高中物理传送带专题题目与答案.docx

传 送 带 问 题一、传送带问题中力与运动状况分析1、程度传送带上的力与运动状况分析例1 程度传送带被广泛地应用于车站、码头，工厂、车间。如图所示为程度传送带装置示意图，绷紧的传送带AB始终保持v02 m/s的恒定速率运行，一质量为m的工件无初速度地放在A处，传送带对工件的滑动摩擦力使工件开场做匀加速直线运动，设工件与传送带间的动摩擦因数为0.2 ,AB的之间间隔 为L10m ，g取10m/s2 求工件从A处运动到B处所用的时间图 甲例2： 如图甲所示为车站运用的程度传送带的模型，传送带长L8m，以速度v4m/s沿顺时针方向匀速转动，现有一个质量为m10kg的旅行包以速度v010m/s的初速度程度地滑上程度传送带已知旅行包与皮带间的动摩擦因数为0.6 ，则旅行包从传送带的A端到B端所须要的时间是多少？（g10m/s2 ,且可将旅行包视为质点）例3、如图所示为车站运用的程度传送带装置的示意图，绷紧的传送带始终保持3.0ms的恒定速率运行，传送带的程度局部AB距程度地面的高度为h=0.45m.现有一行李包(可视为质点)由A端被传送到B端，且传送到B端时没有被刚好取下，行李包从B端程度抛出，不计空气阻力，g取10 m/s2(1) 若行李包从B端程度抛出的初速v3.0ms，求它在空中运动的时间和飞出的程度间隔 ； (2) 若行李包以v01.0ms的初速从A端向右滑行， 包与传送带间的动摩擦因数0.20，要使它从B端飞出的程度间隔 等于(1)中所 求的程度间隔 ，求传送带的长度L应满意的条件？ BALh例4一程度的浅色长传送带上放置一煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因数为。初始时，传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度a0开场运动，当其速度到达v0后，便以此速度做匀速运动，经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动。求此黑色痕迹的长度2、倾斜传送带上的力与运动状况分析例4如图所示，传送带与程度方向夹37°角，AB长为L16m的传送带以恒定速度v10m/s运动，在传送带上端A处无初速释放质量为m0.5kg的物块，物块与带面间的动摩擦因数0.5，求：（1）当传送带顺时针转动时，物块从A到B所经验的时间为多少？ 370AB（2）当传送带逆时针转动时，物块从A到B所经验的时间为多少？ (sin37°0.6，cos37°0.8，取g10 m/s2)3、程度和倾斜组合传送带上的力与运动状况分析图甲例5 如图甲所示的传送带，其程度局部ab的长度为2 m，倾斜局部bc的长度为4 m，bc与程度面的夹角37°，现将一小物块A（可视为质点）轻轻放在传送带的a端，物块A与传送带之间的动摩擦因数0.25传送带沿图甲所示方向以v2 m/s 的速度匀速运动，若物块A始终未脱离传送带，试求小物块A从a端被传送到c端所用的时间？（取g10m/s2 ，sin37°0.6 ,cos37°0.8 ）例6如图所示的传送带以速度V=2m/s匀速运行，AB局部程度，BC局部与程度面之间的夹角为30°，AB间与BC间的间隔 都是12m，工件与传送带间的动摩擦因数为 ，现将质量为5kg的工件轻轻放在传送带的A端，假设工件始终没有分开传送带，求： （1）工件在AB上做加速运动过程中的位移 （2）工件在滑到C点时的速度大小4、变形传送带上的力与运动状况分析O11O2O3O10例7、 如图所示10只一样的轮子并排程度排列，圆心分别为O1、O2、O3O10，已知O1O10=3.6m，程度转轴通过圆心，全部轮子均绕轴以r/s的转速顺时针转动。现将一根长0.8m、质量为2.0kg的匀质木板平放在这些轮子的左端，木板左端恰好与O1竖直对齐，木板与轮缘间的动摩擦因数为0.16，试求：.木板程度挪动的总时间（不计轴与轮间的摩擦，g取10m/s2）. 二、传送带问题中能量转化状况的分析1、程度传送带上的能量转化状况分析例8、 如图所示，程度传送带以速度v匀速运动，一质量为m的小木块由静止轻放到传送带上，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为，当小木块与传送带相对静止时，系统转化的内能是( ) A、mv2 B、2mv2 C、 D、2、倾斜传送带上的能量转化状况分析300AB例9、如图所示，电动机带着绷紧的传送带始终以v02 m/s的速度运动，传送带与程度面的夹角30°，现把一质量为m10kg的工件轻轻地放在皮带的底端，经过一段时间后，工件被送到高h2m的平台上，已知工件与皮带之间的动摩擦因数，除此之外，不记其他损耗。求电动机由于传送工件多消耗的电能。（取g10 m/s2）例10、 “潮汐发电”是海洋能利用中开展最早、规模最大、技术较成熟的一种方式。某海港的货运码头，就是利用“潮汐发电”为皮带式传送机供电，图1所示为皮带式传送机往船上装煤。本题计算中取sin18°=0.31,cos18°=0.95,水的密度。 （1）皮带式传送机示意图如图2所示，传送带与程度方向的角度，传送带的传送间隔 为L=51.8m，它始终以v=1.4m/s，、的速度运行。在传送带的最低点，漏斗中的煤自由落到传送带上（可认为煤的初速度为0），煤与传送带之间的动摩擦因数求：从煤落在传送带上到运至传送带最高点经验的时间t； （2）图3为潮汐发电的示意图。左侧是大海，中间有水坝，水坝下装有发电机，右侧是水库，当涨潮到海平面最高时开闸，水由通道进入海湾水库，发电机在水流的推动下发电，待库内水面升至最高点时关闭闸门；当落潮到海平面最低时，开闸放水发电。设某汐发电站发电有效库容V=3.6×106m3，平均潮差h=4.8m，一天涨落潮两次，发电四次。水流发电的效率。求该电站一天内利用潮汐发电的平均功率P； （3）传送机正常运行时，1秒钟有m=50kg的煤从漏斗中落到传送带上。带动传送带的电动机将输入电能转化为机械能的效率，电动机输出机械能的20%用来克制传送带各部件的摩擦（不包括传送带与煤之间的摩擦）以维传送带的正常运行。若用潮汐发电站发出的电给传送机供电，能同时使多少台这样的传送机正常运行？3、程度和倾斜组合传送带上的能量转化状况分析例11、一传送带装置示意如图，其中传送带经过AB区域时是程度的，经过BC区域时变为圆孤形（圆孤由光滑模板形成，未画出），经过CD区域时是倾斜的，AB和CD都与BC相切。现将大量的质量均为m的小货箱一个一个在A处放到传送带上，放置时初速为零，经传送带运送到D处，D和A的高度差为h稳定工作时传送带速度不变，CD段上各箱等距排列，相邻两箱的间隔 为L每个箱在A处投放后，在到达B之前已经相对于传送带静止，且以后也不再滑动（忽视经BC段时的微小滑动）已知在一段相当长的时间T内，共运送小货箱的数目为N这装置由电动机带动，传送带与轮子间无相对滑动，不计轮轴处的摩擦求电动机的平均输出功率P 4、变形传送带上的能量转化状况分析铁板滚轮例12、 如图所示，用半径为r0.4m的电动滚轮在长薄铁板上外表压轧一道浅槽。薄铁板的长为L2.8m、质量为m10kg。已知滚轮与铁板、铁板与工作台面间的动摩擦因数分别为10.3和20.1。铁板从一端放入工作台的滚轮下，工作时滚轮对铁板产生恒定的竖直向下的压力为N100N，在滚轮的摩擦作用下铁板由静止向前运动并被压轧出一浅槽。已知滚轮转动的角速度恒为5rad/s，g取10m/s2。求：加工一块铁板电动机要消耗多少电能？（不考虑电动机自身的能耗）例1解答 设工件做加速运动的加速度为a ，加速的时间为t1 ，加速运动的位移为l ，依据牛顿第二定律，有：mg=ma 代入数据可得：a2 m/s2 工件加速运动的时间t1 代入数据可得： t11s 此过程工件发生的位移l =at12 代入数据可得：l1m 由于lL，所以工件没有滑离传送带设工件随传送带匀速运动的时间为t2 ，则t2 代入数据可得：t24.5s所以工件从A处运动到B处的总时间tt1t25.5 s例2：解答 设旅行包在传送带上做匀加速运动的时间为t1 ，即经过t1时间，旅行包的速度到达v4m/s ，由牛顿第二定律，有：mg=ma 代入数据可得：a6 m/s2 t1 代入数据可得：t1s此时旅行包通过的位移为s1 ，由匀加速运动的规律，有 s17 m 代入数据可得：s17 mL 可知在匀加速运动阶段，旅行包没有滑离传送带，此后旅行包与传送带一起做匀速运动，设做匀速运动的时间为t2 ，则t2 代入数据可得：t0.25 s 故：旅行包在传送带上运动的时间为tt1t21.25 s例3、（1）设行李包在空中运动时间为t，飞出的程度距 离为s，则h=1/2 gt2 sv t 代入数据得：t0.3s s0.9m （2）设行李包的质量为m，与传送带相对运动时的加速度为a，则滑动摩擦力代入数据得：a2.0m/s2 要使行李包从B端飞出的程度间隔 等于（1）中所求程度间隔 ，行李包从B端飞出的程度抛出的初速度v=3.0m/s设行李被加速到时通过的间隔 为s0，则2as0 =v2-v02 代入数据得 s02.0m 故传送带的长度L应满意的条件为：L2.0m 例4解法1 力和运动的观点依据“传送带上有黑色痕迹”可知，煤块与传送带之间发生了相对滑动，煤块的加速度a小于传送带的加速度a0。依据牛顿第二定律，可得 设经验时间t，传送带由静止开场加速到速度等于v0，煤块则由静止加速到v，有 由于，故，煤块接着受到滑动摩擦力的作用。再经过时间，煤块的速度由v增加到v0，有 此后，煤块与传送带运动速度一样，相对于传送带不再滑动，不再产生新的痕迹设在煤块的速度从0增加到v0的整个过程中，传送带和煤块挪动的间隔 分别为s0和s，有 传送带上留下的黑色痕迹的长度 由以上各式得 解法2 图象法作出煤块、传送带的图线如图所示，图中标斜线的三角形的面积，即为煤块相对于传送带的位移，也即传送带上留下的黑色痕迹的长度 由解得 例4解析 (1) 当传送带顺时针转动时，设物块的加速度为a ，物块受到传送带赐予的滑动摩擦力mgcos37°方向沿斜面对上且小于物块重力的分力mg sin37°，依据牛顿第二定律，有：mg sin37°- mgcos37°ma 代入数据可得： a2 m/s2物块在传送带上做加速度为a2 m/s2的匀加速运动，设运动时间为t， t 代入数据可得：t4s（2）物块放上传送带的开场的一段时间受力状况如图甲所示，前一阶段物块作初速为0的匀加速运动，设加速度为a1 ，由牛顿第二定律，有mgsin37°mgcos37°=ma1 , 解得：a1 10m/s2,设物块加速时间为t1 ，则t1 ， 解得：t1=1s 因位移s1=5m16m ,说明物块仍旧在传送带上设后一阶段物块的加速度为a2, 当物块速度大于传送带速度时，其受力状况如图乙所示由牛顿第二定律，有：mg sin37°- mgcos37°ma2 ,解得a22m/s2 ，设后阶段物块下滑究竟端所用的时间为t2由Lsvt2a2t/2，解得t21s 另一解11s 不合题意舍去所以物块从A到B的时间为：tt1t22s例5 解答 设物块在程度传送带上加速的过程中的加速度为a1，依据牛顿第二定律有：mgma1 图丙图乙 解得 : a12.5m/s2 设物块A做运加速运动的时间为t1 ，t1 解得： t10.8 s 设物块A相对传送带加速运动的位移为s1，则s1 解得： t10.8 m当A的速度到达2 m/s时，A将随传送带一起匀速运动，A在传送带程度段匀速运动的时间为t2 ，t20.6s 解得： t20.6s A在bc段受到的摩擦力为滑动摩擦力，其大小为mg cos37°，设A沿bc段下滑的加速度为a2，依据牛顿第二定律有， mg sin37°mg cos37°ma2 解得：a24 m/s2 依据运动学的关系，有： sbcvt3 其中sbc=4 m ，v=2 m/s ，解得 ：t31s ，另一解t32s（不合题意，舍去）所以物块A从传送带的a端传送到c端所用的时间tt1t2t32.4s例6、解：（1）设工件在传送带上时的加速度为a1，加速运动过程中的位移为s1 由牛顿定律得： 所以 （2）设当工件滑到BC局部上时物体的加速度为a2.则 所以，由V02 V2 = 2a2L得V0 = 8m/s 各4分，得3分，2分，共16分例7、解答（1）设轮子的半径为r，由题意O1O10=3.6m ，得轮子的半径r0.2m.。轮子转动的线速度为 nr/s 代入数据可得：v1.6m/s木板受到轮子的滑动摩擦力fmg ，木板在滑动摩擦力的作用下做加速运动板运动的加速度 代入数据可得：a1.6m/s2当木板运动的速度与轮子转动的线速度v相等时，木板讲作匀速运动。由以上推理得：板在轮子上作匀加速运动的时间为，代入数据可得：t1s木板作匀加速运动发生的位移 代入数据可得：s1=0.8m留意到当木板的重心运动到O10时木板即将开场翻转、滑落，故木板“程度挪动”的间隔 板在作匀速运动的全过程中其重心平动发生的位移为因此，板运动的总时间为： 例8、 FNfmg解答 假设小木块到达与传送带到达共同速度所用的时间为t，在此过程中木块的位移为s1，传送带的位移为s2，则有： ， 即得：s22s1 对木块由动能定理得： 对传送带和木块由能量关系可知：E内fs2fs1 由可得：E内故本题选D选项。例9、解答 作出工件在传送带上受力如图所示，f为皮带赐予工件的滑动摩擦力，对工件, 依据牛顿第二定律，有：mgcosmg sinma mgcos 代入数据解得： a2.5 m/s2 工件到达传送带运转速度v02 m/s时所用的时间t1 代入数据解得： t10.8s工件在传送带上加速运动的间隔 为s1 代入数据解得： s10.8 m 故有: s1h/ sin30° 说明工件在传送带上现做匀加速运动，再做匀速运动，工件到达平台时的速度为2 m/s 故工件增加的机械能Emgh 代入数据得E220 J设在t1时间内传送带的位移为s2，故转化的内能为: Wf (s2s1)fs1 代入数据得W60J电动机由于传送工件多消耗的电能。E=EW280 J例10、解：（1）煤在传送带上的受力如右图所示 （1分）依据牛顿第二定律 （1分）设煤加速到v须要时间为t1 （1分）设煤加速运动的间隔 为s1 （1分）设煤匀速运动的时间为t2 （1分）总时间 t =t1+t2=38s （1分） （2）一次发电，水的质量 （1分）重力势能削减 （1分）一天发电的能量 （2分）平均功率 （1分）求出P=400kW （1分） （3）一台传送机，将1秒钟内落到传送带上的煤送到传送带上的最高点 煤获得的机械能为 （1分）煤与传送带的相对位移 （1分）传送带与煤之间因摩擦因产生的热 设同时使n台传送机正常运行，依据能量守恒 （3分）求出n=30台（2分）例11、解析 以地面为参考系（下同），设传送带的运动速度为v0，在程度段运输的过程中，小货箱先在滑动摩擦力作用下做匀加速运动，设这段路程为s，所用时间为t，加速度为a，则对小货箱有 在这段时间内，传送带运动的路程为 由以上3式，可得 用f表示小货箱与传送带之间的滑动摩擦力，则传送带对小货箱做功为A , 传送带克制小货箱对它的摩擦力做功 两者之差就是克制摩擦力做功发出的热量 可见，在小货箱加速运动过程中，小货箱获得的动能与发热量相等。 T时间内，电动机输出的功为W ， 此功用于增加小货箱的动能、势能以及使小货箱加速过程中克制摩擦力做功放出的热量，即 已知相邻两小货箱的间隔 为L，则N个小货箱之间的间隔 为（N1）L，它应等于传送带在T时间内运动的间隔 ，即 由于T很大，所以N很大。联立，得 例12、解答 开场砂轮给铁板向前的滑动摩擦力F1=1N 代入数据可得：F1=30N 工作台给铁板的摩擦阻力F2=2 (N+mg)N 代入数据可得： F2= 20N< F1故铁板先向右做匀加速运动：a= 代入数据可得：a=1m/s2 加速过程铁板能到达的最大速度vm=r 代入数据可得：vm=2m/s 这一过程铁板的位移s1= 代入数据可得：s1=2m<2.8m 所以此后砂轮给铁板的摩擦力将变为静摩擦力，并且F1=F2，铁板将做匀速运动。 加工一块铁板电动机消耗的电能：E=EK+Q1+Q2其中EK =mvm2 ， Q1F1s1 ，Q2F2L代入数据可得加工一块铁板电动机消耗的电能：E =136J