高中物理傳送帶專題題目與答案

1、傳送帶問題一、傳送帶問題中力與運動情況分析1水平傳送帶上的力與運動情況分析例1水平傳送帶被廣泛地應用于車站、碼頭,工廠、車間.如下圖為水平傳送帶裝置示意圖,繃緊的傳送帶AB始終保持v0=2m/s的恒定速率運行,一質量為m的工件無初速度地放在A處,傳送帶對工件的滑動摩擦力使工件開始做勻加速直線運動,設工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為U=0.2,AB的之間距離為L=10m,g取10m/s2.求工件從A處運動到B處所用的時間.例2：如圖甲所示為車站使用的水平傳送帶的模型,傳送帶長L=8m,以速度v=4m/s沿順時針方向勻速轉動,現(xiàn)有一個質量為m=10kg的旅行包以速度v0=10m/s的初速度水平地滑上水

2、平傳送帶.旅行包與皮帶間的動摩擦因數(shù)為U=0.6,那么旅行包從傳送帶的A端到B端所需要的時間是多少？g=10m/s2,且可將旅行包視為質點.例3、如下圖為車站使用的水平傳送帶裝置的示意圖,繃緊的傳送帶始終保持3.0m/s的恒定速率運行,傳送帶的水平局部AB距水平地面的高度為h=0.45m.現(xiàn)有一行李包可視為質點由A端被傳送到B端,且傳送到B端時沒有被及時取下,行李包從B端水平拋出,不計空氣阻力,g取lOm/s?1假設行李包從B端水平拋出的初速v=3.0m/s,求它在空中運動的時間和飛出的水平距離：2假設行李包以v°=1.0m/s的初速從A端向右滑行,包與傳送帶間的動摩擦因數(shù)U=0.2

3、0,要使它從B端飛出的水平距離等于中所求的水平距離,求傳送帶的長度L應滿足的條件？例4一水平的淺色長傳送帶上放置一煤塊可視為質點,煤塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為回.初始時,傳送帶與煤塊都是靜止的.現(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度開始運動,當其速度到達V.后,便以此速度做勻速運動,經過一段時間,煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后,煤塊相對于傳送帶不再滑動.求此黑色痕跡的長度.2、傾斜傳送帶上的力與運動情況分析例4.如下圖,傳送帶與水平方向夾37°角,AB長為L=16m的傳送帶以恒定速度v=10m/s運動,在傳送帶上端A處無初速釋放質量為m=0.5kg的物塊,物塊與帶面間的動摩擦因數(shù)U=0.5,

4、求：1當傳送帶順時針轉動時,物塊從A到B所經歷的時間為多少？2當傳送帶逆時針轉動時,物塊從A到B所經歷的時間為多少？sin370=0.6,cos370=0.8,取g=10m/s,3、水平和傾斜組合傳送帶上的力與運動情況分析例5如圖甲所示的傳送帶,其水平局部ab的長度為2m,傾斜局部be的長度為4m,be與水平面的夾角0=37°,現(xiàn)將一小物塊A可視為質點輕輕放在傳送帶的a端,物塊A與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)=0.25.傳送帶沿圖甲所示方向以v=2m/s的速度勻速運動,假設物塊A始終未脫離傳送帶,試求小物塊A從a端被傳送到c端所用的時間?取g=10m/s2,sin37°=0.6,

5、cos37°=0.8例6如下圖的傳送帶以速度V=2m/s勻速運行,AB局部水平,BC局部與水平面之間的夾角為30.,AB間與BC間的距離都是12m,工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為叵,現(xiàn)將質量為5kg的工件輕輕放在傳送帶的A端,假設工件始終沒有離開傳送帶,求:1工件在AB上做加速運動過程中的位移2工件在滑到C點時的速度大小4、變形傳送帶上的力與運動情況分析例7、如下圖10只相同的輪子并排水平排列,圓心分別為01、02、030處6O1o=3.6m,水平轉軸通過圓心,所有輪子均繞軸以回r/s的轉速順時針轉動.現(xiàn)將一根長0.8m、質量為2.0kg的勻質木板平放在這些輪子的左端,木板左端恰好與0

6、】豎直對齊,木板與輪緣間的動摩擦因數(shù)為0.16,試求：.木板水平移動的總時間不計軸與輪間的摩擦,g取lOm/s?.1G二、傳送帶問題中能量轉化情況的分析1、水平傳送帶上的能量轉化情況分析例8、如下圖,水平傳送帶以速度v勻速運動,一質量為m的小木塊由靜止輕放到傳送帶上,假設小木塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為口,當小木塊與傳送帶相對靜止時,系統(tǒng)轉化的內能是A、mv2B、2mv2C、臼D、國0VO2、傾斜傳送帶上的能量轉化情況分析例9、如下圖,電動機帶著繃緊的傳送帶始終以vo=2m/s的速度運動,傳送帶與水平而的夾角.=30°,現(xiàn)把一質量為m=10kg的工件輕輕地放在皮帶的底端,經過一段時間

7、后,工件被送到高h=2m的平臺上,工件與皮帶之間的動摩擦因數(shù)u=H,除此之外,不記其他損耗.求電動機由于傳送工件多消耗的電能.MXg=10m/s2例10、“潮汐發(fā)電是海洋能利用中開展最早、規(guī)模最大、技術較成熟的一種方式.某海港的貨運碼頭,就是利用“潮汐發(fā)電為皮帶式傳送機供電,佟11所示為皮帶式傳送機往船上裝煤.此題計算中取sinl80=0.31,cosl8°=0.95,水的密度1皮帶式傳送機示意圖如圖2所示,傳送帶與水平方向的角度目,傳送帶的傳送距離為L=51.8m,它始終以v=1.4m/s,、的速度運行.在傳送帶的最低點,漏斗中的煤自由落到傳送帶上可認為煤的初速度為0,煤與傳送帶之

8、間的動摩擦因數(shù)目求：從煤落在傳送帶上到運至傳送帶最高點經歷的時間t：2圖3為潮汐發(fā)電的示意圖.左側是大海,中間有水壩,水壩下裝有發(fā)電機,右側是水庫,當漲潮到海平面最高時開閘,水由通道進入海灣水庫,發(fā)電機在水流的推動下發(fā)電,待庫內水面升至最高點時關閉閘門：當落潮到海平而最低時,開閘放水發(fā)電.設某汐發(fā)電站發(fā)電有效庫容V=3.6X106m3,平均潮差4h=4.8m,一天漲落潮兩次,發(fā)電四次.水流發(fā)電的效率三I°求該電站一天內利用潮汐發(fā)電的平均功率P:3傳送機正常運行時,1秒鐘有m=50kg的煤從漏斗中落到傳送帶上.帶動傳送帶的電動機將輸入電能轉化為機械能的效率國,電動機輸出機械能的20%用

9、來克服傳送帶各部件的摩擦不包括傳送帶與煤之間的摩擦以維傳送帶的正常運行.假設用潮汐發(fā)電站發(fā)出的電給傳送機供電,能同時使多少臺這樣的傳送機正常運行？3、水平和傾斜組合傳送帶上的能量轉化情況分析例11、一傳送帶裝置示意如圖,其中傳送帶經過AB區(qū)域時是水平的,經過BC區(qū)域時變?yōu)閳A孤形圓孤由光滑模板形成,未畫出,經過CD區(qū)域時是傾斜的,AB和CD都與BC相切.現(xiàn)將大量的質量均為m的小貨箱一個一個在A處放到傳送帶上,放置時初速為零,經傳送帶運送到D處,D和A的高度差為h.穩(wěn)定工作時傳送帶速度不變,CD段上各箱等距排列,相鄰兩箱的距離為L.每個箱在A處投放后,在到達B之前已經相對于傳送帶靜止,且以后也不再

10、滑動忽略經BC段時的微小滑動.在一段相當長的時間T內,共運送小貨箱的數(shù)目為N.這裝置由電動機帶動,傳送帶與輪子間無相對滑動,不計輪軸處的摩擦.求電動機的平均輸出功率P.4、變形傳送帶上的能量轉化情況分析例12、如下圖,用半徑為r=0.4m的電動滾輪在長薄鐵板上表而壓軋一道淺槽.薄鐵板的長為L=2.8m、質量為m=10kg.己知滾輪與鐵板、鐵板與工作臺面間的動摩擦因數(shù)分別為】=0.3和"2=0.1.鐵板從一端放入工作臺的滾輪下,工作時滾輪對鐵板產生恒定的豎直向下的壓力為N=100M,在滾輪的摩擦作用下鐵板由靜止向前運動并被壓軋出一淺槽.滾輪轉動的角速度恒為,=5rad/s,g取lOm/

11、s%求：加工一塊鐵板電動機要消耗多少電能？不考慮電動機自身的能耗例1解答設工件做加速運動的加速度為a,加速的時間為匕,加速運動的位移為/,根據牛頓第二定律,有：Mmg=ma代入數(shù)據可得：a=2m/s2工件加速運動的時間tx=0代入數(shù)據可得：h=ls此過程工件發(fā)生的位移/gal代入數(shù)據可得：/=lm由于/<L,所以工件沒有滑離傳送帶設工件隨傳送帶勻速運動的時間為tz,那么tz=國代入數(shù)據可得：tz=4.5s所以工件從A處運動到B處的總時間t=h+t2=5.5s例2：解答設旅行包在傳送帶上做勻加速運動的時間為匕,即經過匕時間,旅行包的速度到達v=4m/s,由牛頓第二定律,有：口mg=ma代入

12、數(shù)據可得：a=6m/szti=叵I代入數(shù)據可得：t=ls此時旅行包通過的位移為Si,由勻加速運動的規(guī)律,W51=|*11=7m代入數(shù)據可得：s】=7mVL可知在勻加速運動階段,旅行包沒有滑離傳送帶,此后旅行包與傳送帶一起做勻速運動,設做勻速運動的時間為tz,那么tz=回代入數(shù)據可得：t=0.25s故：旅行包在傳送帶上運動的時間為t=ti+t2=1.25s例3、1設行李包在空中運動時間為3飛出的水平距離為s,那么h=V2gt2s=vt代入數(shù)據得：t=0.3ss=0.9m2設行李包的質量為m,與傳送帶相對運動時的加速度為a,那么滑動摩擦力=0代入數(shù)據得：a=2.0m/s2要使行李包從B端飛出的水平

13、距離等于1中所求水平距離,行李包從B端飛出的水平拋出的初速度v=3.0m/s設行李被加速到時通過的距離為S.,那么2aso=v2-vo2代入數(shù)據得so=2.0m故傳送帶的長度L應滿足的條件為：L22.0m例4解法1力和運動的觀點根據“傳送帶上有黑色痕跡可知,煤塊與傳送帶之間發(fā)生了相對滑動,煤塊的加速度a小于傳送帶的加速度根據牛頓第二定律,可得I-1設經歷時間3傳送帶由靜止開始加速到速度等于".,煤塊那么由靜止加速到V,有日日由于臼,故回,煤塊繼續(xù)受到滑動摩擦力的作用.再經過時間目,煤塊的速度由v增加到功,有此后,煤塊與傳送帶運動速度相同,相對于傳送帶不再滑動,不再產生新的痕跡.設在煤

14、塊的速度從0增加到V.的整個過程中,傳送帶和煤塊移動的距離分別為s.和$,有H傳送帶上留下的黑色痕跡的長度口由以上各式得S解法2叵I圖象法作出煤塊、傳送帶的臼圖線如下圖,圖中標斜線的三角形的面積,即為煤塊相對于傳送帶的位移,也即傳送帶上留下的黑色痕跡的長度.由解得例4.解析1當傳送帶順時針轉動時,設物塊的加速度為a,物塊受到傳送帶給予的滑動摩擦力口mgcos37a方向沿斜而向上且小于物塊重力的分力mgsin37°,根據牛頓第二定律,有：mgsin37J-umgcos370=ma代入數(shù)據可得：a=2m/s：物塊在傳送帶上做加速度為a=2m/s,的勻加速運動,設運動時間為t,t=回代入數(shù)

15、據可得：t=4s2物塊放上傳送帶的開始的一段時間受力情況如圖甲所示,前一階段物塊作初速為0的勻加速運動,設加速度為a】,由牛頓第二定律,有mgsin370+umgcos37°=max7松»解得：aa=1Om.s-,設物塊加速時間為t,那么3=同,解得：tFls因位移sk岡二5mV16m,說明物塊仍然在傳送帶上.設后一階段物塊的加速度為az,當物塊速度大于傳送帶速度時,其受力情況如圖乙所示.由牛頓第二定律,有：mgsin37°-umgcos37J=ma2,解得a2=2m/s：>設后階段物塊下滑到底端所用的時間為t2.2由L-s=vt2+a2t2/2,解得t2=

16、ls另一解一11s不合題意舍去.所以物塊從A到B的時間為：t=t：4-t2=2s例5解答設物塊在水平傳送帶上加速的過程中的加速度為a1,根據牛頓第二定律有：Pmg=mai解得：=2.5m/s2mg圖丙7g圖乙設物塊A做運加速運動的時間為ti,匕=日解得：ti=0.8s設物塊A相對傳送帶加速運動的位移為兔,那么s1=Q解得：b=0.8m當A的速度到達2m/s時,A將隨傳送帶一起勻速運動,A在傳送帶水平段勻速運動的時間為t2,t2=|x|=0.6s解得：tz=0.6sA在be段受到的摩擦力為滑動摩擦力,其大小為mgcos37°,設A沿be段下滑的加速度為a2,根據牛頓第二定律有,mgsi

17、n37Pmgcos37=maz解得：02=4m/s2根據運動學的關系,有：SbC=vt3+國其中sz=4m,v=2m/s,解得：t3=ls,另一解t3=-2s不合題意,舍去所以物塊A從傳送帶的a端傳送到c端所用的時間t=t1+t2+t3=2.4s例6、解：1設工件在傳送帶上時的加速度為s,加速運動過程中的位移為Sl由牛頓定律得：N1所以日2設當工件滑到BC局部上時物體的加速度為°2.那么I_I所以,由Vo?V2=2sL得Vo=8m/s各4分,得3分,2分,共16分例7、解答1設輪子的半徑為r,由題意O】O10=3.6m,得輪子的半徑r=臼=0.2m.0輪子轉動的線速度為目n=0r/s

18、代入數(shù)據可得：v=1.6m/s木板受到輪子的滑動摩擦力/=mg,木板在滑動摩擦力的作用下做加速運動板運動的加速度匹代入數(shù)據可得：o=1.6m/s21分1分1分設煤加速運動的距離為S1Lk!設煤勻速運動的時間為t223Mz1總時間t=ti+t2=38s1分2一次發(fā)電,水的質量匚三二n重力勢能減少目1分一天發(fā)電的能量IK2分平均功率H1分求出P=400kW1分3一臺傳送機,將1秒鐘內落到傳送帶上的煤送到傳送帶上的最高點煤獲得的機械能為II1分煤與傳送帶的相對位移一1分傳送帶與煤之間因摩擦因產生的熱設同時使n臺傳送機正常運行,根據能量守恒3分求出n=30臺2分例11、解析以地面為參考系下同,設傳送帶的運動速度為U.,在水平段運輸?shù)倪^程