高中物理傳送帶專題題目與答案

1、傳送帶問題、傳送帶問題中力與運(yùn)動(dòng)情況分析1、水平傳送帶上的力與運(yùn)動(dòng)情況分析例1水平傳送帶被廣泛地應(yīng)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V0=2 m/s的恒定速率運(yùn)行，一質(zhì)量為m的工件無初速度地放在 A處，傳送帶對(duì)工件的滑動(dòng) 摩擦力使工件開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為科=0.2 ,AB的之間距離為L(zhǎng)= 10m,g取10m/s2 .求工件從A處運(yùn)動(dòng)到B處所用的時(shí)間.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 3.0m/s的恒定速率運(yùn)行，傳L= 8m,以速度v=4m/s沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)例2：如圖甲所示

2、為車站使用的水平傳送帶的模型，傳送帶長(zhǎng)動(dòng)，現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為m= 10kg的旅行包以速度 vo=10m/s的初速度水平地滑上水平傳送帶.已知旅行包與皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為科= 0.6 ,則旅行包從傳送帶的A端到B端所需要的時(shí)間是多少？ (g=10m/s2 ,且可將旅行包視為質(zhì)點(diǎn).)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(diǎn))由A端被傳送到B端，且傳送到B端時(shí)沒有被及時(shí)取下，行李包從B端水平拋出，不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s2(1)若行李包從B端水平拋出的初速 v=3.0m/s,求它在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和飛出的水平距離;(2)若行李包以v0=1.0m/s的初速從A端向

3、右滑行，包與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)科=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(zhǎng)度L應(yīng)滿足的條件？A例4一水平的淺色長(zhǎng)傳送帶上放置一煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，煤塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為O初始時(shí)，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(yùn)動(dòng)，當(dāng)其速度達(dá)到 V0后，便以此速度做勻速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間，煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后，煤塊相對(duì)于傳送帶不再滑動(dòng)。求此黑色痕跡的 長(zhǎng)度.2、傾斜傳送帶上的力與運(yùn)動(dòng)情況分析例4.如圖所示，傳送帶與水平方向夾37。角，AB長(zhǎng)為L(zhǎng)= 16m的傳送帶以恒定速度 v=10m/s運(yùn)動(dòng)，在傳送帶上端A處無初速釋放質(zhì)量為

4、m=0.5kg的物塊，物塊與帶面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5,求:A到B所經(jīng)歷的時(shí)間為多少?A到B所經(jīng)歷的時(shí)間為多少?(1)當(dāng)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊從(2)當(dāng)傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊從(sin37° =0.6, cos37° =0.8,取 g= 10 m/s2).3、水平和傾斜組合傳送帶上的力與運(yùn)動(dòng)情況分析例5如圖甲所示的傳送帶，其水平部分ab的長(zhǎng)度為2 m,傾斜部分bc的長(zhǎng)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(diǎn))輕輕放在傳送帶的 a端，物塊A與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù) = 0.25 .傳 送帶沿圖甲所示方向以 v=2 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，

5、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(shí)間？(取 g=10m/s2 , sin37° = 0.6 ,cos37° = 0.8 )圖甲例6如圖所示的傳送帶以速度 V=2m/s勻速運(yùn)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(dòng)摩擦因數(shù)為史,現(xiàn)將質(zhì)量為5kg的工件輕輕放在傳送帶的6A端，假設(shè)工件始終沒有離開傳送帶，求:(1)工件在AB上做加速運(yùn)動(dòng)過程中的位移(2)工件在滑到C點(diǎn)時(shí)的速度大小4、變形傳送帶上的力與運(yùn)動(dòng)情況分析例7、如圖所示10只相同的輪子并排水平排列，圓心分別為Oi

6、、02、O3Oio,已知OiOio=3.6m,水平轉(zhuǎn)4軸通過圓心，所有輪子均繞軸以 一r/s的轉(zhuǎn)速順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。現(xiàn)將一根長(zhǎng)0.8m、質(zhì)量為2.0kg的勻質(zhì)木板平放在這些輪子的左端， 木板左端恰好與 01豎直對(duì)齊，木板與輪緣間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.16,試求：.木板水平移動(dòng)的O3O1o*總時(shí)間(不計(jì)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(yùn)動(dòng)，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(dòng)摩擦因數(shù)為小當(dāng)小木塊與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)化的內(nèi)能是()A、mv2C 12C、 一 mv

7、4B、2mv212D、 mv2、傾斜傳送帶上的能量轉(zhuǎn)化情況分析例9、如圖所示，電動(dòng)機(jī)帶著繃緊的傳送帶始終以vo = 2 m/s的速度運(yùn)動(dòng)，傳送帶與水平面的夾角。= 30° ,現(xiàn)把一質(zhì)量為 m = 10kg的工件輕輕地放在皮帶的底端，經(jīng)過一段時(shí)間后，工件被送到高h(yuǎn)=2m的平臺(tái)上，已知工件與皮帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)科=(取 g = 10 m/s2),32,除此之外，不記其他損耗。求電動(dòng)機(jī)由于傳送工件多消耗的電能。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(shù)較成熟的一種方式。某海港的貨運(yùn)碼頭，就是利用“潮汐發(fā)電”為皮帶式傳送機(jī)供電，圖 1所示為皮帶式傳送機(jī)往船上裝煤。本題計(jì)算中取

8、sin18。3 一 .3.2=0.31,cos18 =0.95，水的留度1.0 10 kg/m ,g 10m/s 。(1)皮帶式傳送機(jī)示意圖如圖 2所示，傳送帶與水平方向的角度18，傳送帶的傳送距離為 L=51.8m,它始終以v=1.4m/s,、的速度運(yùn)行。在傳送帶的最低點(diǎn)，漏斗中的煤自由落到傳送帶上(可認(rèn)為煤的初速度為0),煤與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.4求：從煤落在傳送帶上到運(yùn)至傳送帶最高點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)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(jī)，右側(cè)是水庫，當(dāng)漲潮到 海平面最高時(shí)開閘，水由通道進(jìn)入海灣水庫，發(fā)電機(jī)在水流的推動(dòng)下發(fā)電，待庫內(nèi)水面升至最高點(diǎn)時(shí)關(guān)閉閘

9、 門；當(dāng)落潮到海平面最低時(shí)，開閘放水發(fā)電。設(shè)某汐發(fā)電站發(fā)電有效庫容V=3.6X 106m3,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1 10%。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(jī)正常運(yùn)行時(shí)，1秒鐘有m=50kg的煤從漏斗中落到傳送帶上。帶動(dòng)傳送帶的電動(dòng)機(jī)將輸入電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率2 80% ,電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)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(yùn)行。若用潮汐發(fā)電站發(fā)出的電給傳送機(jī)供電，能同時(shí)使多少臺(tái)這樣的傳送 機(jī)正常運(yùn)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

10、經(jīng)過AB區(qū)域時(shí)是水平的，經(jīng)過 BC區(qū)域時(shí)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(shí)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(gè)一個(gè)在 A處放到傳送帶上，放置時(shí)初速為零，經(jīng)傳送帶運(yùn)送到D處，D和A的高度差為h.穩(wěn)定工作時(shí)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(zhǎng).每個(gè)箱在A處投放后，在到達(dá) B之前已經(jīng)相對(duì)于傳送帶靜止,且以后也不再滑動(dòng)（忽略經(jīng)BC段時(shí)的微小滑動(dòng)）.已知在一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間T內(nèi)，共運(yùn)送小貨箱的數(shù)目為N.這裝置由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，傳送帶與輪子間無相對(duì)滑動(dòng)，不計(jì)輪軸處的摩擦.求電動(dòng)機(jī)的平均輸出功率P.4、變形傳送帶上的能量轉(zhuǎn)化情況分析例12、

11、如圖所示，用半徑為 r= 0.4m的電動(dòng)滾輪在長(zhǎng)薄鐵板上表面壓軋一道淺槽。薄鐵板的長(zhǎng)為L(zhǎng)= 2.8m、質(zhì)量為m=10kg。已知滾輪與鐵板、鐵板與工作臺(tái)面間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為wi=0.3和（12=0.1。鐵板從一端放入工作臺(tái)的滾輪下，工作時(shí)滾輪對(duì)鐵板產(chǎn)生恒定的豎直向下的壓力為N=100N,在滾輪的摩擦作用下鐵板由靜止向前運(yùn)動(dòng)并被壓軋出一淺槽。已知滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度恒為3=5rad/s , g取10m/s2。求：加工一塊鐵板電動(dòng)機(jī)要消耗多少電能？（不考慮電動(dòng)機(jī)自身的能耗）例1解答 設(shè)工件做加速運(yùn)動(dòng)的加速度為a ,加速的時(shí)間為ti ,加速運(yùn)動(dòng)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：

12、a= 2 m/s2工件加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 匕=巴a代入數(shù)據(jù)可得：ti=1s一 1 C此過程工件發(fā)生的位移l =2ati2代入數(shù)據(jù)可得：l= 1m由于l<L,所以工件沒有滑離傳送帶設(shè)工件隨傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2 ,則t2= Lv代入數(shù)據(jù)可得：t2= 4.5s所以工件從A處運(yùn)動(dòng)到B處的總時(shí)間t = t + t2=5.5 s例2:解答 設(shè)旅行包在傳送帶上做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1 ,即經(jīng)過t1時(shí)間，旅行包的速度達(dá)到v=4m/s ,由牛頓第二定律，有：mg=ma代入數(shù)據(jù)可得：a= 6 m/s2V0 vt1=a代入數(shù)據(jù)可得：t=1s此時(shí)旅行包通過的位移為 & ,由勻加速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，22有 &

13、amp;=_ = 7 m2 g代入數(shù)據(jù)可得：S1= 7 m< L可知在勻加速運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，設(shè)做勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)L s.1同為t2 ,則t2=v代入數(shù)據(jù)可得：t=0.25 s故：旅行包在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t = t + t2=1.25 s例3、（1）設(shè)行李包在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,飛出的水平距 離為s,則h=1/2 gt2 s=v t 代入數(shù)據(jù)得：t=o.3s s= o.9m （J(2)設(shè)行李包的質(zhì)量為mgm,與傳送帶相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為a,則滑動(dòng)摩擦力代入數(shù)據(jù)得:a=2.0m/s2 d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

14、李包從B端飛出的水平拋出的初速度v=3.om/s設(shè)行李被加速到時(shí)通過的距離為so,則222aso =v -vo代入數(shù)據(jù)得so= 2.om故傳送帶的長(zhǎng)度 L應(yīng)滿足的條件為：L> 2.0m例4解法1力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)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(duì)滑動(dòng)，煤塊的加速度a小于傳送帶的加速度aoo根據(jù)牛頓第二定律，可得設(shè)經(jīng)歷時(shí)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voaotv at由于a ao,故v vo,煤塊繼續(xù)受到滑動(dòng)摩擦力的作用。再經(jīng)過時(shí)間煤塊的速度由v增加到V0,有vov at此后，煤塊與傳送帶運(yùn)動(dòng)速度相同，相對(duì)于傳送帶不再滑動(dòng)，不再產(chǎn)生新

15、的痕跡.設(shè)在煤塊的速度從0增加到V0的整個(gè)過程中，傳送帶和煤塊移動(dòng)的距離分別為S0和s,有1,2,so- aotvot22vos 一2a傳送帶上留下的黑色痕跡的長(zhǎng)度malsos由以上各式得lv；（a。g）2 aog解法2 V t圖象法傳送帶vO* t vo/aovo/ g g作出煤塊、傳送帶的 V t圖線如圖所示，圖中標(biāo)斜線的三角形的面積，即為煤塊相對(duì)于傳送帶的位移，也即傳送帶上留下的黑色痕跡的長(zhǎng)度.,1,l Vot2,Vo Vot g a。由解得2l Vo（a。 g）2 aog例4.解析 （1）當(dāng)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)物塊的加速度為a ,物塊受到傳送帶給予的滑動(dòng)摩擦力科mgcos37

16、6;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° - 科 mgcos37° = ma代入數(shù)據(jù)可得：a = 2 m/s 2物塊在傳送帶上做加速度為a= 2 m/s 2的勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 t ,代入數(shù)據(jù)可得：t=4s（2）物塊放上傳送帶的開始的一段時(shí)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(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為ai ,由牛頓第二定律，有mgsin37° + mgcos37° =mai ,解得：ai = 10m/s2,設(shè)物塊加速時(shí)間為11 ,則11 =)-, ai解得：t1=1s12因

17、位移S1= a1tl =5m< 16m ,說明物塊仍然在傳送市上. 2設(shè)后一階段物塊的加速度為 a2,當(dāng)物塊速度大于傳送帶速度時(shí)，其受力情況如圖乙所示.由牛頓第二定律，有:mg sin37° - mgcos37° = ma2 ,解得 a2= 2m/s?,設(shè)后階段物塊下滑到底端所用的時(shí)間為t2.4,2 .2由 Ls= vt2+a2t2/2,解得t2= 1s另一解11s不合題意舍去.所以物塊從A至IJB的時(shí)間為：t = t1+t2 = 2s例5解答設(shè)物塊在水平傳送帶上加速的過程中的加速度為根據(jù)牛頓第二定律有：（1 mg =ma1解得：a = 2.5m/s2圖乙a1,圖丙設(shè)

18、物塊A做運(yùn)加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 ti , ti= ai解得：ti = 0.8 s設(shè)物塊A相對(duì)傳送帶加速運(yùn)動(dòng)的位移為si,則si= vt1 02sab&,t2=v,根據(jù)牛頓第解得：ti= 0.8 m當(dāng)A的速度達(dá)到2 m/s時(shí)，A將隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，A在傳送帶水平段勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2 =0.6s解得：t2= 0.6sA在bc段受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，其大小為mg cos37。，設(shè)A沿bc段下滑的加速度為二定律有，mg sin37° mg cos37° = ma2解得：a2=4 m/s21 2根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)的關(guān)系，有：%c=vt3Hat3 其中sbc=4 m , v=2

19、m/s ,2解得：t3=1s ,另一解t3= 2s （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(shí)間t = ti+t2 + t3=2.4s例6、解：（1）設(shè)工件在傳送帶上時(shí)的加速度為ai,加速運(yùn)動(dòng)過程中的位移為siV22ai22由牛頓定律得：mg ma 所以ag6 3 m 0.69mi5（2）設(shè)當(dāng)工件滑到BC部分上時(shí)物體的加速度為a2.則mg sin 30 mg cos30ma22fa2 g sin 30 g cos30 2.5m/s所以，由 V02 V2 = 2a2L 得 V0 = 8m/s各4分，得3分，2分，共i6分例7、解答（i）設(shè)輪子的半徑為r,由題意OiOi0=3.6

20、m ,得輪子的半徑r=o0=0.2m.。9 2輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度為 v 2 nrn= r/s代入數(shù)據(jù)可得：v= i.6m/s木板受到輪子的滑動(dòng)摩擦力f=（1 mg ,木板在滑動(dòng)摩擦力的作用下做加速運(yùn)動(dòng)板運(yùn)動(dòng)的加速度 a g代入數(shù)據(jù)可得：a = i.6m/s2當(dāng)木板運(yùn)動(dòng)的速度與輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度v相等時(shí)，木板講作勻速運(yùn)動(dòng)。由以上推理得：板在輪子上作勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t -,a代入數(shù)據(jù)可得：t=1s1 2木板作勻加速運(yùn)動(dòng)發(fā)生的位移S1-at22代入數(shù)據(jù)可得：si=0.8m注意到當(dāng)木板的重心運(yùn)動(dòng)到Oio時(shí)木板即將開始翻轉(zhuǎn)、滑落，故木板“水平移動(dòng)”的距離板在作勻速運(yùn)動(dòng)的全過程中其重心平動(dòng)發(fā)生的位移為s2

21、3.6m 0.8m 0.4m 2.4m因此，板運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為： t t1包 is 24 s 2 5s v 1.6例8、解答 假設(shè)小木塊達(dá)到與傳送帶達(dá)到共同速度所用的時(shí)間為t,在此過程中木塊的位移為si,傳送帶的位移為立則有：s1 0-Vt 1Vt , s2 vt 2212對(duì)木塊由動(dòng)能th理得：一mv0 fs12對(duì)傳送帶和木塊由能量關(guān)系可知：氏=fs2 一 fs119由可得：£內(nèi)=mv2即得：s2= 2s1Fn故本題選D選項(xiàng)。mg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(dòng)摩擦力，對(duì)工件 ，根據(jù)牛頓第二定律，有：（1 mg cos 0 mg sin 0 = ma代入

22、數(shù)據(jù)解得：a = 2.5 m/s2工件達(dá)到傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)速度v0= 2 m/s時(shí)所用的時(shí)間t1=代入數(shù)據(jù)解得：t1 = 0.8s1 2工件在傳送帶上加速運(yùn)動(dòng)的距離為s1= 1ati22 代入數(shù)據(jù)解得：5 = 0.8 m故有：s1h/ sin30°說明工件在傳送帶上現(xiàn)做勻加速運(yùn)動(dòng)，再做勻速運(yùn)動(dòng)，工件到達(dá)平臺(tái)時(shí)的速度為2 m/s12故工件增加的機(jī)械能 E= mgh H mv2 2 代入數(shù)據(jù)得E=220 J設(shè)在t1時(shí)間內(nèi)傳送帶的位移為s2,故轉(zhuǎn)化的內(nèi)能為：W= f （s2- s1）= fs1代入數(shù)據(jù)得W=60J電動(dòng)機(jī)由于傳送工件多消耗的電能。E=E+ W=280 J例10、解：（1）煤在傳送帶

23、上的受力如右圖所示（1分）根據(jù)牛頓第二定律n g cos m g sin m a （1分）設(shè)煤加速到v需要時(shí)間為t1v at1t12s（1分）設(shè)煤加速運(yùn)動(dòng)的距離為 siv2 2as1 s1 1.4m（1分）設(shè)煤勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 t2L s1 vt2 t2 36s（1分）總時(shí)間 t =ti+t2=38s（1 分）（2） 一次發(fā)電，水的質(zhì)量M V 3.6 109kg （1分）h重力勢(shì)能減少EP Mg（1分）2一天發(fā)電的能量E 4EP 10%（2分）平均功率 P E（1分）t求出 P=400kW（1 分）（3） 一臺(tái)傳送機(jī)，將1秒鐘內(nèi)落到傳送帶上的煤送到傳送帶上的最高點(diǎn)1 0.煤狄得的機(jī)械能為E機(jī) 一mv mgL sin （1分）2煤與傳送帶的相對(duì)位移s vt1 s1 1.4m（1分）傳送帶與煤之間因摩擦因產(chǎn)生的熱Q mg cos s設(shè)同時(shí)使n臺(tái)傳送機(jī)正常運(yùn)行，根據(jù)能量守恒 12P 80% 80% n（-mv mgL sin mgcos s） （3 分）求出n=30臺(tái)（2