高考物理一轮复习 专题6-7 与传送带相关的能量问题千题精练.doc

1 / 19【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习精选高考物理一轮复习 专题专题 6-76-7 与传送带相关的能量与传送带相关的能量问题千题精练问题千题精练一、选择题1 1(2018·(2018·合肥质检合肥质检) )如图所示，水平传送带保持如图所示，水平传送带保持 2 2 m/sm/s 的速度运动，一质量为的速度运动，一质量为1 1 kgkg 的物体与传送带间的动摩擦因数为的物体与传送带间的动摩擦因数为 0.20.2，现将该物体无初速度地放到传送，现将该物体无初速度地放到传送带上的带上的 A A 点，然后运动到了距点，然后运动到了距 A A 点点 2 2 m m 的的 B B 点，点，g g 取取 1010 m/s2m/s2，则传送带对该物，则传送带对该物体做的功为体做的功为( ( ) )A0.5 J B2 J C2.5 J D4 J【参考答案】B2.(2017·漳州检测)如图所示，足够长的水平传送带以速度 v 沿逆时针方向转动，传送带的左端与光滑圆弧轨道底部平滑连接，圆弧轨道上的 A 点与圆心等高，一小物块从 A 点静止滑下，再滑上传送带，经过一段时间又返回圆弧轨道，返回圆弧轨道时小物块恰好能到达 A 点，则下列说法正确的是( )A圆弧轨道的半径一定是v2 2gB若减小传送带速度，则小物块仍可能到达 A 点C若增加传送带速度，则小物块有可能经过圆弧轨道的最高点D不论传送带速度增加到多大，小物块都不可能经过圆弧轨道的最高点【参考答案】BD【名师解析】物块在圆弧轨道上下滑的过程中，物块的机械能守恒，根据机械能守恒可得：mgRmv02，2 / 19所以小物块滑上传送带的初速度：v0，物块到达传送带上之后，由于摩擦力的作用开始减速，速度减小为零之后，又在传送带的摩擦力的作用下反向加速，根据物块的受力可知，物块在减速和加速的过程物块的加速度的大小是相同的，所以物块返回圆弧轨道时速度大小等于从圆弧轨道下滑刚到传送带时的速度大小，只要传送带的速度 v，物块就能返回到 A 点，则 R，故 A 项错误；若减小传送带速度，只要传送带的速度 v，物块就能返回到 A 点，故 B 项正确；若增大传送带的速度，由于物块返回到圆弧轨道的速度不变，只能滑到 A 点，不能滑到圆弧轨道的最高点，故 C 项错误，D 项正确。3.足够长的水平传送带以恒定速度 v 匀速运动，某时刻一个质量为 m 的小物块以大小也是 v、方向与传送带的运动方向相反的初速度冲上传送带，最后小物块的速度与传送带的速度相同。在小物块与传送带间有相对运动的过程中，滑动摩擦力对小物块做的功为 W，小物块与传送带间因摩擦产生的热量为 Q，则下列判断中正确的是( )A.W0，Qmv2 B.W0，Q2mv2C.W，Qmv2 D.Wmv2，Q2mv2【参考答案】B二、计算题1. (16 分)（2018 江苏扬州期末）在某电视台举办的冲关游戏中，AB 是处于竖直平面内的光滑圆弧轨道，半径 R1.6 m，BC 是长度为 L13 m 的水平传送带，CD 是长度为 L23.6 m 水平粗糙轨道，AB、CD 轨道与传送带平滑连接，参赛者抱紧滑板从 A 处由静止下滑，参赛者和滑板可视为质点，参赛者质量 m60 3 / 19kg，滑板质量可忽略已知滑板与传送带、水平轨道的动摩擦因数分别为10.4、20.5，g 取 10 m/s2.求：(1) 参赛者运动到圆弧轨道 B 处对轨道的压力；(2) 若参赛者恰好能运动至 D 点，求传送带运转速率及方向；(3) 在第(2)问中，传送带由于传送参赛者多消耗的电能【名师解析】 (1) 对参赛者：A 到 B 过程，由动能定理mgR(1cos60°)mv2 B解得 vB4m/s(2 分)(2) C 到 D 过程，由动能定理2mgL20mv2 C解得 vC6m/s (2 分)B 到 C 过程，由牛顿第二定律 1mgma解得 a4m/s2(2 分)参赛者加速至 vC 历时 t0.5s位移 x1t2.5mg，粉笔头先加速到与传送带速度相同，然后以 a1=g 的加速度减速到静止。设二者达到的相同速度为 v，由粉笔头和传送带运动的等时性，=，12vv a1v a解得：v=0.5m/s。此过程中传送带比粉笔头多走：s1=-=1m。22 122vv a212v a粉笔头减速到零的过程中粉笔头比传送带多走：s2=-=m。212v a222v a1 615 / 19粉笔头相对传送带滑动的位移大小为：L2=s1-s2=0.83m。【命题意图】本题意在考查匀变速直线运动、牛顿运动定律等，意在考查对相关知识的理解和在实际问题中的运用。10.(14 分) （2016 山东省××市联考）如图所示，是利用电力传送带装运麻袋包的示意图.传送带长=20m，倾角，麻袋包与传送带间的动摩擦因数，传送带的主动轮和从动轮半径 R 相等，主动轮顶端与货车底板间的高度差为 m，传送带匀速运动的速度为 v=2m/s.现在传送带底端 (传送带与从动轮相切位置)由静止释放一只麻袋包(可视为质点)，其质量为 100kg,麻袋包最终与传送带一起做匀速运动，到达主动轮时随轮一起匀速转动.如果麻袋包到达主动轮的最高点时，恰好水平抛出并落在车箱中心，重力加速度 g=10m/s2， ，求l378 . 08 . 1h8 . 037cos, 6 . 037sin(1)主动轮轴与货车车箱中心的水平距离及主动轮的半径；xR(2)麻袋包在平直传送带上运动的时间t(3)该装运系统每传送一只麻袋包需额外消耗的电能. 【参照答案】 （1）x =1.2 m ，R =0.4 m（2）t=12.5 s（3）=15400 JE【名师解析】（1）设麻袋包平抛运动时间为 t，有2 21gth （1 分）vtx （1 分）16 / 19解得： x =1.2 m （1 分）麻袋包在主动轮的最高点时，有Rvmmg2 （1 分）解得： R =0.4 m （1 分）（3）设麻袋包匀加速时间内相对传送带位移为，需额外消耗的电能为，有xE11xvtx （1 分）xmgmvmglEcos21sin2（2 分）解得： =15400 J E11 （14 分） （2016 唐山联考）有一水平传送带 AB 长 L=8m，距离水平地面h=5m，地面上 C 点在传送带右端点 B 的正下方。一小物块以水平初速度 v0=2m/s自 A 点滑上传送带，它与传送带间的动摩擦因数 =0.2。 （取 g=10m/s2）（1）若传送带静止不动，求小物块滑行的距离；（2）若传送带正以恒定速度向右传送，小物块从 A 点滑上传送带经时间 t 后落在 D 点，CD 长 S=3m。求时间 t。【参照答案】 （1）1m （2）3.75s设小物块在传送带时加速运动的位移为 L1，加速度 a=mg/m=2m/s2。根据 v2-v02=2aL1，解得 L1=1.25m<L。说明小物块在传送带上先加速后匀速运动。设加速运动时间为 t1，根据 v=v0+at1 解得 t1=0.5s。17 / 19设匀速运动时间为 t2，根据 v t2=L-L1 解得 t2=2.25s。小物块运动总时间 t= t1+ t2+ t3=3.75s。12.如图所示，一质量为 m1 kg 的可视为质点的滑块，放在光滑的水平平台上，平台的左端与水平传送带相接，传送带以 v2 m/s 的速度沿顺时针方向匀速转动(传送带不打滑)。现将滑块缓慢向右压缩轻弹簧，轻弹簧的原长小于平台的长度，滑块静止时弹簧的弹性势能为 Ep4.5 J，若突然释放滑块，滑块向左滑上传送带。已知滑块与传送带间的动摩擦因数为 0.2，传送带足够长，取g10 m/s2。求：(1)滑块第一次滑上传送带到离开传送带所经历的时间；(2)滑块第一次滑上传送带到离开传送带由于摩擦产生的热量。【名师解析】(1)释放滑块的过程中机械能守恒，设滑块滑上传送带的速度为v1，则 Epmv，得 v13 m/s滑块在传送带上运动的加速度 ag2 m/s2滑块向左运动的时间 t11.5 s向右匀加速运动的时间 t21 s向左的最大位移为 x1,2a)2.25 m向右加速运动的位移为 x21 m匀速向右的时间为 t30.625 s所以 tt1t2t33.125 s。xx1x26.25 m则产生的热量为 Qmg·x12.5 J。18 / 19答案 (1)3.125 s (2)12.5 J13.如图所示，有一个可视为质点的质量 m1 kg 的小物块，从光滑平台上的 A点以 v01.8 m/s 的初速度水平抛出，到达 C 点时，恰好沿 C 点的切线方向进入固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道，最后小物块无碰撞地滑上紧靠轨道末端D 点的足够长的水平传送带。已知传送带上表面与圆弧轨道末端切线相平，传送带沿顺时针方向匀速运行的速度为 v3 m/s，小物块与传送带间的动摩擦因数0.5，圆弧轨道的半径为 R2 m，C 点和圆弧的圆心 O 点连线与竖直方向的夹角 53°，不计空气阻力，重力加速度 g10 m/s2，sin 53°0.8，cos 53°0.6。求：(1)小物块到达圆弧轨道末端 D 点时对轨道的压力；(2)小物块从滑上传送带到第一次离开传送带的过程中产生的热量。【名师解析】(1)设小物块在 C 点的速度为 vC，在 C 点由 vC，解得 vC3 m/s设小物块在 D 的速度为 vD。从 C 到 D，由动能定理得 mgR(1cos )mvmv，解得 vD5 m/s设在 D 点轨道对小物块的作用力为 FN：FNmgm,R)解得 FN22.5 N，由牛顿第三定律，小物块对轨道的压力大小为 22.5 N，方向竖直向下。设 t1 时间内传送带向右的位移为 x2，则 x2vt1小物块速度由零增加到与传送带速度相等的过程，所用时间为 t2，t2v a通过的位移 x3，x3t2传送带的位移为 x4vt219 / 19小物块相对传送带移动的位移为xx1x2x4x3Qmgx，解得 Q32 J。答案 (1)22.5 N，方向竖直向下 (2)32 J14.如图所示，与水平面夹角为 30°的倾斜传送带始终绷紧，传送带下端 A点与上端 B 点间的距离为 L4 m，传送带以恒定的速率 v2 m/s 向上运动。现将一质量为 1 kg 的物体无初速度地放于 A 处，已知物体与传送带间的动摩擦因数 ，取 g10 m/s2，求：(1)物体从 A 运动到 B 共需多少时间？(2)电动机因传送该物体多消耗的电能。之后物体以速度 v 做匀速运动，运动的时间t21.6 s物体运动的总时间 tt1t22.4 s(2)前 0.8 s 内物体相对传送带的位移为Lvt1L10.8 m因摩擦而产生的内能 Qmgcos ·L6 J电动机因传送该物体多消耗的电能为E 总EkEpQmv2mgLsin Q28 J答案 (1)2.4 s (2)28 J