所用時間最短根據(jù)=2al得vm=m/s=4m/s6.答案(1)2m/s23m/s2(2)0.8m/s4.8m/s解析(1)物塊相對木板向左滑動,所受摩擦力方向向右,由牛頓第二定律:mg=ma1a1=2m/s2木板受到地面和物塊對它摩擦力的方向均向左,由牛頓第二定律:mg+(M+m)g=Ma2a2=3m/s2(2)設(shè)物塊經(jīng)時間t滑離木板,由二者的位移關(guān)系:v0t-a2t2=a1t2+L解得:t

13、=0.4s(t2=2s舍去)物塊的速度v1=a1t=0.8m/s木板的速度v2=v0-a2t=4.8m/s7.答案(1)1s(2)1m/s解析(1)設(shè)鐵塊離開布帶時,相對桌面移動的距離為x,布帶移動的距離為L+x,鐵塊滑動的加速度為a,由牛頓第二定律得:mg=ma,a=g=1m/s2根據(jù)運動學(xué)公式有:L+x=a0t2x=at2解得:t=1s(2)由v=at得:鐵塊速度v=11m/s=1m/s綜合提能1.B由v-t圖像知物塊先向左減速,后反向加速到v1再做勻速直線運動,t1時刻離A處的距離最大,A錯誤;t2時刻二者相對靜止,故t2時刻物塊相對傳送帶滑動距離最大,B正確;0t2時間內(nèi)摩擦力方向一直

14、向右,C錯誤;在0t2時間內(nèi)摩擦力為滑動摩擦力,大小不變,在t2t3時間內(nèi)物塊做勻速運動此過程摩擦力為零,D錯誤。2.A在m2與m1相對滑動前,m1和m2一起以相同的加速度a運動,F=kt=(m1+m2)a,a與t成正比關(guān)系,a-t關(guān)系圖線的斜率為;當(dāng)m1與m2相對滑動后,m1受到的摩擦力Ff=m2g=m1a1,得a1=為一恒量。對m2有F-m2g=m2a2,得a2=-g,圖線的斜率為,斜率比共同運動時增大,可知A正確,B、C、D錯誤。3.答案(1)(2m1+m2)g(2)大于2(m1+m2)g(3)22.4N解析(1)砝碼對紙板的摩擦力f1=m1g桌面對紙板的摩擦力f2=(m1+m2)gf=

15、f1+f2解得f=(2m1+m2)g(2)設(shè)砝碼的加速度為a1,紙板的加速度為a2,則f1=m1a1F-f1-f2=m2a2發(fā)生相對運動a2>a1解得F>2(m1+m2)g(3)紙板抽出前,砝碼運動的距離x1=a1紙板運動的距離d+x1=a2紙板抽出后,砝碼在桌面上運動的距離x2=a3l=x1+x2由題意知a1=a3,a1t1=a3t2解得F=2m1+(1+)m2g代入數(shù)據(jù)得F=22.4N4.答案(1)1m/s(2)1.9m解析(1)滑塊A和B在木板上滑動時,木板也在地面上滑動。設(shè)A、B和木板所受的摩擦力大小分別為f1、f2和f3,A和B相對于地面的加速度大小分別為aA和aB,木板

16、相對于地面的加速度大小為a1。在物塊B與木板達到共同速度前有f1=1mAgf2=1mBgf3=2(m+mA+mB)g由牛頓第二定律得f1=mAaAf2=mBaBf2-f1-f3=ma1設(shè)在t1時刻,B與木板達到共同速度,其大小為v1。由運動學(xué)公式有v1=v0-aBt1v1=a1t1聯(lián)立式,代入已知數(shù)據(jù)得v1=1m/s(2)在t1時間間隔內(nèi),B相對于地面移動的距離為sB=v0t1-aB設(shè)在B與木板達到共同速度v1后,木板的加速度大小為a2。對于B與木板組成的體系,由牛頓第二定律有f1+f3=(mB+m)a2由式知,aA=aB;再由式知,B與木板達到共同速度時,A的速度大小也為v1,但運動方向與木板相反。由題意知,A和