2010年高考物理总温习学案13：皮带轮题目[最新]

示，在图中(b) 中给出的坐标上正确画出s-v,的关系图线。 :平抛运动的时间为t==1S v很大时，物块一直加速 v==7m/s max v很小时，物块一直减速 v=,min 1m/s v,5m/s 0 皮带轮匀速转动的速度为v, 当v,,,7m/s,,,,,(v,,,v)物体只做max 匀加速，v,7m/s 当5m/s,v,,7m/s,,,,,,(v,v,,v物体先加速后匀速v=,,,,,v, 0max当v,,5m/s(v,,v)物体作匀速运动v,5m/s 0 当1m/s,v,,5m/s,,,,,(v,v,,v物体先减速后匀速v=,,,,,v, min0 当v,,1m/s,,,,,(v,,v物体只做匀减速运动，v,1m/s,,,,, min 当v,,0是反转 9、如图3-1所示的传送皮带，其水平部分,,,,,ab=2 米，bc=4米，bc与水平面的夹角α=37?，一小物体A 与传送皮带的滑动摩擦系数μ=0.25，皮带沿图示方向 运动，速率为2米/秒。若把物体A轻轻放到a点处， 它将被皮带送到c点，且物体A一直没有脱离皮带。求物体A从a点被传送到c点所用的时间。 分析与解:物体A轻放到a点处，它对传送带的相对运动向后，传送带对A的滑动摩擦力向前，则,,,,,A,,,,,作初速为零的匀加速运动直到与传送带速度相同。设此段时间为t，1 2则:a=μg=0.25x10=2.5米/秒,,,,, ,,,,,t=v/a=2/2.5=0.8秒 11 设A匀加速运动时间内位移为S，则:1 设物体A在水平传送带上作匀速运动时间为t，则2 设物体A在bc段运动时间为t，加速度为a，则: 32 2a=g*Sin37?-μgCos37?=10x0.6-0.25x10x0.8=4米/秒 2 解得:t=1秒,,,,,(t=-2秒舍去) 33 所以物体A从a点被传送到c点所用的时间t=t+t+t=0.8+0.6+1=2.4秒。123 10、如图4-1所示，传送带与地面倾角θ=37?，AB长为16米，传送带以10米/秒的速度匀速运动。在传送带上端A无初速地释放一个质量为0.5千克的物体，它与传送带之间的动摩擦系数为μ=0.5，求: (1)物体从A运动到B所需时间， (2)物体从A,,,,,运动到B,,,,,的过程中，摩擦力对物体所做 2的功(g=10米/秒),,,,, 分析与解:(1)当物体下滑速度小于传送带时，物体的加速度为α,(此时滑动摩擦力1 沿斜面向下)则: t=v/α=10/10=1秒 11 当物体下滑速度大于传送带v=10米/秒,,,,,时，物体的加速度为a，(此时f沿斜面向上)2 则: 2即:10t+t=11,,,,,解得:t=1秒(t=-11秒舍去) 2222 所以，t=t+t=1+1=2秒 12 (2)W=fs=μmgcosθS=0.5X0.5X10X0.8X5=10焦 111 W=-fs=-μmgcosθS=-0.5X0.5X10X0.8X11=-22焦 222 所以，W=W+W=10-22=-12焦。 12 想一想:如图4-1所示，传送带不动时，物体由皮带顶端A从静止开始下滑到皮带底 22端B用的时间为(s=at)其中a=2米/秒,,,,,得t,4秒，则:(请选择) A.,,,,,当皮带向上运动时，物块由A滑到B的时间一定大于t。,,,,, B.,,,,,当皮带向上运动时，物块由A滑到B的时间一定等于t。,,,,, C.,,,,,当皮带向下运动时，物块由A滑到B的时间可能等于t。,,,,, D.,,,,,当皮带向下运动时，物块由A滑到B的时间可能小于t。,,,,, 答案:(B、C、D) 11.(15分)如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角θ=30?，皮带在电动机的带动下，始终保持v=2,,,,,m/s的速率运行.现把一质量为m=10,,,,,kg的工件(可看为质点)轻轻放在皮带0 的底端，经时间1.9,,,,,s，工件被传送到h=1.5,,,,,m的高处，取 2g=10,,,,,m/s.求: (1)工件与皮带间的动摩擦因数; (2)电动机由于传送工件多消耗的电能. h解:由题图得，皮带长s==3,,,,,m ,sin30 v0(1)工件速度达v前，做匀加速运动的位移s=t=,,,,, tv01112 达v后做匀速运动的位移s-s=v(t-t) 0101 解出加速运动时间,,,,,t=0.8,,,,,s 1 加速运动位移,,,,,s=0.8,,,,,m 1 v20所以加速度a==2.5,,,,,m/s (5t1 分) 工件受的支持力N=mgcosθ 从牛顿第二定律，有μN-mgsinθ=ma 3解出动摩擦因数μ,,,,,, (42 分) (2)在时间t内，皮带运动位移s=vt=1.6,,,,,m,,,,, 皮10 在时间t内，工件相对皮带位移,,,,,,,,,,,,,,,s=s-s=0.8,,,,,m 相皮11 在时间t内，摩擦发热,,,,,,,,,,Q=μN?s=60,,,,,J 相1 12工件获得的动能,,,,,,,,,,,,,,,E=mv=20,,,,,J k02 工件增加的势能E,mgh,150,,,,,J p 电动机多消耗的电能W,,,,,=Q+E十E=230,,,,,J (6分)kp 12((22分)一传送带装置示意如图，其中传送带经过,,,,,AB,,,,,区域时是水平的，经 过,,,,,BC,,,,,区域时变为 圆弧形(圆弧由光滑模 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、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(相邻两箱的距离为,,,,,L。每个箱子在,,,,,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(忽略经,,,,,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 解:以地面为参考系(下同)，设传送带的运动速度为v0，在水平段运输的过程中，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， 12则对小箱有?,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,?,,,,,,,,,,在这段时间内，传送带运动的路程s,atv,at02 为,,,,,?,,,,,,,,,,由以上可得? s,vts,2s000 12A,fx,mv用f表示小箱与传送带之间的滑动摩擦力，则传送带对小箱做功为?02 12A,fx,2,mv传送带克服小箱对它的摩擦力做功? 0002 12Q,mv,,,,,,,,,,,,,,,两者之差就是克服摩擦力做功发出的热量,,,,,,,,,,,,,,,?,,,,,,,,,,02 可见，在小箱加速运动过程中，小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,PT,,,,,?,,,,,,,,,,,,,,,此功用于增加小箱的动能、势能以及克服摩擦力发热，即 12,,,,,,,,,,?,,,,,,,,,, W,Nmv，Nmgh，NQ02 已知相邻两小箱的距离为L，所以,,,,,? vT,NL0 22NmNL联立????，得,,,,,? P,[，gh]2TT 13((22分)如图所示，水平传送带AB长l=8(3m，质量为M=1kg的木块随传送带一起v,2m/s1以的速度向左匀速运动(传送带的传送速度恒定)，木块与传送带间的动摩擦因 v,300m/s0数μ=0(5。当木块运动至最左端A点时，一颗质量为m=20g的子弹以水平向右的速度正对射入木块并穿出，穿出速度u=50m/s，以后每隔1s就有一颗子弹射向木块， 210m/s设子弹射穿木块的时间极短，且每次射入点各不相同，g取。求: 1)在被第二颗子弹击中前，木块向右运动离A点的最大距离? 2)木块在传送带上最多能被多少颗子弹击中? 3)从第一颗子弹射中木块到木块最终离开传送带 的过程中，子弹、木块和传送带这一系统所产生的 210m/s热能是多少?(,,,,,g取) 20(A)考点透视:在典型模型下研究物体的运动和功能问题 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,B)解法: (1)第一颗子弹射入木块过程中动量守恒 mv,Mv,mu，Mv'011,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(1) v',3m/s1解得:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(2) ,mga,,,g,5m/sm木块向右作减速运动,,,,,,,,,,,,,,,加速度,,,,,,,,,,,,,,,(3) v'1,t1a木块速度减小为零所用时间为,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(4) t,0.6s,1s1解得,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(5) 2v'1,S12a所以木块在被第二颗子弹击中前向右运动离A点最远时，速度为零，移动距离为解S,0.9m1得。(6) t,1s,0.6s,0.4s2(2)在第二颗子弹射中木块前，木块再向左作加速运动，时间,,,,,,,,,,(7) v,at,2m/s22速度增大为(恰与传递带同速),,,,,,,,,,(8) 12S,at,0.4m222向左移动的位移为,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(9) S,S,S,0.5m012所以两颗子弹射中木块的时间间隔内，木块总位移方向向右,,,,,,,,,,,,,,, (10) S,15S,7.5m0第16颗子弹击中前，木块向右移动的位移为,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(11) 第16颗子弹击中后，木块将会再向右先移动0.9m，总位移为0.9m+7.5=8.4m>8.3m木块将从B端落下。 所以木块在传送带上最多能被16颗子弹击中。 (3)第一颗子弹击穿木块过程中产生的热量为 1111222Q,mv，Mv,mu,Mv'10112222 木块向右减速运动过程中板对传送带的位移为 S',v,t，S111,,,,,,,,,,,,,,, 产生的热量为,,,,, Q,,mgS'2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 木块向左加速运动过程中相对传送带的位移为 S',v,t,S112,,,,,,,,,, 产生的热量为 Q,,mgS''3,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, t3第16颗子弹射入后木块滑行时间为有 12v't,at,0.81332,,,,,,,,,,,,,,,(17) t,0.4s3解得,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(18) S,vt，0.8m13木块与传送带的相对位移为,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(19) Q,,mgS4 产生的热量为,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(20) Q,15(Q，Q，Q)，Q，Q12314 全过程中产生的热量为 解得Q=14155.5J,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(21) C)思维发散:该题分析时对象选择整体隔离相结合。解题方法应是动力学和功能方法相结合。 14((25分)如图所示，质量m1=1.0kg的物块随足够长的水平传送带一起匀速运动，传送带速度v=3.0m/s，质量m=4.0kg的物块在m的右侧L=2.5m处无初速度放上传送带，两带21 物块与传送带间的动摩擦因数均为0.10，碰后瞬间m1 相对传送带的速度大小为2.0m/s，求碰撞后两物块间的 最大距离( 解:以地面为参照物，由牛顿第二定律可得碰撞前m向右的加速度,,,,,,,,,,,,,,,2 2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,a=f/m=μmg/m=μg=1.0m/s 2222 2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,碰撞前运动时间内m与,,,,,m位移关系s=,,,,,s+L,,,,,,,,,,即vt=at/2+L带1212 代入数据解得: t=1.0s,,,,,,,,,, /,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,t=5.0s(不合题意舍去) 碰前m随传送带匀速运动速度为v=,,,,,v=3.0m/s，碰前瞬间m的速度v=at=1m/s，,带122 /碰后瞬间m的速度v=,,,,,v,2.0m/s=1.0m/s，碰撞瞬间由动量守恒定律有:,,,,,m,,,,,v,,,11 //+,,,,,m,,,,,v=,,,,,m,,,,,v+,,,,,m,,,,,v 221122 / 代入数据解得:,,,,,v=1.5m/s2 //碰后m,,,,,和m均作匀加速运动至与传送带相对静止，由于v>,,,,,v，其加速度均为a，1221此过程中总有m均大于m,,,,,的速度，故二者都相对传送带静止时距离最大(设为s)(21m /m相对滑动的时间为:,,,,,t=(,,,,,v,v)/a=2.0s ,,11 /m相对滑动的时间为:,,,,,t=(,,,,,v,v)/a=1.5s ,222 m相对滑动的时间内m,,,,,先加速后匀速，则 12 /2/2s=,,,,,s,s=,,,,,v,,,,,t+a,,,,,t/2+,,,,,v(,,,,,t,t),(v,,,,,t+a,,,,,t/2)=0.875s,m2m1m22222111 -12所示，水平传送带水平段长L=6m，两皮带轮直径均为D=0.2m，上面传15.(13分)如图3 送带距地面高为H=5m，与传送带等高的光滑水平台面上有一小物块以v=5m/s的初速度滑0 2上传送带，物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,g取10m/s。求: (1)若传送带静止，物块滑到B端后做平抛运动的水平距离S。 当皮带轮匀速转动，角速度为ω，物体平抛运动的水平位移为S，以不同的角速度ω重复上述过程，得到一组对应的ω，S值。设皮带轮顺时针转动时ω,0，逆时针转动时ω,0，在图b给定的坐标平面上正确画出S-ω关系图线。(皮带不打滑)