高中物理傳送帶專題題目與答案

1、傳 送 帶 問 題一、傳送帶問題中力與運動情況分析1、水平傳送帶上的力與運動情況分析例1 水平傳送帶被廣泛地應用于車站、碼頭，工廠、車間。如圖所示為水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持v02 m/s的恒定速率運行，一質(zhì)量為m的工件無初速度地放在A處，傳送帶對工件的滑動摩擦力使工件開始做勻加速直線運動，設工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.2 ,AB的之間距離為L10m ，g取10m/s2 求工件從A處運動到B處所用的時間圖 甲例2： 如圖甲所示為車站使用的水平傳送帶的模型，傳送帶長L8m，以速度v4m/s沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，現(xiàn)有一個質(zhì)量為m10kg的旅行包以速度v010m/s的初速度水

2、平地滑上水平傳送帶已知旅行包與皮帶間的動摩擦因數(shù)為0.6 ，則旅行包從傳送帶的A端到B端所需要的時間是多少？（g10m/s2 ,且可將旅行包視為質(zhì)點）例3、如圖所示為車站使用的水平傳送帶裝置的示意圖，繃緊的傳送帶始終保持3.0ms的恒定速率運行，傳送帶的水平部分AB距水平地面的高度為h=0.45m.現(xiàn)有一行李包(可視為質(zhì)點)由A端被傳送到B端，且傳送到B端時沒有被及時取下，行李包從B端水平拋出，不計空氣阻力，g取10 m/s2(1) 若行李包從B端水平拋出的初速v3.0ms，求它在空中運動的時間和飛出的水平距離； (2) 若行李包以v01.0ms的初速從A端向右滑行， 包與傳送帶間的動摩擦因數(shù)

3、0.20，要使它從B端飛出的水平距離等于(1)中所 求的水平距離，求傳送帶的長度L應滿足的條件？ BALh例4一水平的淺色長傳送帶上放置一煤塊（可視為質(zhì)點），煤塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為。初始時，傳送帶與煤塊都是靜止的?，F(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度a0開始運動，當其速度達到v0后，便以此速度做勻速運動，經(jīng)過一段時間，煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后，煤塊相對于傳送帶不再滑動。求此黑色痕跡的長度2、傾斜傳送帶上的力與運動情況分析例4如圖所示，傳送帶與水平方向夾37角，AB長為L16m的傳送帶以恒定速度v10m/s運動，在傳送帶上端A處無初速釋放質(zhì)量為m0.5kg的物塊，物塊與帶面間的動摩擦因數(shù)0

4、.5，求：（1）當傳送帶順時針轉(zhuǎn)動時，物塊從A到B所經(jīng)歷的時間為多少？ 370AB（2）當傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動時，物塊從A到B所經(jīng)歷的時間為多少？ (sin370.6，cos370.8，取g10 m/s2)3、水平和傾斜組合傳送帶上的力與運動情況分析圖甲例5 如圖甲所示的傳送帶，其水平部分ab的長度為2 m，傾斜部分bc的長度為4 m，bc與水平面的夾角37，現(xiàn)將一小物塊A（可視為質(zhì)點）輕輕放在傳送帶的a端，物塊A與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)0.25傳送帶沿圖甲所示方向以v2 m/s 的速度勻速運動，若物塊A始終未脫離傳送帶，試求小物塊A從a端被傳送到c端所用的時間？（取g10m/s2 ，sin370

5、.6 ,cos370.8 ）例6如圖所示的傳送帶以速度V=2m/s勻速運行，AB部分水平，BC部分與水平面之間的夾角為30，AB間與BC間的距離都是12m，工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為 ，現(xiàn)將質(zhì)量為5kg的工件輕輕放在傳送帶的A端，假設工件始終沒有離開傳送帶，求： （1）工件在AB上做加速運動過程中的位移 （2）工件在滑到C點時的速度大小4、變形傳送帶上的力與運動情況分析O11O2O3O10例7、 如圖所示10只相同的輪子并排水平排列，圓心分別為O1、O2、O3O10，已知O1O10=3.6m，水平轉(zhuǎn)軸通過圓心，所有輪子均繞軸以r/s的轉(zhuǎn)速順時針轉(zhuǎn)動。現(xiàn)將一根長0.8m、質(zhì)量為2.0kg的勻質(zhì)

6、木板平放在這些輪子的左端，木板左端恰好與O1豎直對齊，木板與輪緣間的動摩擦因數(shù)為0.16，試求：.木板水平移動的總時間（不計軸與輪間的摩擦，g取10m/s2）. 二、傳送帶問題中能量轉(zhuǎn)化情況的分析1、水平傳送帶上的能量轉(zhuǎn)化情況分析例8、 如圖所示，水平傳送帶以速度v勻速運動，一質(zhì)量為m的小木塊由靜止輕放到傳送帶上，若小木塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為，當小木塊與傳送帶相對靜止時，系統(tǒng)轉(zhuǎn)化的內(nèi)能是( ) A、mv2 B、2mv2 C、 D、2、傾斜傳送帶上的能量轉(zhuǎn)化情況分析300AB例9、如圖所示，電動機帶著繃緊的傳送帶始終以v02 m/s的速度運動，傳送帶與水平面的夾角30，現(xiàn)把一質(zhì)量為m10k

7、g的工件輕輕地放在皮帶的底端，經(jīng)過一段時間后，工件被送到高h2m的平臺上，已知工件與皮帶之間的動摩擦因數(shù)，除此之外，不記其他損耗。求電動機由于傳送工件多消耗的電能。（取g10 m/s2）例10、 “潮汐發(fā)電”是海洋能利用中發(fā)展最早、規(guī)模最大、技術較成熟的一種方式。某海港的貨運碼頭，就是利用“潮汐發(fā)電”為皮帶式傳送機供電，圖1所示為皮帶式傳送機往船上裝煤。本題計算中取sin18=0.31,cos18=0.95,水的密度。 （1）皮帶式傳送機示意圖如圖2所示，傳送帶與水平方向的角度，傳送帶的傳送距離為L=51.8m，它始終以v=1.4m/s，、的速度運行。在傳送帶的最低點，漏斗中的煤自由落到傳送帶

8、上（可認為煤的初速度為0），煤與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)求：從煤落在傳送帶上到運至傳送帶最高點經(jīng)歷的時間t； （2）圖3為潮汐發(fā)電的示意圖。左側(cè)是大海，中間有水壩，水壩下裝有發(fā)電機，右側(cè)是水庫，當漲潮到海平面最高時開閘，水由通道進入海灣水庫，發(fā)電機在水流的推動下發(fā)電，待庫內(nèi)水面升至最高點時關閉閘門；當落潮到海平面最低時，開閘放水發(fā)電。設某汐發(fā)電站發(fā)電有效庫容V=3.6106m3，平均潮差h=4.8m，一天漲落潮兩次，發(fā)電四次。水流發(fā)電的效率。求該電站一天內(nèi)利用潮汐發(fā)電的平均功率P； （3）傳送機正常運行時，1秒鐘有m=50kg的煤從漏斗中落到傳送帶上。帶動傳送帶的電動機將輸入電能轉(zhuǎn)化為機械能的效

9、率，電動機輸出機械能的20%用來克服傳送帶各部件的摩擦（不包括傳送帶與煤之間的摩擦）以維傳送帶的正常運行。若用潮汐發(fā)電站發(fā)出的電給傳送機供電，能同時使多少臺這樣的傳送機正常運行？3、水平和傾斜組合傳送帶上的能量轉(zhuǎn)化情況分析例11、一傳送帶裝置示意如圖，其中傳送帶經(jīng)過AB區(qū)域時是水平的，經(jīng)過BC區(qū)域時變?yōu)閳A孤形（圓孤由光滑模板形成，未畫出），經(jīng)過CD區(qū)域時是傾斜的，AB和CD都與BC相切?，F(xiàn)將大量的質(zhì)量均為m的小貨箱一個一個在A處放到傳送帶上，放置時初速為零，經(jīng)傳送帶運送到D處，D和A的高度差為h穩(wěn)定工作時傳送帶速度不變，CD段上各箱等距排列，相鄰兩箱的距離為L每個箱在A處投放后，在到達B之前已

10、經(jīng)相對于傳送帶靜止，且以后也不再滑動（忽略經(jīng)BC段時的微小滑動）已知在一段相當長的時間T內(nèi)，共運送小貨箱的數(shù)目為N這裝置由電動機帶動，傳送帶與輪子間無相對滑動，不計輪軸處的摩擦求電動機的平均輸出功率P 4、變形傳送帶上的能量轉(zhuǎn)化情況分析鐵板滾輪例12、 如圖所示，用半徑為r0.4m的電動滾輪在長薄鐵板上表面壓軋一道淺槽。薄鐵板的長為L2.8m、質(zhì)量為m10kg。已知滾輪與鐵板、鐵板與工作臺面間的動摩擦因數(shù)分別為10.3和20.1。鐵板從一端放入工作臺的滾輪下，工作時滾輪對鐵板產(chǎn)生恒定的豎直向下的壓力為N100N，在滾輪的摩擦作用下鐵板由靜止向前運動并被壓軋出一淺槽。已知滾輪轉(zhuǎn)動的角速度恒為5r

11、ad/s，g取10m/s2。求：加工一塊鐵板電動機要消耗多少電能？（不考慮電動機自身的能耗）例1解答 設工件做加速運動的加速度為a ，加速的時間為t1 ，加速運動的位移為l ，根據(jù)牛頓第二定律，有：mg=ma 代入數(shù)據(jù)可得：a2 m/s2 工件加速運動的時間t1 代入數(shù)據(jù)可得： t11s 此過程工件發(fā)生的位移l =at12 代入數(shù)據(jù)可得：l1m 由于lL，所以工件沒有滑離傳送帶設工件隨傳送帶勻速運動的時間為t2 ，則t2 代入數(shù)據(jù)可得：t24.5s所以工件從A處運動到B處的總時間tt1t25.5 s例2：解答 設旅行包在傳送帶上做勻加速運動的時間為t1 ，即經(jīng)過t1時間，旅行包的速度達到v4m

12、/s ，由牛頓第二定律，有：mg=ma 代入數(shù)據(jù)可得：a6 m/s2 t1 代入數(shù)據(jù)可得：t1s此時旅行包通過的位移為s1 ，由勻加速運動的規(guī)律，有 s17 m 代入數(shù)據(jù)可得：s17 mL 可知在勻加速運動階段，旅行包沒有滑離傳送帶，此后旅行包與傳送帶一起做勻速運動，設做勻速運動的時間為t2 ，則t2 代入數(shù)據(jù)可得：t0.25 s 故：旅行包在傳送帶上運動的時間為tt1t21.25 s例3、（1）設行李包在空中運動時間為t，飛出的水平距 離為s，則h=1/2 gt2 sv t 代入數(shù)據(jù)得：t0.3s s0.9m （2）設行李包的質(zhì)量為m，與傳送帶相對運動時的加速度為a，則滑動摩擦力代入數(shù)據(jù)得：

13、a2.0m/s2 要使行李包從B端飛出的水平距離等于（1）中所求水平距離，行李包從B端飛出的水平拋出的初速度v=3.0m/s設行李被加速到時通過的距離為s0，則2as0 =v2-v02 代入數(shù)據(jù)得 s02.0m 故傳送帶的長度L應滿足的條件為：L2.0m 例4解法1 力和運動的觀點根據(jù)“傳送帶上有黑色痕跡”可知，煤塊與傳送帶之間發(fā)生了相對滑動，煤塊的加速度a小于傳送帶的加速度a0。根據(jù)牛頓第二定律，可得 設經(jīng)歷時間t，傳送帶由靜止開始加速到速度等于v0，煤塊則由靜止加速到v，有 由于，故，煤塊繼續(xù)受到滑動摩擦力的作用。再經(jīng)過時間，煤塊的速度由v增加到v0，有 此后，煤塊與傳送帶運動速度相同，相

14、對于傳送帶不再滑動，不再產(chǎn)生新的痕跡設在煤塊的速度從0增加到v0的整個過程中，傳送帶和煤塊移動的距離分別為s0和s，有 傳送帶上留下的黑色痕跡的長度 由以上各式得 解法2 圖象法作出煤塊、傳送帶的圖線如圖所示，圖中標斜線的三角形的面積，即為煤塊相對于傳送帶的位移，也即傳送帶上留下的黑色痕跡的長度 由解得 例4解析 (1) 當傳送帶順時針轉(zhuǎn)動時，設物塊的加速度為a ，物塊受到傳送帶給予的滑動摩擦力mgcos37方向沿斜面向上且小于物塊重力的分力mg sin37，根據(jù)牛頓第二定律，有：mg sin37- mgcos37ma 代入數(shù)據(jù)可得： a2 m/s2物塊在傳送帶上做加速度為a2 m/s2的勻加

15、速運動，設運動時間為t， t 代入數(shù)據(jù)可得：t4s（2）物塊放上傳送帶的開始的一段時間受力情況如圖甲所示，前一階段物塊作初速為0的勻加速運動，設加速度為a1 ，由牛頓第二定律，有mgsin37mgcos37=ma1 , 解得：a1 10m/s2,設物塊加速時間為t1 ，則t1 ， 解得：t1=1s 因位移s1=5m16m ,說明物塊仍然在傳送帶上設后一階段物塊的加速度為a2, 當物塊速度大于傳送帶速度時，其受力情況如圖乙所示由牛頓第二定律，有：mg sin37- mgcos37ma2 ,解得a22m/s2 ，設后階段物塊下滑到底端所用的時間為t2由Lsvt2a2t/2，解得t21s 另一解11

16、s 不合題意舍去所以物塊從A到B的時間為：tt1t22s例5 解答 設物塊在水平傳送帶上加速的過程中的加速度為a1，根據(jù)牛頓第二定律有：mgma1 圖丙圖乙 解得 : a12.5m/s2 設物塊A做運加速運動的時間為t1 ，t1 解得： t10.8 s 設物塊A相對傳送帶加速運動的位移為s1，則s1 解得： t10.8 m當A的速度達到2 m/s時，A將隨傳送帶一起勻速運動，A在傳送帶水平段勻速運動的時間為t2 ，t20.6s 解得： t20.6s A在bc段受到的摩擦力為滑動摩擦力，其大小為mg cos37，設A沿bc段下滑的加速度為a2，根據(jù)牛頓第二定律有， mg sin37mg cos3

17、7ma2 解得：a24 m/s2 根據(jù)運動學的關系，有： sbcvt3 其中sbc=4 m ，v=2 m/s ，解得 ：t31s ，另一解t32s（不合題意，舍去）所以物塊A從傳送帶的a端傳送到c端所用的時間tt1t2t32.4s例6、解：（1）設工件在傳送帶上時的加速度為a1，加速運動過程中的位移為s1 由牛頓定律得： 所以 （2）設當工件滑到BC部分上時物體的加速度為a2.則 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）設輪子的半徑為r，由題意O1O10=3.6m ，得輪子的半徑r0.2m.。輪子轉(zhuǎn)動的線速度為 nr/s 代入數(shù)據(jù)可

18、得：v1.6m/s木板受到輪子的滑動摩擦力fmg ，木板在滑動摩擦力的作用下做加速運動板運動的加速度 代入數(shù)據(jù)可得：a1.6m/s2當木板運動的速度與輪子轉(zhuǎn)動的線速度v相等時，木板講作勻速運動。由以上推理得：板在輪子上作勻加速運動的時間為，代入數(shù)據(jù)可得：t1s木板作勻加速運動發(fā)生的位移 代入數(shù)據(jù)可得：s1=0.8m注意到當木板的重心運動到O10時木板即將開始翻轉(zhuǎn)、滑落，故木板“水平移動”的距離板在作勻速運動的全過程中其重心平動發(fā)生的位移為因此，板運動的總時間為： 例8、 FNfmg解答 假設小木塊達到與傳送帶達到共同速度所用的時間為t，在此過程中木塊的位移為s1，傳送帶的位移為s2，則有： ，

19、 即得：s22s1 對木塊由動能定理得： 對傳送帶和木塊由能量關系可知：E內(nèi)fs2fs1 由可得：E內(nèi)故本題選D選項。例9、解答 作出工件在傳送帶上受力如圖所示，f為皮帶給予工件的滑動摩擦力，對工件, 根據(jù)牛頓第二定律，有：mgcosmg sinma mgcos 代入數(shù)據(jù)解得： a2.5 m/s2 工件達到傳送帶運轉(zhuǎn)速度v02 m/s時所用的時間t1 代入數(shù)據(jù)解得： t10.8s工件在傳送帶上加速運動的距離為s1 代入數(shù)據(jù)解得： s10.8 m 故有: s1h/ sin30 說明工件在傳送帶上現(xiàn)做勻加速運動，再做勻速運動，工件到達平臺時的速度為2 m/s 故工件增加的機械能Emgh 代入數(shù)據(jù)得

20、E220 J設在t1時間內(nèi)傳送帶的位移為s2，故轉(zhuǎn)化的內(nèi)能為: Wf (s2s1)fs1 代入數(shù)據(jù)得W60J電動機由于傳送工件多消耗的電能。E=EW280 J例10、解：（1）煤在傳送帶上的受力如右圖所示 （1分）根據(jù)牛頓第二定律 （1分）設煤加速到v需要時間為t1 （1分）設煤加速運動的距離為s1 （1分）設煤勻速運動的時間為t2 （1分）總時間 t =t1+t2=38s （1分） （2）一次發(fā)電，水的質(zhì)量 （1分）重力勢能減少 （1分）一天發(fā)電的能量 （2分）平均功率 （1分）求出P=400kW （1分） （3）一臺傳送機，將1秒鐘內(nèi)落到傳送帶上的煤送到傳送帶上的最高點 煤獲得的機械能為 （1分）煤與傳送帶的相對位移 （1分）傳送帶與煤之間因摩擦因產(chǎn)生的熱 設同時使n臺傳送機正常運行，