2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能 微專題42 傳送帶模型中的能量轉(zhuǎn)化問題加練半小時(shí) 粵教版

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1、微專題42 傳送帶模型中的能量轉(zhuǎn)化問題 [方法點(diǎn)撥]　(1)分析滑塊與傳送帶或木板間的相對運(yùn)動(dòng)情況，確定兩者間的速度關(guān)系、位移關(guān)系，注意兩者速度相等時(shí)摩擦力可能變化．(2)用公式Q＝f·x相對或動(dòng)能定理、能量守恒求摩擦產(chǎn)生的熱量． 1．(多選)(2017·安徽馬鞍山第一次模擬)如圖1所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下，足夠長的水平傳送帶以恒定速率v1勻速向右運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量為m的滑塊從傳送帶右端以水平向左的速率v2滑上傳送帶，且v2>v1，最終滑塊又返回至傳送帶的右端，對于此過程，下列判斷正確的是(　　) 圖1 A．滑塊返回傳送帶右端時(shí)的速率為v1 B．傳送帶對滑塊做功為mv－mv

2、C．電動(dòng)機(jī)多做的功為2mv D．滑塊與傳送帶間摩擦產(chǎn)生的熱量為m(v1＋v2)2 2．(多選)如圖2所示，一質(zhì)量為1kg的小物塊自斜面上A點(diǎn)由靜止開始勻加速下滑，經(jīng)2s運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)后通過光滑的銜接弧面恰好滑上與地面等高的傳送帶，傳送帶以4m/s的恒定速率運(yùn)行．已知A、B間距離為 2 m，傳送帶長度(即B、C間距離)為10 m，小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，取g＝10 m/s2.下列說法正確的是(　　) 圖2 A．小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為2.32s B．小物塊在傳送帶上因摩擦產(chǎn)生的熱量為2J C．小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)過程中傳送帶對小物塊做的功為6J D．小物塊滑上傳送

3、帶后，傳動(dòng)系統(tǒng)因此而多消耗的能量為8J 3．(多選)(2017·湖北荊州一檢)如圖3所示，足夠長的傳送帶與水平方向的傾角為θ，物塊a通過平行于傳送帶的輕繩跨過光滑輕滑輪與物塊b相連，b的質(zhì)量為m.開始時(shí)，a、b及傳送帶均靜止，且a不受傳送帶摩擦力作用，現(xiàn)讓傳送帶逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則在b上升h高度(未與滑輪相碰)過程中(　　) 圖3 A．物塊a的重力勢能減少mgh B．摩擦力對a做的功等于a機(jī)械能的增量 C．摩擦力對a做的功等于物塊a、b動(dòng)能增量之和 D．任意時(shí)刻，重力對a、b做功的瞬時(shí)功率大小相等 4．(2018·四川成都模擬)如圖4甲所示，傾斜的傳送帶以恒定的速率逆時(shí)針運(yùn)行．

4、在t＝0時(shí)刻，將質(zhì)量為1.0kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))無初速度地放在傳送帶的最上端A點(diǎn)，經(jīng)過1.0s，物塊從最下端的B點(diǎn)離開傳送帶．取沿傳送帶向下為速度的正方向，則物塊的對地速度隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示(g＝10m/s2)，求： 圖4 (1)物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)； (2)從A到B的過程中，傳送帶對物塊做的功． 答案精析 1．AD　[由于傳送帶足夠長，滑塊先向左減速至0再向右加速，由于v1

5、左運(yùn)動(dòng)x1＝t1，摩擦力對滑塊做功： W1＝－fx1＝－ft1① 又摩擦力做功等于滑塊動(dòng)能的變化量，即：W1＝－mv② 該過程中傳送帶的位移：x2＝v1t1 摩擦力對傳送帶做功： W2＝－f′x2＝－f′v1t1③ 傳送帶對滑塊的摩擦力與滑塊對傳送帶的摩擦力為作用力與反作用力，則有f＝f′④ 聯(lián)立①②③④得：W2＝－mv1v2 設(shè)滑塊向右勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為為t2，位移為x3，則： x3＝t2 摩擦力對滑塊做功：W3＝fx3＝mv 該過程中傳送帶的位移：x4＝v1t2＝2x3 滑塊相對傳送帶的總位移：x相對＝x1＋x2＋x4－x3＝x1＋x2＋x3 系統(tǒng)克服滑動(dòng)摩擦力做

6、功： W總＝fx相對＝|W1|＋|W2|＋W3＝m(v1＋v2)2 滑塊與傳送帶間摩擦產(chǎn)生的熱量大小等于系統(tǒng)克服滑動(dòng)摩擦力做功，Q＝W總＝m(v1＋v2)2，故D正確；全過程中，電動(dòng)機(jī)對傳送帶做的功與滑塊動(dòng)能的減小量之和等于滑塊與傳送帶間摩擦產(chǎn)生的熱量，即Q＝W＋mv－mv 整理得：W＝Q－mv＋mv＝mv＋mv1v2，故C錯(cuò)誤．] 2．BCD 3．ACD　[開始時(shí)，a、b及傳送帶均靜止且a不受傳送帶摩擦力作用，有magsinθ＝mbg，則 ma＝＝，b上升h，則a下降hsinθ，則a重力勢能的減小量為ΔEpa＝mag·hsinθ＝mgh，故A正確；根據(jù)能量守恒定律得，摩擦力對a做

7、的功等于a、b系統(tǒng)機(jī)械能的增量，因?yàn)橄到y(tǒng)重力勢能不變，所以摩擦力對a做的功等于系統(tǒng)動(dòng)能的增量，故B錯(cuò)誤，C正確；任意時(shí)刻a、b的速率相等，對b，克服重力做功的瞬時(shí)功率Pb＝mgv，對a有：Pa＝magvsinθ＝mgv，所以重力對a、b做功的瞬時(shí)功率大小相等，故D正確．] 4．(1)　(2)－3.75J 解析　(1)由題圖乙可知，物塊在前0.5s的加速度為：a1＝＝ 8m/s2 后0.5s的加速度為：a2＝＝2m/s2 物塊在前0.5s受到的滑動(dòng)摩擦力沿傳送帶向下， 由牛頓第二定律得： mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1 物塊在后0.5s受到的滑動(dòng)摩擦力沿傳送帶向上，由牛頓第二定律得： mgsinθ－μmgcosθ＝ma2 聯(lián)立解得：μ＝ (2)由v－t圖線與t軸所圍面積意義可知，在前0.5s， 物塊對地位移為：x1＝t1 則摩擦力對物塊做功：W1＝μmgcosθ·x1 在后0.5s，物塊對地位移為：x2＝t2 則摩擦力對物塊做功W2＝－μmgcosθ·x2 所以傳送帶對物塊做的總功：W＝W1＋W2 聯(lián)立解得：W＝－3.75J 4