高考物理大一輪復(fù)習(xí)微專題04“傳送帶模型”和“滑塊-木板模型”問題學(xué)案新人教版-3176

1、微專題04木板模型傳遞帶模型問題包含水平傳遞帶問題和傾斜傳遞帶問題水平傳遞帶問題求解的要點(diǎn)在于對(duì)物體所受的摩擦力進(jìn)行正確的分析判斷物體的速度與傳遞帶速度相等的時(shí)刻就是物體所受摩擦力發(fā)生突變的時(shí)刻傾斜傳遞帶問題求解的要點(diǎn)在于分析清楚物體與傳遞帶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀況，從而確立其能否遇到滑動(dòng)摩擦力作用當(dāng)物體速度與傳遞帶速度相等時(shí)，物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變水平傳遞帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場和火車站|企圖緊繃的傳遞帶AB一直保持恒定的速率v1m/s運(yùn)轉(zhuǎn)，一質(zhì)量為4kg的行李無初速度地放在A處|又以與傳遞帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)設(shè)行李與傳遞帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，A、B間的距離L2，g取10m/s(1)求行李剛開

2、始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受滑動(dòng)摩擦力的大小與加速度的大??；(2)求行李做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(3)假如提升傳遞帶的運(yùn)轉(zhuǎn)速率|，行李就能被較快地傳遞到B處|，求行李從A處傳遞到B處的最短時(shí)間和傳遞帶對(duì)應(yīng)的最小運(yùn)轉(zhuǎn)速率分析：(1)行李所受滑動(dòng)摩擦力大小Ffg0.1410N4，加速度大小0.110m/s1m/s2(2)行李到達(dá)與傳遞帶同樣速率后不再加速，那么at，v得1a111(3)行李一直勻加速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所需時(shí)間最短|，加速度大小仍為1m/s，當(dāng)行李到達(dá)右端時(shí)|，有2min2aL|，得vmin212m/s2，第1頁共9頁所以傳遞帶對(duì)應(yīng)的最小運(yùn)轉(zhuǎn)速率為2m/svmin2由vminatmin得行李最短運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間min

3、a12答案：(1)4N1m/s2(2)1s(3)2s2m/s以以下圖為貨場使用的傳遞帶的模型|37|，傳遞帶AB長度足夠長|2m/s的恒定速率順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一包貨物以v12m/s的初速度從A端滑上傾斜傳遞帶，假設(shè)貨物與皮帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，且可將貨物視為質(zhì)點(diǎn)(1)貨物剛滑上傳遞帶時(shí)加速度為多大？(2)當(dāng)貨物的速度和傳遞帶的速度同樣時(shí)用了多少時(shí)間？這時(shí)貨物相關(guān)于地面沿傳遞帶方向運(yùn)動(dòng)了多遠(yuǎn)？(3)從貨物滑上傳遞帶開始計(jì)時(shí)|A端共用了多少時(shí)間？(g取10m/s2，sin37，cos370.8)分析：(1)設(shè)貨物剛滑上傳遞帶時(shí)加速度大小為1|，貨物相對(duì)傳遞帶向上運(yùn)動(dòng)|物遇到的摩擦力沿傳遞帶向下，貨物受力以

4、以下圖依據(jù)牛頓第二定律有Ffma1，F(xiàn)Nmgcos0又FfFN解得ag(sincos)10m/s20(2)貨物速度從0減至傳遞帶速度v所用時(shí)間t11sa12v2v位移x7m2a1(3)解法：t1s后貨物所受摩擦力沿傳遞帶向上|，設(shè)此時(shí)貨物的加速度大小為a，同理可得ag(sincos)2m/s2|，方向沿傳遞帶向下0v設(shè)貨物再經(jīng)時(shí)間t2速度減為零|，那么21s20v2沿傳遞帶向上滑的位移x1m2a2上滑的總距離為8m貨物到達(dá)最高點(diǎn)再次下滑時(shí)的加速度為a，設(shè)下滑時(shí)間為3|，第2頁共9頁由x1a2t解得22s2那么貨物從A端滑上傳遞帶到再次滑回A端的總時(shí)間為1t222)s解法：過了1時(shí)刻|，貨物的加

5、速度變成a|，從t1到貨物滑回A端的過程|，加速度1保持不變|，那么1vt22t，代入數(shù)值，解得2(122)，貨物從A端滑上傳遞帶2到再次滑回A端的總時(shí)間為tt1(222)s答案：(1)10m/s2(2)1s；7m(3)(222)s(2021)以以下圖為糧袋的傳遞裝置|AB間長度為L|，傳遞帶與水平方向的夾角為|，工作時(shí)逆時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)|，速度為，糧袋與傳遞帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為|A點(diǎn)將糧袋放到運(yùn)轉(zhuǎn)中的傳遞帶上|A到B的運(yùn)動(dòng)，以下說法正確的選項(xiàng)是(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)()A糧袋到達(dá)B點(diǎn)的速度與v比較|，可能大|，也可能相等或小B糧袋開始運(yùn)動(dòng)的加速度為g(sincos，假設(shè)L足夠大|，那么今后將

6、以必定的速度v做勻速運(yùn)動(dòng)C假設(shè)tan，那么糧袋從A到B必定是向來做加速運(yùn)動(dòng)D無論|，糧袋從A到B向來做勻加速運(yùn)動(dòng)|，且分析：選A糧袋在傳遞帶上可能向來做勻加速運(yùn)動(dòng)|，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度小于；也可能先做勻加速運(yùn)動(dòng)|，當(dāng)速度與傳遞帶同樣后|，做勻速運(yùn)動(dòng)|，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度與v同樣；也可能先做加速度較大的勻加速運(yùn)動(dòng)|，當(dāng)速度與傳遞帶同樣后做加速度較小的勻加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大于v|，故A正確，D錯(cuò)誤糧袋開始時(shí)遇到沿斜面向下的滑動(dòng)摩擦力|，大小為s，依據(jù)牛頓第二定律有加速度cos，故B錯(cuò)誤假設(shè)tan|，糧袋從A到B可能是向來做加速運(yùn)動(dòng)，也可能先做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度與傳遞帶同樣后|，做勻速運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)

7、誤一水平的淡色傳遞帶上擱置一煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn))|，煤塊與傳遞帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為初始時(shí)，傳遞帶與煤塊都是靜止的現(xiàn)讓傳遞帶以恒定的加速度a0開始運(yùn)動(dòng)|，當(dāng)其速度到達(dá)v0后|，便以此速度做勻速運(yùn)動(dòng)|，經(jīng)過一段時(shí)間，煤塊在傳遞帶上留下了一段黑色印跡后|，相關(guān)于傳遞帶不再滑動(dòng)求此黑色印跡的長度(假設(shè)傳遞帶足夠長)分析：設(shè)煤塊在加速過程中的加速度為，依據(jù)題意知a0|，依據(jù)牛頓第二定律可得設(shè)傳遞帶由靜止開始加速到速度等于v，經(jīng)歷的時(shí)間為，第3頁共9頁那么va，此時(shí)煤塊的速度vat因?yàn)?|vva做勻加速運(yùn)動(dòng)設(shè)再經(jīng)過時(shí)間t|，煤塊的速度由v增添到v，有vvat設(shè)煤塊的速度從0增添到v0的整個(gè)過程中，煤塊和傳遞

8、帶相對(duì)地面挪動(dòng)的距離分別為x和0|，那么x0|，x1vt|，2at傳遞帶上留下的黑色印跡的長度lxx|，由以上各式得l2v0ag2a答案：2v0aga(2021)如圖甲所示v1運(yùn)轉(zhuǎn)|，一質(zhì)量1kg|，初速度大小為2的煤塊從與傳遞帶等高的圓滑水平川面上的A處滑上傳送帶假設(shè)以地面為參照系|，從煤塊滑上傳遞帶開始計(jì)時(shí)，煤塊在傳遞帶上運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖象如圖乙所示|，g取10m/s2|，求：(1)煤塊與傳遞帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)煤塊在傳遞帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分析：(1)由題圖乙的速度時(shí)間圖象可知|，煤塊做勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度vt12，由牛頓第二定律得gma|，解得煤塊與傳遞帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1(2)由題圖乙

9、的速度時(shí)間圖象可知|，傳遞帶速度大小11m/s|，煤塊初速度大小23，煤塊在傳遞帶上滑動(dòng)t4s后與傳遞帶相對(duì)靜止2前3s內(nèi)煤塊的位移14.5m|，方向向左|，2v14s內(nèi)煤塊的位移2t0.5，方向向右，4s內(nèi)煤塊的位移s124，方向向左|，s煤塊接著在傳遞帶上向右勻速運(yùn)動(dòng)|，時(shí)間24s|，1故煤塊在傳遞帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t28第4頁共9頁答案：(1)0.1(2)8s木板模型模型特色涉及兩個(gè)物體|，而且物體間存在相對(duì)滑動(dòng)兩種位移關(guān)系滑塊由木板的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程中，假設(shè)滑塊和木板同向運(yùn)動(dòng)于板長；反向運(yùn)動(dòng)時(shí)|，位移大小之和等于板長設(shè)板長為L|，滑塊位移大小為x1|，木板位移大小為2同向運(yùn)動(dòng)時(shí)：如圖

10、甲所示，2甲反向運(yùn)動(dòng)時(shí)：如圖乙所示，2乙解題步驟審題建模弄清題目情形，分析清楚每個(gè)物體的受力狀況，運(yùn)動(dòng)狀況，清楚題給條件和所求建立方程依據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律正確求出各運(yùn)動(dòng)過程的加速度兩過程接連處的加速度可能突變找出物體之間的位移行程關(guān)系或速度關(guān)系是解題的打破口，上一過程的末速度是明確關(guān)系下一過程的初速度，這是兩過程的聯(lián)系紐帶(2021)如圖|A和B的質(zhì)量分別為m1kg和m5，放在靜止于水平川面上的木板的兩端|，二者與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5；木板的質(zhì)量為m4，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為20.1.某時(shí)刻A、B兩滑塊開始相向滑動(dòng)|，初速度大小均為v3、B相遇時(shí)|，A與木板恰好相對(duì)靜止設(shè)最大靜摩擦力等于滑

11、動(dòng)摩擦力|，取重力加速度大小10m/s2求(1)B與木板相對(duì)靜止時(shí)，木板的速度；(2)A、B開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，二者之間的距離分析：(1)滑塊A和B在木板上滑動(dòng)時(shí)，木板也在地面上滑動(dòng)設(shè)A、B和木板所受的摩擦力大小分別為、2和3，A和B相關(guān)于地面的加速度大小分別為A和aB|，木板相對(duì)于地面的加速度大小為a在物塊B與木板到達(dá)共同速度前有第5頁共9頁11Ag21Bg32(mAm)g由牛頓第二定律得1mAA2mBB2ffma1設(shè)在1時(shí)刻，B與木板到達(dá)共同速度，其大小為1由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有Bt11t1聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得1m/s(2)在t1時(shí)間間隔內(nèi)|，B相關(guān)于地面挪動(dòng)的距離為0122at1設(shè)在B與木板到達(dá)共同速度1

12、后2關(guān)于B與木板構(gòu)成的系統(tǒng)|，由牛頓第二定律有1f(mm)a2?由式知|，aa；再由式知，B與木板到達(dá)共同速度時(shí)，A的速度大小也為1|，但運(yùn)動(dòng)方向與木板相反由題意知|，A和B相遇時(shí)，A與木板的速度同樣|，設(shè)第6頁共9頁其大小為v設(shè)A的速度大小從1變到2所用的時(shí)間為t2|，那么由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，對(duì)木板有2t2?對(duì)A有1A2?在2時(shí)間間隔內(nèi)|，B(以及木板)相對(duì)地面挪動(dòng)的距離為12t2a2t2?在1t2)時(shí)間間隔內(nèi)|，A相對(duì)地面挪動(dòng)的距離為012)122A12)?A和B相遇時(shí)，A與木板的速度也恰好同樣所以A和B開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，二者之間的距離為AB?聯(lián)立以上各式|，并代入數(shù)據(jù)得1.9m(也可用如圖的速度時(shí)間

13、圖線求解)答案：(1)1m/s(2)1.9m(多項(xiàng)選擇)如圖甲所示，長木板B固定在圓滑水平面上|，可視為質(zhì)點(diǎn)的物體A靜止疊放在B的最左端現(xiàn)用F6N的水平力向右拉A|，經(jīng)過5sA運(yùn)動(dòng)到B的最右端|，且其vt圖象如圖乙所示A、B的質(zhì)量分別為1kg、4，A、B間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力|，g取10m/s.以下說法正確的選項(xiàng)是()AA的加速度大小為0.52BA、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4C假設(shè)B不固定，B的加速度大小為2m/s2D假設(shè)B不固定，A運(yùn)動(dòng)到B的最右端所用的時(shí)間為52s分析：選BD依據(jù)t圖象可知A的加速度大小為avt10222|，A錯(cuò)5m/s第7頁共9頁FAaA誤；以A為研究對(duì)象|，依據(jù)牛

14、頓第二定律可得FmAAA|，解得0.4|，mgB正確；假設(shè)B不固定|，假設(shè)A、B不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)|，那么有F(mB)a|，1.2，對(duì)A有FA|，得f4.8NmAg|，假設(shè)不行立|，故A、B會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)|，那么B的加速度大小為BmAgmB0.4110412|C錯(cuò)誤B的長度lm/s12510m25m|，設(shè)A運(yùn)動(dòng)到B的最右端所用的時(shí)間為，依據(jù)題意可得1A22a1tl|，解得52s|，D正確(2021)以以下圖，地面挨次擺放兩個(gè)完整同樣的木板、B|，長度均為l2.5m|m150v6m/s沖上木板A的左端|，小滑塊質(zhì)量1200g|，滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)20.2.(最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，g取10m/s2)(1)假設(shè)滑塊滑上木板A時(shí)，木板不動(dòng)|，而滑上木板B時(shí)|，木板B開始滑動(dòng)，求1應(yīng)滿足的條件(2)假設(shè)，求滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間(結(jié)果可用分?jǐn)?shù)表示)分析：(1)滑塊滑上木板A時(shí)|，木板不動(dòng)|，由受力分析得1122)，滑塊滑上木板B時(shí)|，木板B開始滑動(dòng)|，由受力分析得11(m1m)，代入數(shù)據(jù)解得5(2)假設(shè)，那么滑塊在木板A上滑動(dòng)時(shí)，木板不動(dòng)設(shè)滑塊在木板A上做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為1|，2，由牛頓第二定律得mgma，解得a4m/s由2al10|，得滑塊到達(dá)木板B時(shí)的速度4m/s|，設(shè)滑