传送带问题专题讲解

传送带问题专题讲解知识特点传送带上随行物受力复杂，运动情况复杂，功能转换关系复杂。基本方法解决传送带问题要特别注重物理过程的分析和理解，关键是分析传送带上随行物时一般以地面为参照系。1、对物体受力情况进行正确的分析，分清摩擦力的方向、摩擦力的突变。当传送带和随行物相对静止时，两者之间的摩擦力为恒定的静摩擦力或零；当两者由相对运动变为速度相等时，摩擦力往往会发生突变，即由滑动摩擦力变为静摩擦力或变为零，或者滑动摩擦力的方向发生改变。2、对运动情况进行分析分清物体的运动过程，明确传送带的运转方向。3、对功能转换关系进行分析，弄清能量的转换关系，明白摩擦力的做功情况，特别是物体与传送带间的相对位移。一、基础练习【示例1】一水平传送带长度为20m，以2m／s的速度做匀速运动，已知某物体与传送带间动摩擦因数为0.1，则从把该物体由静止放到传送带的一端开始，到达另一端所需时间为多少？【讨论】1、在物体和传送带达到共同速度时物体的位移，传送带的位移，物体和传送带的相对位移分别是多少？2、若物体质量m=2Kg，在物体和传送带达到共同速度的过程中传送带对物体所做的功，因摩擦而产生的热量分别是多少？情景变换一、当传送带不做匀速运动时【示例2】一水平的浅色长传送带上放置一煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ。初始时，传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度a0开始运动，当其速度达到v0后，便以此速度做匀速运动。经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动。求此黑色痕迹的长度。情景变换二、当传送带倾斜时【示例3】如图所示倾斜的传送带以一定的速度逆时针运转，现将一物体轻放在传送带的顶端，此后物体在向下运动的过程中。（）A物体可能一直向下做匀加速运动，加速度不变B.物体可能一直向下做匀速直线运动C.物体可能一直向下做匀加速运动，运动过程中加速度改变D.物体可能先向下做加速运动，后做匀速运动Vv情景变换三、与功和能知识的联系【示例4】、如图所示，电动机带着绷紧的传送带始终保持v0=2m/s的速度运行，传送带与水平面间的夹角为30,现把一个质量为m=10kg的工件轻放在传送带上，传送到h=2m的平台上，已知工件与传送带之间的动摩擦因数为=3/2，除此之外，不计其它损耗。则在皮带传送工件的过程中，产生内能及电动机消耗的电能各是多少？（g=10m/s2）情景变换四、与动量知识的联系【示例5】、如图所示，水平传送带AB足够长，质量为M＝1kg的木块随传送带一起以v1＝2m/s的速度向左匀速运动（传送带的速度恒定），木块与传送带的摩擦因数05.，当木块运动到最左端A点时，一颗质量为m＝20g的子弹，以v0＝300m/s的水平向右的速度，正对射入木块并穿出，穿出速度v＝50m/s，设子弹射穿木块的时间极短，（g取10m/s2）求：（1）木块遭射击后远离A的最大距离；（2）木块遭击后在传送带上向左运动所经历的时间。二、巩固练习1、水平传输装置如图所示，在载物台左端给物块一个初速度。当它通过如图方向转动的传输带所用时间t1。当皮带轮改为与图示相反的方向传输时，通过传输带的时间为t2。当皮带轮不转动时，通过传输带的时间为t3，下列说法中正确的是：（）A．t1一定小于t2；B．t2t3t1；C．可能有t3＝t2＝t1；D．一定有t1＝t2t3。2、质量为m的物体从离传送带高为H处沿光滑圆弧轨道下滑，水平进入长为L的静止的传送带落在水平地面的Q点，已知物体与传送带间的动摩擦因数为μ，则当传送带转动时，物体仍以上述方式滑下，将落在Q点的左边还是右边?mh30v0MABABAABABBABABV0v1V0QhLHP图2—1图2—19图2—13图2—203、如图2—1所示，传送带与地面成夹角θ=37°，以10m/s的速度逆时针转动，在传送带上端轻轻地放一个质量m=0.5㎏的物体，它与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，已知传送带从A→B的长度L=16m，则物体从A到B需要的时间为多少？4、如图2—4所示，传送带与地面成夹角θ=37°，以10m/s的速度顺时针转动，在传送带下端轻轻地放一个质量m=0.5㎏的物体，它与传送带间的动摩擦因数μ=0.9，已知传送带从A→B的长度L=50m，则物体从A到B需要的时间为多少？5、如图2—19所示，静止的传送带上有一木块正在匀速下滑，当传送带突然向下开动时，木块滑到底部所需时间t与传送带始终静止不动所需时间t0相比是（）Ａ．ｔ＝t0Ｂ．ｔ＜t0Ｃ．ｔ＞t0Ｄ．Ａ、Ｂ两种情况都有可能6、将一粉笔头轻放在2m/s的恒定速度运动的水平传送带上后,传送带上留下一条长为4m的划线；若使该传送带做匀减速运动(加速度为1.5m/s2)并且在传送带上做匀减速的同时,将另一个粉笔头放在传送带上,该粉笔头在传送带上留下多长划痕?(g取10m/s2)7、如图2—13所示，倾角为37º的传送带以4m/s的速度沿图示方向匀速运动。已知传送带的上、下两端间的距离为L=7m。现将一质量m=0.4kg的小木块放到传送带的顶端，使它从静止开始沿传送带下滑，已知木块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.25，取g=10m/s2。求木块滑到底的过程中，摩擦力对木块做的功以及生的热各是多少？8、如图2—20所示，足够长水平传送带以2m/s的速度匀速运行。现将一质量为2kg的物体轻放在传送带上，物体与传送带间的动摩擦因数为0.2。若不计电动机自身消耗，则将物体传送的过程中（）A．摩擦力对物体做的功为4JB．摩擦力对物体做的功为－4JC．电动机做的功为8JD．电动机做功的功率为8W9、图14为仓库中常用的皮带传输装置示意图，它由两台皮带传送机组成，一台水平传送，A，B两端相距3m，另一台倾斜，传送带与地面的倾角，C,D两端相距4.45m，B,C相距很近。水平传送以5m/s的速度沿顺时针方向转动，现将质量为10kg的一袋大米无初速度地放在A段，它随传送带到达B端后，速度大小不变地传到倾斜送带的C点，米袋与两传送带间的动摩擦因数均为0.5，g取10m/s2，sin37˚=0.6，cos37˚=0.8(1)若CD部分传送带不运转，求米袋沿传送带在CD上所能上升的最大距离；(2)若倾斜部分CD以4m／s的速率顺时针方向转动，求米袋从C运动到D所用的时间。10、如图所示为车站使用的水平传送带的模型，它的水平传送带的长度为L＝8m，传送带的皮带轮的半径均为R＝0.2m，传送带的上部距地面的高度为h＝0.45m，现有一个旅行包（视为质点）以v0＝10m/s的初速度水平地滑上水平传送带．已知旅行包与皮带之间的动摩擦因数为μ＝0.6．g取10m/s2．试讨论下列问题：（1）若传送带静止，旅行包滑到B端时，人若没有及时取下，旅行包将从B端滑落．则包的落地点距B端的水平距离为多少？（2）设皮带轮顺时针匀速转动，并设水平传送带长度仍为8m，旅行包滑上传送带的初速度恒为10m/s．当皮带轮的角速度ω值在什么范围内，旅行包落地点距B端的水平距离始终为（1）中所求的水平距离？若皮带轮的角速度ω1=40rad/s，旅行包落地点距B端的水平距离又是多少？（3）设皮带轮以不同的角速度顺时针匀速转动，画出旅行包落地点距B端的水平距离s随皮带轮的角速度ω变化的图象．参考答案【示例1】解:物体加速度a=μg=1m/s2，经t1=va=2s与传送带相对静止,所发生的位移S1=12at12=2m,然后和传送带一起匀速运动经t2=l-s1v=9s，所以共需时间t=t1+t2=11s【讨论】1、S1=12vt1=2m，S2=vt1=4m，Δs=s2-s1=2m【讨论】2、W1=μmgs1=12mv2=4J，Q=μmgΔs=4J【示例2】【解析】方法一：根据“传送带上有黑色痕迹”可知，煤块与传送带之间发生了相对滑动，煤块的加速度a小于传送带的加速度a0。根据牛顿运动定律，可得ga设经历时间t，传送带由静止开始加速到速度等于v0，煤块则由静止加速到v，有tav00tav由于aa0，故vv0，煤块继续受到滑动摩擦力的作用。再经过时间t'，煤块的速度由v增加到v0，有´0tavv此后，煤块与传送带运动速度相同，相对于传送带不再滑动，不再产生新的痕迹。设在煤块的速度从0增加到v0的整个过程中，传送带和煤块移动的距离分别为s0和s，有´210200tvtas202vsa传送带上留下的黑色痕迹的长度ssl0由以上各式得2000()2vaglag【小结】本方法的思路是整体分析两物体的运动情况，分别对两个物体的全过程求位移。方法二：第一阶段：传送带由静止开始加速到速度v0，设经历时间为t，煤块加速到v，有vta00①vgtat②传送带和煤块的位移分别为s1和s2，20121tas③2222121gtats④第二阶段：煤块继续加速到v0，设经历时间为t，有v0vgt⑤传送带和煤块的位移分别为s3和s4，有30svt⑥2412svtgt⑦传送带上留下的黑色痕迹的长度4231ssssl由以上各式得2000()2vaglag【小结】本方法的思路是分两段分析两物体的运动情况，分别对两个物体的两个阶段求位移，最后再找相对位移关系。方法三：传送带加速到v0，有00vat①传送带相对煤块的速度0()vagt②传送带加速过程中，传送带相对煤块的位移【相对初速度为零，相对加速度是ga0】20121tgalOt2t11tv0v图2—6传送带匀速过程中，传送带相对煤块的位移【相对初速度为ga0t，相对加速度是g】g2t2202gal整个过程中传送带相对煤块的位移即痕迹长度g2t212200gatgal③由以上各式得2000()2vaglag【小结】本方法的思路是用相对速度和相对加速度求解。关键是先选定好过程，然后对过程进行分析，找准相对初末速度、相对加速度。方法四：用图象法求解画出传送带和煤块的V—t图象，如图2—6所示。其中010vta，02vtg，黑色痕迹的长度即为阴影部分三角形的面积，有：20000021000()11()()222vvvaglvttvgaag【示例3】ACD【示例4】解:工件加速上升时加速度a=μgcosθ-gsinθ=2.5m/s2经t=v0a=0.8s与传送带共速，上升的位移s1=12at2=0.8m传送带位移s2=v0t=1.6m相对位移△s=s2-s1=0.8m，所以产生的内能Q=μmgcosθ△s=60J电动机耗能△E=Q+12mv2+mgh=280J【示例5】解.（1）设木块遭击后的速度瞬间变为V，以水平向右为正方向，根据动量守恒定律得mvMvmvMV01则VmvvMv()01，代入数据解得Vms3/，方向向右。木块遭击后沿传送带向右匀减速滑动，其受力如图所示。摩擦力fFMgNNN051105.××设木块远离A点的最大距离为S，此时木块的末速度为0，根据动能定理得fSMV0122则SMVfmm222132509××.（2）研究木块在传送带上向左运动的情况。设木块向左加速到vms12/时的位移为S1。由动能定理得fSMv11212，则SMvfmmm1122212250409××..由此可知，遭击木块在传送带上向左的运动过程分两个阶段：先向左加速运动一段时间t1，再匀速运动一段时间t2。由动量定理得ftMv11则tMvfss1112504×.，tSSvss21109042025...所求时间tttsss1204025065...二、巩固练习1、C2、当传送带逆时针转动时，物体仍落在Q点；当传送带顺时针转动时：当传送带的速度gLVV220时，物体将落在Q的左边；当传送带的速度gLVV220时，物体将落在Q的右边3、【解析】物体放上传送带以后，开始一段时间，其运动加速度2m/s10cossinm