高中物理傳送帶問題知識難點講解匯總(帶答案)

l8l8v—0-該過程所用時間tl=al=0.5sV2位移大小sl=2"1=1mo二者速度大小相同后，合力的大小為F合2=mgsin37°-|jmgcos37°,F合2-加速度大小a2=m=4m/s2位移大小s2=L-sl二6m,lat2所用時間s2=v0t2＋222得：t2=ls。（另一個解t2=-3s舍去）摩擦力所做的功W二umgcos37°?(s1-s2)=-4.0J,二0.8Nx3m二2.4J。全過程中生的熱Q二f?s相對二|jmgcos37°二0.8Nx3m二2.4J?？偨Y(jié)】該題目的關(guān)鍵在于分析清楚物理過程，分成兩段處理，正確分析物體受力情況，求出物體和傳送帶的位移，以及物體和傳送帶間的相對位移。例10：—傳送帶裝置示意如圖2—14,其中傳送帶經(jīng)過AB區(qū)域時是水平的，經(jīng)過BC區(qū)域時變?yōu)閳A弧形（圓弧由光滑模板形成，未畫出），經(jīng)過CD區(qū)域時是傾斜的，AB和CD都與BC相切?，F(xiàn)將大量的質(zhì)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(jīng)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。每個箱子在A處投放后，在到達B之前已經(jīng)相對于傳送帶靜止，且以后也不再滑動（忽略經(jīng)BC段時的微小滑動）。已知在一段相當(dāng)長的時間T內(nèi)，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。審題】小貨箱放在傳送帶的AB段上時，由于貨箱的初速度為0，傳送帶以恒定的速度運動，兩者之間有相對滑動，出現(xiàn)滑動摩擦力。作用于貨箱的摩擦力使貨箱加速，直到它的速度增大到等于傳送帶的速度，作用于傳送帶的摩擦力有使傳送帶減速的趨勢，但由于電動機的作用，保持了傳送帶的速度不變。盡管作用于貨箱跟作用于傳送帶的摩擦力的大小是相等的，但小貨箱與傳送帶運動的路程是不同的，因為兩者之間有滑動。如果貨箱的速度增大到等于傳送帶的速度經(jīng)歷的時間為t,則在這段時間內(nèi)貨箱運動的路程和傳送帶運動的路程分別是解答中的①式和③式，兩者大小不同，由解答中的④式給出。在這段時間內(nèi)，傳送帶克服摩擦力做的功大于摩擦力對貨箱做的功（這功轉(zhuǎn)變?yōu)樨浵涞膭幽埽?，兩者之差即為摩擦發(fā)的熱。所謂傳送帶克服摩擦力做功,歸根到底是電動機在維持傳送帶速度不變的過程中所提供的。這也就是在傳送帶的水平段上使一只小貨箱從靜止到跟隨傳送帶一起以同樣速度運動的過程中,電動機所做的功,這功一部分轉(zhuǎn)變?yōu)樨浵涞膭幽?一部分因摩擦而發(fā)熱。當(dāng)貨箱的速度與傳送帶速度相等后，只要貨箱仍在傳送帶的水平段上，電動機無需再做功。為了把貨箱從C點送到D點，電動機又要做功，用于增加貨箱的重力勢能mgh。由此便可得到輸送N只貨箱的過程中電動機輸出的總功。以上分析都是在假定已知傳送帶速度vo的條件下進行的，實際上傳送帶的速度是未知的。因此要設(shè)法找出vo。題中給出在時間T內(nèi)運送的小貨箱有N只，這是說，我們在D處計數(shù)，當(dāng)?shù)?只貨箱到達D處時作為時刻t=0，當(dāng)?shù)贜只貨箱到達D處時恰好t=T。如果把這N只貨箱以L的距離間隔地排在CD上（如果排得下的話），則第N只貨箱到D處的距離為（N—1）L,當(dāng)該貨箱到達D處，即傳送帶上與該貨箱接觸的那點在時間T內(nèi)運動到D點，故有（N-1）L=VoT。由此便可求出vo，電動機的平均功率便可求得。由于N很大，N與N-1實際上可視作相等的?！窘馕觥恳缘孛鏋閰⒖枷担ㄏ峦?，設(shè)傳送帶的運動速度為vo，在水平段的運輸過程中，小貨箱先在滑動摩擦力作用下做勻加速運動，直到其速度與傳送帶的速度相等。設(shè)這段路程為s,所用的時間為t,加速度為a,則對小貨箱有s=丄at22①在這段時間內(nèi)傳送帶運動的路程為S0=v0t③由上可得s0=2s④用Ff表示小貨箱與傳送帶之間的滑動摩擦力則傳送帶對小貨箱做功為mv22o用Ff表示小貨箱與傳送帶之間的滑動摩擦力則傳送帶對小貨箱做功為mv22o傳送帶克服小貨箱對它的摩擦力做功兩者之差就克服摩擦力做功發(fā)出的熱量=2x1mv2Q二一mv220=mv20可見，在小貨箱加速過程中，小貨箱獲得的動能與發(fā)熱量相等。T時間內(nèi)電動機輸出的功為W=pT⑧此功用于增加N個小貨箱的動能、勢能和使小貨箱加速時程中克服摩擦力發(fā)的熱，即有W=—Nmv2+Nmgh+NQ20⑨N個小貨箱之間的距離為(N-1)L，它應(yīng)等于傳送帶在T時間內(nèi)運動的距離，即有voT=(N-1)L?NL⑩因T很大，故N亦很大。聯(lián)立⑦、⑧、⑨、⑩，得-NmN2L2,P=+ghTLT2」成【總結(jié)】本題初看起來比較復(fù)雜，關(guān)于裝置的描述也比較冗長．看來對于實際的問題或比較實際的問題，冗長的描述是常有的。要通過對描述的研究，抓住關(guān)鍵，把問題理想化、簡單化，這本身就是一種分析問題、處理問題的能力。通過分析，可以發(fā)現(xiàn)題中傳送帶的水平段的作用是使貨箱加速，直到貨箱與傳送帶有相同的速度。使貨箱加速的作用力來自貨箱與傳送帶之間的滑動摩擦力。了解到這一點還不夠，考生還必須知道在使貨箱加速的過程中，貨箱與傳送帶之間是有相對滑動的，盡管傳送帶作用于貨箱的摩擦力跟貨箱作用于傳送帶的摩擦力是一對作用力與反作用力，它們大小相等，方向相反，但在拖動貨箱的過程中，貨箱與傳送帶移動的路程是不同的。因此作用于貨箱的摩擦力做的功與傳送帶克服摩擦力做的功是不同的。如果不明白這些道理，就不會分別去找貨箱跟傳送帶運動的路程。雖然頭腦中存有勻變速直線運動的公式，但不一定會把它們?nèi)〕鰜砑右允褂?。而在這個過程中，不管貨箱獲得的動能還是摩擦變的熱，這些能量最終都來自電動機做的功。傳送帶的傾斜段的作用是把貨箱提升h高度。在這個過程中，傳送帶有靜摩擦力作用于貨箱，同時貨箱還受重力作用，這兩個力對貨箱都做功，但貨箱的動能并沒有變化。因為摩擦力對貨箱做的功正好等于貨箱克服重力做的功，后者增大了貨箱在重力場中的勢能。同時在這個過程中傳送帶克服靜摩擦力亦做功，這個功與摩擦力對貨箱做的功相等，因為兩者間無相對滑動。所以貨箱增加的重