2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能 第42講 傳送帶模型中的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題加練半小時(shí) 教科版

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1、 第42講 傳送帶模型中的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題 [方法點(diǎn)撥]　(1)分析滑塊與傳送帶或木板間的相對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(duì)于此過(guò)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(duì)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(guò)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(zhǎng)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(shuō)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(guò)程中傳送帶對(duì)小物塊做的功為6J D．小物塊滑上傳

3、送帶后，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(zhǎng)的傳送帶與水平方向的傾角為θ，物塊a通過(guò)平行于傳送帶的輕繩跨過(guò)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(guò)程中(　　) 圖3 A．物塊a的重力勢(shì)能減少mgh B．摩擦力對(duì)a做的功等于a機(jī)械能的增量 C．摩擦力對(duì)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(duì)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(wú)初速度地放在傳送帶的最上端A點(diǎn)，經(jīng)過(guò)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(duì)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(guò)程中，傳送帶對(duì)物塊做的功． 答案精析 1．AD　[由于傳送帶足夠長(zhǎng)，滑塊先向左減速至0再向右加速，由于v1

5、向左運(yùn)動(dòng)x1＝t1，摩擦力對(duì)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(guò)程中傳送帶的位移：x2＝v1t1 摩擦力對(duì)傳送帶做功： W2＝－f′x2＝－f′v1t1③ 傳送帶對(duì)滑塊的摩擦力與滑塊對(duì)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(duì)滑塊做功：W3＝fx3＝mv 該過(guò)程中傳送帶的位移：x4＝v1t2＝2x3 滑塊相對(duì)傳送帶的總位移：x相對(duì)＝x1＋x2＋x4－x3＝x1＋x2＋x3 系統(tǒng)克服滑動(dòng)摩擦力

6、做功： W總＝fx相對(duì)＝|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(guò)程中，電動(dòng)機(jī)對(duì)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(shì)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(duì)a

7、做的功等于a、b系統(tǒng)機(jī)械能的增量，因?yàn)橄到y(tǒng)重力勢(shì)能不變，所以摩擦力對(duì)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(duì)b，克服重力做功的瞬時(shí)功率Pb＝mgv，對(duì)a有：Pa＝magvsinθ＝mgv，所以重力對(duì)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(duì)地位移為：x1＝t1 則摩擦力對(duì)物塊做功：W1＝μmgcosθ·x1 在后0.5s，物塊對(duì)地位移為：x2＝t2 則摩擦力對(duì)物塊做功W2＝－μmgcosθ·x2 所以傳送帶對(duì)物塊做的總功：W＝W1＋W2 聯(lián)立解得：W＝－3.75J 4