如图所示,传送带以的初速度匀速运动。将质量为m的物体无初速度放在传送带上的a端,物体将被传送带带到b端,已知物体到达b端之间已和传送带相对静止,则下列说法正确的是( )
a.传送带对物体做功为。
b.传送带克服摩擦做功。
c.电动机由于传送物体多消耗的能量为。
d.在传送物体过程产生的热量为。
答案】ad如图所示,质量为m的物体在水平传送带上由静止释放,传送带由电动机带动,始终保持以速度v匀速运动,物体与传送带间的动摩擦因数为μ,物体过一会儿能保持与传送带相对静止,对于物体从静止释放到相对静止这一过程,下列说法正确的是( )
a.电动机多做的功为。
b.物体在传送带上的划痕长。
c.传送带克服摩擦力做的功为。
d.电动机增加的功率为μm**
答案】d如图所示,一水平方向足够长的传送带以恒定的速度沿顺时针方向传动,传送带右端一与传送带等高的光滑水平面。一物体以恒定的速率沿直线向左滑向传送带后,经过一段时间又返回光滑水平面,速率为。则下列说法正确的是:
a、只有=时才有=
b、若》,则=
c、若<,则=
d、不管多大,总有=
解析】滑块向左运动时所受滑动摩擦力必然是向右。返回时开始阶段滑块速度小于传送带速度,所受摩擦力仍向右,滑块向右加速。若它能一直加速到右端,速度 = 前提是传送带速度一直大于滑块速度,即 。
若 < 则返回加速过程中,到不了最右端滑块速度就与传送带速度相等了,之后以速度匀速到达右端,即 < 时, =所以正确选项为b、c。
如图所示,一粗糙的水平传送带以恒定的速率v1沿图示方向运行,传送带的左、右两端皆有一与传送带等高的光滑水平面,一物体以恒定的速率v2沿水平面分别从左、右两端滑上传送带,下列说法正确的是 (
a.物体从右端滑到左端所需的时间一定大于物体从左端滑到右端的时间。
b.若v2c.若v2d.若v210.如图所示,在竖直平面有一个光滑的圆弧轨道mn,其下端(即n端)与表面粗糙的水平传送带左端相切,轨道n端与传送带左端的距离可忽略不计。当传送带不动时,将一质量为m的小物块(可视为质点)从光滑轨道上的p位置由静止释放,小物块以速度v1滑上传送带,从它到达传送带左端开始计时,经过时间t1,小物块落到水平地面的q点;若传送带以恒定速率v2沿顺时针方向运行,仍将小物块从光滑轨道上的p位置由静止释放,同样从小物块到达传送带左端开始计时,经过时间t2,小物块落至水平地面。关于小物块上述的运动,下列说法中正确的是( )
a.当传送带运动时,小物块的落地点可能仍在q点。
b.当传送带运动时,小物块的落地点可能在q点左侧。
c.若v1>v2,则一定有t1>t2
d.若v1<v2,则一定有t1>t2
如图所示,一平直的传送带以速度v=2m/s做匀速运动,传送带把a处的工件运送到b处,a、b相距l=10m。从a处把工件无初速地放到传送带上,经过时间t=6s,能传送到b处,欲用最短的时间把工件从a处传送到b处,求传送带的运行速度至少多大?
分析与解:因,所以工件在6s内先匀加速运动,后匀速运动,有。
t1+t2=t, s1+s2=l
解上述四式得t1=2s,a=v/t1=1m/s2.
若要工件最短时间传送到b,工件加速度仍为a,设传送带速度为v,工件先加速后匀速,同上理有:又因为t1=v/a,t2=t-t1,所以,化简得:
因为,所以当,即时,t有最小值,。
表明工件一直加速到b所用时间最短。
如图所示,当传送带静止时,物体从左端以速度v0滑上传送带后,落到地面上的p点,若传送带随轮逆时针转动,仍让物体由左端以速度v0滑上传送带,那么( )
a、它仍落在p点。
b、它将落在p点左边。
c、它将落在p点右边。
d、无法判定落点。
解析】传送带的运动不受影响。当传送带静止时,小物体的初速度v0滑上传送带,相对于传送带右滑,受传送带向左、大小为f=μn=μmg的滑动摩擦力,其加速度a=μg,方向向左,因此物体向右减速至右轮边缘时速度为,,其中s为传送带两轮间距,然后当传送带随轮逆时针转动时,小物体的相对运动、受力、加速度大小及方向、初始条件均未发生任何变化,而小物体对地位移也未变化,因此物体将仍落在p点,答案应选a。
思考】问:若上题传送带顺时针转动起来,再把物块以原来的速度v0滑上传送带,则物体又会落在何处?
物体的落点不仅与f=μmg有关,还与传送带转动速v传大小有关,现分析如下:
1)当v0<v传时,即物体刚冲上传送带时,速度小于传送带运动速度,物体相对传送带向左运动,物体受传送带滑动摩擦力大小仍为f=μmg,但与原速度方向相同而做匀加速运动,则物体离开传送带速度v'一定大于v0,由平抛知识知道物体应落于p点右边,答案应选c。
2)当v0=v传时,即物体刚冲上传送带时正好与传送带速度大小方向都相同,与传送带之间没有相对滑动,不受传送带的摩擦力,而保持v0做匀速直线运动,离开传送带时v'=v0>v抛,则物体应落在p点右边,答案选c。
3)当v0>v传时,即物体滑上传送带时速度大于传送带速度,则物体受到方向与v0相反,大小仍为f=μmg的滑动摩擦力作用而减速,其又分为两种情况:
a.若v传>v抛,即物体冲上传送带时速度大于传送带速度,但物体还未达到传送带右端时,先减速到v传而后保持v传速度匀速行至右端,物体将落在p点右边,答应选c。
b.若v传<v抛,即物体滑上传送带时速度大于传送带速度,而物体一至减速到传送带右端,速度减为。
v抛,最终物体仍落在p点,答案应选a。
综上所有分析:物体的运动、传送带的运动都是独立的运动,两者并没有什么牵连,只是物体压在传送带上,由相对滑动使物块受滑动摩擦力,产生加速度而改变物体的运动状态。
20.如图甲所示为传送装置的示意图。绷紧的传送带长度l=2.0m,以v=3.
0m/s的恒定速率运行,传送带的水平部分ab距离水平地面的高度h=0.45m。现有一行李箱(可视为质点)质量m=10kg,以v0=1.
0 m/s的水平初速度从a端滑上传送带,被传送到b端时没有被及时取下,行李箱从b端水平抛出,行李箱与传送带间的动摩擦因数=0.20,不计空气阻力,重力加速度g取l0 m/s2。
(1)求行李箱从传送带上a端运动到b端过程中摩擦力对行李箱冲量的大小;
(2)传送带与轮子间无相对滑动,不计轮轴处的摩擦,求为运送该行李箱电动机多消耗的电能;
(3)若传送带的速度v可在0~5.0m/s之间调节,行李箱仍以v0的水平初速度从a端滑上传送带,且行李箱滑到b端均能水平抛出。请你在图15乙中作出行李箱从b端水平抛出到落地点的水平距离x与传送带速度v的关系图像。
(要求写出作图数据的分析过程)
解答】1)行李箱刚滑上传送带时做匀加速直线运动,设行李箱受到的摩擦力为ff
根据牛顿第二定律有 ff=mg=ma
解得 a=g=2.0 m/s2
设行李箱速度达到v=3.0 m/s时的位移为s1
v2-v02=2as1
s1==2.0m
即行李箱在传动带上刚好能加速达到传送带的速度3.0 m/s1分)
设摩擦力的冲量为if,依据动量定理if=mv-mv0
解得if=20ns (1分)
说明:用其他方法求解,正确的也给分。没有判断速度能达到3.0 m/s的过程扣1分。
2)在行李箱匀加速运动的过程中,传送带上任意一点移动的长度s=vt=3 m
行李箱与传送带摩擦产生的内能q=mg(s-s11分)
行李箱增加的动能δek=m(v2-v021分)
设电动机多消耗的电能为e,根据能量转化与守恒定律得。
e=δek+q
解得 e=60j (1分)
3)物体匀加速能够达到的最大速度vm==3.0m/s
当传送带的速度为零时,行李箱匀减速至速度为零时的位移s0==0.25m当传送带的速度0行李箱的水平位移,式中为恒量,即水平位移x与传送带速度v成正比1分)
当传送带的速度v3.0m/s时,x==0.9 m (1分)
行李箱从传送带水平抛出后的x-v图象。
如答图1所示。 (1分)
一光滑曲面的末端与一长l=1m的水平传送带相切,传送带离地面的高度h =1.25m,传送带的滑动摩擦因数μ=0.1,地面上有一个直径d=0.
5m的圆形洞,洞口最左端的a点离传送带右端的水平距离s =1m,b点在洞口的最右端。传动轮作顺时针转动,使传送带以恒定的速度运动。现使某小物体从曲面上距离地面高度h处由静止开始释放,到达传送带上后小物体的速度恰好和传送带相同,并最终恰好由a点落入洞中。
求:1)传送带的运动速度v是多大。
2)h的大小。
3)若要使小物体恰好由b点落入洞中, 小物体在曲面上由静止开始释放的。
位置距离地面的高度h'应该是多少?解答】
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