高中物理 傳送帶模型及高中物理 變壓器動態(tài)分析

傳送帶模型1.水平傳送帶模型項目圖示滑塊可能的運動情況情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后勻速情景2(1)v0>v時，可能一直減速，也可能先減速再勻速(2)v0<v時，可能一直加速，也可能先加速再勻速情景3(1)傳送帶較短時，滑塊一直減速達到左端(2)傳送帶較長時，滑塊還要被傳送帶傳回右端。其中v0>v，返回時速度為v；當v0<v，返回時速度為v02.傾斜傳送帶模型項目圖示滑塊可能的運動情況情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后勻速情景2(1)可能一直加速(2)可能先加速后勻速(3)可能先以a1加速后以a2加速*情景3(1)可能一直加速(2)可能先加速后勻速(3)可能一直勻速(4)可能先以a1加速后以a2加速*情景4(1)可能一直加速(2)可能一直勻速(3)可能先減速后反向加速*斜向下同向運動且滿足tanθ>μ才可能發(fā)生①水平傳送帶問題：求解的關鍵在于正確分析出物體所受摩擦力．判斷摩擦力時要注意比較物體的運動速度與傳送帶的速度，也就是分析物體在運動位移x(對地)的過程中速度是否和傳送帶速度相等．物體的速度與傳送帶速度相等的時刻就是物體所受摩擦力發(fā)生突變的時刻．②傾斜傳送帶問題：求解的關鍵在于正確分析物體與傳送帶的相對運動情況，從而判斷其是否受到滑動摩擦力作用．如果受到滑動摩擦力作用應進一步確定其大小和方向，然后根據物體的受力情況確定物體的運動情況．當物體速度與傳送帶速度相等時，物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變．小結：分析處理傳送帶問題時需要特別注意兩點：一是對物體在初態(tài)時(靜止釋放或有初速度的釋放)所受滑動摩擦力的方向的分析；二是對物體與傳送帶共速時摩擦力的有無及方向的分析．對于傳送帶問題，一定要全面掌握上面提到的幾類傳送帶模型，尤其注意要根據具體情況適時進行討論，看一看受力與速度有沒有轉折點、突變點，做好運動過程的劃分及相應動力學分析．3.傳送帶問題的解題思路模板[分析物體運動過程]例1：（多選）如圖所示，足夠長的傳送帶與水平面夾角為θ，在傳送帶上某位置輕輕放置一小木塊，小木塊與傳送帶間動摩擦因素為μ，小木塊速度隨時間變化關系如圖所示，v0、t0已知，則（）A．傳送帶一定逆時針轉動B．C．傳送帶的速度大于v0D．t0后滑塊的加速度為[求相互運動時間，相互運動的位移]例2：如圖所示，水平傳送帶兩端相距x＝8m，工件與傳送帶間的動摩擦因數μ＝0.6，工件滑上A端時速度vA＝10m/s，設工件到達B端時的速度為vB。(取g＝10m/s2)(1)若傳送帶靜止不動，求vB；(2)若傳送帶順時針轉動，工件還能到達B端嗎？若不能，說明理由；若能，求到達B點的速度vB；(3)若傳送帶以v＝13m/s逆時針勻速轉動，求vB及工件由A到B所用的時間。例3：三角形傳送帶以1m/s的速度逆時針勻速轉動，兩邊的傳送帶長都是2m且與水平方向的夾角均為37°.現有兩個小物塊A、B從傳送帶頂端都以1m/s的初速度沿傳送帶下滑，物塊與傳送帶間的動摩擦因數都是0.5，(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)下列說法正確的是()A．物塊A先到達傳送帶底端B．物塊A、B同時到達傳送帶底端C．傳送帶對物塊A、B均做負功D．物塊A、B在傳送帶上的劃痕長度之比為1∶3例4：某煤礦運輸部有一新采購的水平淺色足夠長傳送帶以4.0m/s的恒定速度運動，若使該傳送帶改做加速度大小為3.0m/s2的勻減速運動，并且在傳送帶開始做勻減速運動的同時，將一煤塊(可視為質點)無初速度放在傳送帶上．已知煤塊與傳送帶間的動摩擦因數為0.10，重力加速度取10m/s2，求煤塊在淺色傳送帶上能留下的痕跡長度和相對于傳送帶運動的位移大??？(計算結果保留兩位有效數字例5：如圖所示，有一條沿順時針方向勻速傳送的傳送帶，恒定速度v＝4m/s，傳送帶與水平面的夾角θ＝37°，現將質量m＝1kg的小物塊輕放在其底端(小物塊可視作質點)，與此同時，給小物塊沿傳送帶方向向上的恒力F＝8N，經過一段時間，小物塊上到了離地面高為h＝2.4m的平臺上。已知物塊與傳送帶之間的動摩擦因數μ＝0.5，(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)。問：(1)物塊從傳送帶底端運動到平臺上所用的時間？(2)若在物塊與傳送帶達到相同速度時，立即撤去恒力F，計算小物塊還需經過多少時間離開傳送帶以及離開時的速度？答案(1)1.33s(2)0.85s2.3m/s隨堂練習：1(多選)如圖所示，水平傳送帶A、B兩端點相距x＝4m，以v0＝2m/s的速度(始終保持不變)順時針運轉。今將一小煤塊(可視為質點)無初速度地輕放至A點處，已知小煤塊與傳送帶間的動摩擦因數為0.4,g取10m/s2。由于小煤塊與傳送帶之間有相對滑動，會在傳送帶上留下劃痕。則小煤塊從A運動到B的過程中()A．小煤塊從A運動到B的時間是eq\r(2)sB．小煤塊從A運動到B的時間是2.25sC．劃痕長度是4mD．劃痕長度是0.5m隨堂練習：2將一個粉筆頭(可看做質點)輕放在以2m/s的恒定速度運動的足夠長的水平傳送帶上后，傳送帶上留下一條長度為4m的畫線。若使該傳送帶仍以2m/s的初速度改做勻減速運動，加速度大小恒為1.5m/s2，且在傳送帶開始做勻減速運動的同時，將另一個粉筆頭(與傳送帶的動摩擦因數和第一個相同，也可看做質點)輕放在傳送帶上，該粉筆頭在傳送帶上能留下一條多長的畫線？（傳送帶無限長，取g＝10m/s2）木塊滑板模型上、下疊放兩個物體，并且兩物體在摩擦力的相互作用下發(fā)生相對滑動。兩個物體分別在各自所受力的作用下完成各自的運動，且兩者之間還有相對運動。1.模型特點(1)上下疊放的兩個物體，在摩擦力的相互作用下發(fā)生相對滑動。(2)是否存在速度相等的“臨界點”，來判定臨界速度之后物體的運動形式。(3)位移關系，滑塊由滑板的一端運動到另一端的過程中，若滑塊和滑板同向運動，位移之差等于板長；反向運動時，位移之和等于板長。2.木塊滑板模型模型解題基本思路：(1)分析滑塊和木板的受力情況，根據牛頓第二定律分別求出滑塊和木板的加速度；(2)對滑塊和木板進行運動情況分析，找出滑塊和木板之間的位移關系或速度關系，建立方程．特別注意滑塊和木板的位移都是相對地面的位移.3．分析滑塊—木板模型問題時應掌握的技巧（1）分析題中滑塊、木板的受力情況，求出各自的加速度。（2）畫好運動草圖，找出位移、速度、時間等物理量間的關系。（3）明白每一過程的末速度是下一過程的初速度。（4）兩者發(fā)生相對滑動的條件：（1）摩擦力為滑動摩擦力。（2）二者加速度不相等。4.易錯點①不清楚滑塊、滑板的受力情況，求不出各自的加速度．②不清楚物體間發(fā)生相對滑動的條件．例1：如圖所示，物塊A和長木板B的質量均為1kg，A與B之間、B與地面之間的動摩擦因數分別為0.5和0.2，開始時A靜止在B的左端，B停在水平地面上。某時刻起給A施加一大小為10N，方向與水平成θ＝37°斜向上的拉力F,0.5s后撤去F，最終A恰好停在B的右端。(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)(1)0.5s末物塊A的速度；(2)木板B的長度。[答案](1)3m/s(2)1.5m例2：一長木板在水平地面上運動，在t＝0時刻將一相對于地面靜止的物塊輕放到木板上，以后木板運動的速度—時間圖象如圖所示。已知物塊與木板的質量相等，物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦。物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，且物塊始終在木板上。取g＝10m/s2，求：(1)物塊與木板間、木板與地面間的動摩擦因數；(2)從t＝0時刻到物塊與木板均停止運動時，物塊相對于木板的位移的大小。[答案](1)0.200.30(2)1.125m例3：一長輕質薄硬紙片置于光滑水平地面上，木板上放質量均為1kg的A、B兩物塊，A、B與薄硬紙片之間的動摩擦因數分別為μ1=0.3，μ2=0.2，水平恒力F作用在A物塊上，如圖所示，已知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g=10m/s2。則：（）A．若F=1N，則物塊、薄硬紙片都靜止不動B．若F=1.5N，則A物塊所受摩擦力大小為1.5NC．若F=8N，則B物塊的加速度為4.0m/s2D．無論力F多大，A與薄硬紙片都不會發(fā)生相對滑動隨堂練習：1質量為2kg的木板B靜止在水平面上，可視為質點的物塊A從木板的左側沿木板上表面水平沖上木板，如圖甲所示。A和B經過1s達到同一速度，之后共同減速直至靜止，A和B的v－t圖像如圖乙所示，重力加速度g＝10m/s2，求：(1)A與B之間的動摩擦因數μ1和B與水平面間的動摩擦因數μ2；(2)A的質量。例4：一平板車，質量M=100kg，停在水平路面上，車身的平板離地面的高度h=1.25m，一質量m=50kg的小物塊置于車的平板上，它到車尾的距離b=1m，與車板間的動摩擦因數，如圖所示，今對平板車施一水平方向的恒力，使車向前行駛，結果物塊從車板上滑落，物塊剛離開車板的時刻，車向前行駛距離，求物塊落地時，地點到車尾的水平距離s（不計路面摩擦，g=10m/s2）．課后作業(yè)1．如圖所示，傾角為37°，長為l＝16m的傳送帶，轉動速度為v＝10m/s，在傳送帶頂端A處無初速度的釋放一個質量為m＝0.5kg的物體，已知物體與傳送帶間的動摩擦因數μ＝0.5，g取10m/s2。求：(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)傳送帶順時針轉動時，物體從頂端A滑到底端B的時間；(2)傳送帶逆時針轉動時，物體從頂端A滑到底端B的時間。2．如圖所示，傳送機的皮帶與水平方向的夾角為α，將質量為m的物體放在皮帶傳送機上，隨皮帶一起向下以加速度a(a＞gsinα)做勻加速直線運動，則()A．小物體受到的支持力與靜摩擦力的合力等于mgB．小物體受到的靜摩擦力的方向一定沿皮帶向下，大小是maC．小物塊受到的靜摩擦力的大小可能等于mgsinαD．小物塊受到的重力和靜摩擦力的合力的方向一定沿皮帶方向向下3．如圖，質量M=8kg的小車靜止在光滑水平面上，在小車右端施加一水平拉力F=8N，當小車速度達到1.5m/s時，在小車的右端、由靜止輕放一大小不計、質量m=2kg的物體，物體與小車間的動摩擦因數μ=0.2，小車足夠長，物體從放上小車開始經t=1.5s的時間，則物體相對地面的位移為多少（g取10m/s2）高中物理變壓器動態(tài)分析1.如圖所示,理想變壓器副線圈通過輸電線接兩個相同的燈泡L1和L2.輸電線的等效電阻為R.開始時,電鍵S斷開,當S閉合時,下列說法中正確的是( ).(A)副線圈兩端的輸出電壓減小 (B)通過燈泡L1的電流減小(C)原線圈中的電流增大 (D)變壓器的輸入功率增大答案:BCD2.如圖所示的理想變壓器,兩個副線圈陌數分別為n1和n2.,當把電熱器接在ab,使cd空載時,電流表的示數為I1；當把電熱器接在cd,而使曲空載時,電流表的示數為I2,則I1：I2等于( ).【1】(A)n1﹕n2 (B)n21﹕n22 (C)n2﹕n1 (D)n22﹕n12答案:B3．如圖所示電路中的變壓器為理想變壓器，S為單刀雙擲開關．P是滑動變阻器R的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的交變電壓，I1、I2分別為原線圈和副線圈中的電流．下列說法正確的是A．保持P的位置及U1不變，S由b切換到a，則R上消耗的功率減小B．保持P的位置及U1不變，S由a切換到b，則I2減小C．保持P的位置及U1不變，S由b切換到a，則I1增大D．保持U1不變，S接在b端，將P向上滑動，則I1減小提示：保持P的位置及U1不變，S由b切換到a時，由理想變壓器電壓比公式可知，副線圈兩端電壓U2增大，也增大，則R上消耗的功率增大，增大，增大，A選項錯誤、C選項正確；保持P的位置及U1不變，S由a切換到b時，U2減小，則也減小，B選項正確；保持U1不變，S接在b端，將P向上滑動時，U2不變，R減小，則I2增大，由電流比公式可知，I1也增大，D選項錯誤．4．如圖所示，一理想變壓器原、副線圈匝數分別為nl和n2，當負載電阻R中流過的電流為I時，原線圈中流過的電流為_________；現減小負載電阻R的阻值，則變壓器的輸入功率將_________（填“增大”、“減小”或“不變”）．【答案】，增大5．如圖所示，變壓器原線圈接交流高壓，降壓后通過輸電導線給用電器供電，當電鍵S斷開時，圖中電壓表示數U和電流表示數I的變化是A．U、I均變大B．U變大，I變小C．U、I均變小D．U變小，I變大ABRQPAU6．調壓變壓器是一種自耦變壓器，它的構造如圖所示．線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上．AB間加上正弦交流電壓U，移動滑動觸頭ABRQPAUA．保持P的位置不動，將Q向下移動時，電流表的讀數變大B．保持P的位置不動，將Q向下移動時，電流表的讀數變小C．保持Q的位置不動，將P沿逆時針方向移動時，電流表的讀數變大D．保持Q的位置不動，將P沿逆時針方向移動時，電流表的讀數變小7．如圖所示，M是一小型理想變壓器，接線柱a、b接在電壓u＝311sin314t（V）的正弦交流電源上，變壓器右側部分為一火警報警系統原理圖，其中R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器，電流表A2為值班室的顯示器，顯示通過R1的電流，電壓表V2顯示加在報警器上的電壓（報警器未畫出），R3為一定值電阻．當傳感器R2所在處出現火警時，以下說法中正確的是~~MR2R1R3abV2A2A1V1~A．A1的示數不變，A2的示數增大B．V1的示數不變，V2的示數減小C．V1的示數不變，V2的示數增大D．A1的示數增大，A2的示數減小8.如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數比為1：5，原線圈兩端的交變電壓為氖泡在兩端電壓達到100V時開始發(fā)光，下列說法中正確的有（AB）A．開關接通后，氖泡的發(fā)光頻率為100HzB．開關接通后，電壓表的示數為100VC．開關斷開后，電壓表的示數變大D．開關斷開后，變壓器的輸出功率不變解析：本題主要考查變壓器的知識，要能對變壓器的最大值、有效值、瞬時值以及變壓器變壓原理、功率等問題徹底理解。由交變電壓的瞬時值表達式知，原線圈兩端電壓的有效值為V=20V，由得副線圈兩端的電壓為V，電壓表的示數為交流電的有效值，B項正確；交變電壓的頻率為Hz，一個周期內電壓兩次大于100V，即一個周期內氖泡能兩次發(fā)光，所以其發(fā)光頻率為100Hz，A項正確；開關斷開前后，輸入電壓不變，變壓器的變壓比不變，故輸出電壓不變，C項錯誤；斷開后，電路消耗的功率減小，輸出功率決定輸入功率，D項錯誤。9.如圖，一理想變壓器原線圈接入一交流電源，副線圈電路中R1、R2、R3和R4均為固定電阻，開關S是閉合的。V1和V2為理想電壓表，讀數分別為U1和U2；A1、A2和A3為理想電流表，讀數分別為I1、I2和I3?，F斷開S，U1數值不變，下列推斷中正確的是（BC）V1V2A1A2A3A．U2變小、I3變小B．U2不變、I3變大C．I1變小、I2變小D．I1變大、I2變大解析：因為變壓器的匝數與U1不變，所以U2與兩電壓表的示數均不變．當S斷開時，因為負載電阻增大，故次級線圈中的電流I2減小，由于輸入功率等于輸出功率，所以I1也將減小，C正確；因為R1的電壓減小，故R2、R3兩端的電壓將增大，I3變大，B正確．10.如圖所示，M為理想變壓器，電表均可視為理想表，接線柱a、b接電壓u＝311sin314t（V）的正弦交流電源。當滑動變阻器的滑片P向上滑動時，示數發(fā)生變化的電表是（A）11.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比為，是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，從某時刻開始在原線圈、兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式為，則（A）A.當單刀雙擲開關與連接時，電壓表的示數為；B.當時，、間的電壓瞬時值為；C.單刀雙擲開關與連接，在滑動變阻器觸頭向上移動的過程中，電壓表和電流表的示數均變?。籇.當單刀雙擲開關由扳向時，電壓表和電流表的示數均變?。?2.如圖所示，在一理想變壓器的副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動變阻器R，在原線圈上加一正弦交變電壓，下列說法正確的是 （B）A．保持Q位置不變，將P向上滑動，變壓器的輸出電壓變小B．保持Q位置不變，將P向上滑動，電流表的讀數變小C．保持P位置不變，將Q向上滑動，電流表的讀數變小D．保持P位置不變，將Q向上滑動，變壓器輸出功率變小13.如圖所示，理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有兩個相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R。開始時，開關S斷開，當S接通時，以下說法中正確的是 （B） A．副線圈兩端M、N的輸出電壓減小 B．副線圈輸電線等效電阻R兩端的電壓降增大C．通過燈泡L1的電流減小D．原線圈中的電流增大14.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比是10:1，原線圈輸入交變電壓V，O為副線圈中心抽出的線頭，電路中兩個電阻阻值相同，，下列關于電路的分析正確的是（BC）A．開關S斷開時，電流表示數為B．開關S斷開時，兩電阻總的電功率為C．開關S閉合時，兩電阻總的電功率為D．電容器的耐壓值至少是V15.供電系統由于氣候原因遭到嚴重破壞。為此，某小區(qū)啟動了臨時供電系統，它由備用發(fā)電機和副線圈匝數可調的變壓器組成，如圖所示，圖中R0表示輸電線的電阻?；瑒佑|頭P置于a處時，用戶的用電器恰好正常工作，在下列情況下，要保證用電器仍能正常工作，則(AC)～發(fā)電機A2A～發(fā)電機A2A1V2V1P用戶R0aPaR0時，應使滑動觸頭P向上滑動B．當發(fā)電機輸出的電壓發(fā)生波動使V1示數小于正常值，用電器不變時，應使滑動觸頭P向下滑動C．如果V1示數保持正常值不變，那么當用電器增加時，滑動觸頭P應向上滑D．如果V1示數保持正常值不變，那么當用電器增加時，滑動觸頭P應向下滑16.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比為10：1，b是原線圈的中心接頭，電壓表V和電流表A均為理想電表。從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式為u=200100πt（V）。下列說法正確的是（D）A．當單刀雙擲開關與a連接時,電壓表的示數為22VB．當單刀雙擲開關與b連接時,電壓表的示數為11VC．當單刀雙擲開關與a連接,滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中,電壓表的示數不變,電流表的示數變大 D．單刀擲開關由a扳向b時(滑動變阻器觸頭P不動),電壓表和電流表的示數均變大17.圖中B為理想變壓器，接在原線圈上的交變電壓有效值保持不變。燈泡L1和L2完全相同(阻值恒定不變)，R是一個定值電阻，電壓表、表流表都為理想電表。開始時開關S是閉合的。當S斷開后，下列說法正確的是（D）A．電壓表的示數變大B．電流表A1的示數變大C．電流表A2的示數變大D．燈泡L1的亮度變亮18.如圖所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數比為n:1.原線圈接正弦交變電壓U，副線圈接有一個交流電流表和一個電動機.電動機線圈電阻為R，當變壓器的輸入端接通電源后，電流表的示數為I，電動機帶動一質量為m的重物以速度v勻速上升，則下列判斷正確的是 （D） A．電動機兩端電壓為IRB．電動機的輸入功率為I2RC．變壓器原線圈中的電流為nID．變壓器的輸入功率為19.如圖所示，變壓器的輸入電壓恒定，在下列措施中能使電流表示數變大的是