專題二 傳送帶與滑塊問題-2025屆高三物理一輪復(fù)習(xí)_第1頁
專題二 傳送帶與滑塊問題-2025屆高三物理一輪復(fù)習(xí)_第2頁
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高考物理總復(fù)習(xí)課件第三章

牛頓運動定律專題二傳送帶與滑塊問題突破1“傳送帶”模型滑塊在傳送帶上運動的“六點”注意問題:(1)注意滑塊相對傳送帶的運動方向,正確判定摩擦力的方向.(2)在水平傳送帶上,滑塊與傳送帶共速時,滑塊與傳送帶相對靜止做勻速運動.(3)在傾斜傳送帶上,滑塊與傳送帶共速時,需比較mgsinθ與μmgcosθ的大小才能確定運動情況.(4)注意滑塊與傳送帶運動方向相反時,滑塊速度減為零后反向加速返回.(5)注意傳送帶的長度,判定滑塊與傳送帶共速前是否滑出.(6)滑塊在傳送帶上運動形成的劃痕長度是滑塊與傳送帶的相對位移.三種情景圖示滑塊可能的運動情況情景1①可能一直加速②可能先加速后勻速情景2①v0>v,可能一直減速,也可能先減速再勻速②v0=v,一直勻速③v0<v時,可能一直加速,也可能先加速再勻速類型1水平傳送帶模型三種情景圖示滑塊可能的運動情況情景3①傳送帶較短時,滑塊一直減速到達左端②傳送帶較長時,滑塊還要被傳送帶傳回右端.其中v0>v返回時速度為v,當v0<v返回時速度為v0(續(xù)表)

[思維拓展]計算物體與傳送帶間的相對路程要分兩種情況:①若二者同向,則Δs=|s傳-s物|;②若二者反向,則Δs=|s傳|+|s物|.

【典例1】(多選,2023年四川內(nèi)江模擬)如圖Z2-1所示,由于運力增加,某國際機場欲讓貨物盡快通過傳送帶.已知傳送帶兩軸心間距為5m,傳送帶向右勻速傳動,其速度大小可以由驅(qū)動系統(tǒng)根據(jù)需要設(shè)定,一可視為質(zhì)點的小物塊以7m/s的初速度從左端滑上傳送帶,已知小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ=0.4,g取)10m/s2,則下列傳送帶的速度符合要求的是(

圖Z2-1A.8m/sB.9m/sC.10m/sD.11m/s

解析:根據(jù)題意可知,欲讓貨物盡快通過傳送帶,則需讓貨物在傳送帶上一直做勻加速運動,設(shè)貨物通過傳送帶后的速度為答案:CD

【考點突破1】(2023年江蘇南京月考)如圖Z2-2甲所示,足夠長的傳送帶沿順時針方向轉(zhuǎn)動,速度大小為v1,初速度大小為v2

的小物塊從傳送帶的右側(cè)滑上傳送帶.固定在傳送帶右端的位移傳感器記錄了小物塊的位移x隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示,已知圖線在前3.0s內(nèi)為二次函數(shù),在3.0~4.5s內(nèi)為一次函數(shù),取向左運動的方向為正方向,傳送帶的速度保持不變,g取10m/s2.下列說法正確的是()甲乙

圖Z2-2A.小物塊在0~4.5s內(nèi)摩擦力一直向右B.小物塊在3~4.5s內(nèi)做勻減速直線運動C.傳送帶的速度大小為4m/sD.小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.2速度與小物塊3.0~4.5s內(nèi)的速度相同為v2=

解析:圖線在前3.0s內(nèi)為二次函數(shù),在3.0~4.5s內(nèi)為一次函數(shù),x-t圖像的斜率等于速度,故前3.0s內(nèi)物體的速度先減小到零,后反向增加,在3.0~4.5s內(nèi)為做勻速運動,可判斷小物塊在前3s內(nèi)摩擦力向右,3.0~4.5s內(nèi)摩擦力為0,AB錯誤.傳送帶的

34.5-3m/s=2m/s,=2m/s2,根據(jù)牛頓第二定律得μmg=ma,解得μ=0.2,D正確.

答案:D項目圖示滑塊可能的運動情況情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后勻速情景2(1)可能一直加速(2)可能先加速后勻速(3)可能先以

a1加速后再以

a2加速,且a1>a2類型2傾斜傳送帶模型項目圖示滑塊可能的運動情況情景3(1)可能一直加速(2)可能一直勻速(3)可能先加速后勻速(4)可能先減速后勻速(5)可能先以a1加速后再以a2加速(6)可能一直減速(續(xù)表)項目圖示滑塊可能的運動情況情景4(1)可能一直加速(2)可能一直勻速(3)可能先減速后反向加速(4)可能一直減速(續(xù)表)

[思維拓展]物體沿傾角為θ的傳送帶傳送時,可以分為兩類:物體由底端向上運動,或者由頂端向下運動.解決傾斜傳送帶問題時要特別注意mgsinθ與μmgcosθ的大小和方向的關(guān)系,進一步判斷物體所受合力與速度方向的關(guān)系,確定物體運動情況.

【典例2】(2023

年河南三門峽聯(lián)考)如圖Z2-3所示,傳送帶與地面夾角θ=37°,A、B間的距離L=10.25m,傳送帶以v0

=10m/s的速率逆時針轉(zhuǎn)動.在傳送帶上端A無初速度地放一個質(zhì)量為m=0.5kg的煤塊,它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5.煤塊在傳送帶上經(jīng)過會留下痕跡.已知sin37°=0.6,g=10m/s2.求:(1)煤塊從A到B的時間.圖Z2-3(2)煤塊從A到B的過程中傳送帶上形成痕跡的長度.解:(1)煤塊剛放上時,受到向下的摩擦力,其加速度達到v0

后,煤塊受到向上的摩擦力,則t2=0.5s煤塊從A到B的時間t=t1+t2=1.5s.(2)第一次加速過程煤塊相對于傳送帶向后留下的痕跡長Δx1=v0t1-x1=5m第二次加速過程煤塊相對于傳送帶向前留下的痕跡長Δx2=x2-v0t2=0.25mΔx1

與Δx2

部分重合,痕跡總長為5m.易錯點撥本題中的第(2)小題易錯,需要注意兩端時間內(nèi)形成的痕跡是否重疊,若重疊,則痕跡重疊為兩次痕跡中較長的一條,若不重疊,痕跡的長度為二者之和.

【考點突破2】(多選,2023年廣東深圳月考)如圖Z2-4甲所示,足夠長的傳送帶與水平面的夾角為θ,在傳送帶上某位置輕輕放上一小木塊,小木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ,小木塊速度隨時間變化關(guān)系如圖乙所示,v0、t0已知,重力加速度為g,則()甲乙圖Z2-4A.傳送帶一定逆時針轉(zhuǎn)動B.μ=tanθ-

v0gt0cosθC.傳送帶的速度大于v0D.t0

時刻后木塊的加速度為2gsinθ-v0

t0

解析:若傳送帶順時針轉(zhuǎn)動,當小木塊下滑時,有mgsinθ>μmgcosθ,小木塊將一直做勻加速直線運動至傳送帶底端,當小木塊上滑時,有mgsinθ<μmgcosθ,小木塊先做勻加速直線運動,小木塊的速度等于傳送帶速度時做勻速直線運動,兩種情況均不符合運動圖像,故傳送帶一定逆時針轉(zhuǎn)動,A正確.小木塊在0~t0內(nèi),受到的滑動摩擦力方向沿傳送帶向下,小木塊的加速度為當小木塊的速度等于傳送帶速度時,受到的滑動摩擦力方向沿傳送帶向上,故傳送帶的速度等于v0,故C錯誤.t0

時刻后木塊的加答案:AD動摩擦因數(shù)物體運動情況分析滑塊與木板間為μ1,木板與地面間為μ2滑塊有初速度木板有初速度μ1=0,μ2≠0滑塊勻速,木板靜止滑塊靜止,木板勻減速直線運動突破2“滑塊—木板”模型類型1無拉力作用下的板塊模型動摩擦因數(shù)物體運動情況分析μ2=0,μ1≠0滑塊減速,加速度大小滿足μ1mg=ma,木板加速,加速度滿足μ1mg=Ma′滑塊加速,木板減速,加速度方向相反,達到共同速度后,勻速運動μ1=μ2≠0滑塊減速,木板靜止滑塊加速,木板減速,達到共同速度后以μ2g共同減速(續(xù)表)動摩擦因數(shù)物體運動情況分析μ1m≤μ2(M+m)滑塊減速,木板靜止滑塊加速,木板減速,達到共同速度后滑塊以μ1g減速,木板減速加速度滿足μ2(M+m)g-μ1mg=Ma′(續(xù)表)動摩擦因數(shù)物體運動情況分析μ1m>μ2(M+m)滑塊減速,加速度大小滿足μ1mg=ma,木板加速,相對滑動,滑塊加速度大,達到共同速度后以μ2g共同減速滑塊加速,木板減速,達到共同速度后以μ2g共同減速(續(xù)表)

【典例3】(多選,2023年河南鄭州模擬)如圖Z2-5所示,一長木板a在水平地面上運動,在某時刻(t=0)將一相對于地面靜止的物塊b輕放到木板上,此時a的速度水平向右,大小為2v0,同時對a施加一水平向右的恒力F.已知物塊與木板的質(zhì)量相等,物塊與木板間及木板與地面間的動摩擦因數(shù)相等,物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,且物塊始終在木板上.在物塊放到木板上之后,a、b運動的速度—時間圖像可能是下列圖中的()圖Z2-5ABCD

解析:小物塊由靜止開始,長木板有初速度且受到恒力作用,所以對物塊受力分析,由牛頓第二定律得μmg=mab,解得ab=μg,根據(jù)圖像斜率可知初始階段aa<0,ab=|aa|,解得F=2μmg,則a做勻減速直線運動,b做勻加速直線運動,共速后由于整體合力為零,將一起做勻速直線運動,A錯誤,B正確.根據(jù)圖像知a做勻速直線運動,即F=3μmg,b做勻加速直線運動,兩者共速后,一起做勻加速直線運動,根據(jù)牛頓第二定律有F-2μmg=2ma,解得勻加速直線運動,共速后一起做勻加速直線運動,根據(jù)牛頓第二答案:BC規(guī)律方法動摩擦因數(shù)物體運動情況分析滑塊與木板間為μ1,木板與地面間為μ2μ1=0,μ2≠0隨著拉力的增加,滑塊加速度變大,木板靜止隨著拉力的增加,木板加速度變大,滑塊靜止類型2有拉力作用情況下的板塊模型(續(xù)表)(續(xù)表)

【典例4】(2023

年福建廈門一模)如圖Z2-6甲所示,足夠長的木板靜置于水平地面上,木板最右端放置一可看成質(zhì)點的小物塊.在t=0時對木板施加一水平向右的恒定拉力F,在F的作用下物塊和木板發(fā)生相對滑動,t=1s時撤去F,整個過程木板運動的v-t圖像如圖乙所示.物塊和木板的質(zhì)量均為1kg,物塊與木板間、木板與地面間均有摩擦,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度g取10m/s2,則下列說法正確的是()甲乙

圖Z2-6A.1~1.5s內(nèi)木板的加速度為4m/s2B.物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為0.5C.拉力F的大小為21ND.物塊最終停止時的位置與木板右端的距離為5.25m設(shè)物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ,0~1.5s對物塊由牛頓第二定律有μmg=ma0,而由速度與時間的關(guān)系式可得v=a0t,其中v=3m/s,t=1.5s,解得μ=0.2,設(shè)地面與木板間的動摩擦因數(shù)為μ1

,在撤去拉力后,對木板由牛頓第二定律有μmg+2μ1mg=ma,解得μ1=0.5,而由圖像可知,在沒有撤去拉力時木板的加速度a1=Δv

Δt=91m/s2=9m/s2,則對木板在沒有撤去拉力時由牛頓第二定律有F-μmg-2μ1mg=ma1,解得F=21N,C正確.

答案:C思路導(dǎo)引圖乙中的圖像將運動分為三個不同階段,結(jié)合圖甲分析三個階段分別對應(yīng)什么運動,圖像中的兩個拐點對應(yīng)三段運動的轉(zhuǎn)

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