（通用版）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 第18課時 動力學(xué)模型之二——傳送帶（題型研究課）講義（含解析）.doc

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第18課時動力學(xué)模型之二傳送帶(題型研究課)傳送帶是高中物理的重要模型，能夠綜合考查學(xué)生分析和處理復(fù)雜問題的能力。近幾年高考對傳送帶模型的考查較少，但復(fù)習(xí)時不能掉以輕心，這類問題在高考中一旦出現(xiàn)，就很有可能作為壓軸題進行考查，難度大，分值高。命題點一水平傳送帶題型1物塊輕放在勻速運動的水平傳送帶上題型簡述“輕放”的含義是指物塊的初速度為零，傳送帶較短時物塊可能一直加速，傳送帶較長時物塊可能先加速后勻速方法突破(1)求解物塊的加速度，ag(2)根據(jù)t求解物塊加速過程的時間(3)根據(jù)xat2求解物塊加速過程的位移(4)將加速過程的位移x與傳送帶的長度L進行比較，若xL，說明物塊一直加速，若xv時，若傳送帶較短，物塊到達(dá)另一端時二者速度仍未相等或恰好相等，則一直減速；若傳送帶較長，物塊未到達(dá)另一端時二者速度已相等，則先減速后勻速v0v，返回時物塊速度為v，若v0v，返回時物塊速度為v0例2如圖所示，水平方向的傳送帶，順時針轉(zhuǎn)動，傳送帶速度大小v2 m/s 不變，兩端A、B間距離為3 m。一物塊從B端以初速度v04 m/s 滑上傳送帶，物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.4，g10 m/s2。物塊從滑上傳送帶至離開傳送帶的過程中，選項圖中速度隨時間變化的關(guān)系正確的是()解析物塊剛滑上傳送帶時，速度方向向左，由于物塊與傳送帶間的摩擦作用，使得物塊做勻減速運動，加速度大小為ag4 m/s2，當(dāng)物塊的速度減小到0時，物塊前進的距離為s m2 m，其值小于AB的長3 m，故物塊減速到0后仍在傳送帶上，所以它會隨傳送帶向右運動，其加速度的大小與減速時是相等的，其速度與傳送帶的速度相等時物塊向右滑行的距離為s m0.5 m，其值小于物塊向左前進的距離，說明物塊仍在傳送帶上，以后物塊相對于傳送帶靜止，其速度大小等于傳送帶的速度大小，選項B正確。答案B易錯提醒有的同學(xué)憑感覺，想當(dāng)然地認(rèn)為傳送帶與物塊運動方向相反時，傳送帶對物塊的阻礙作用將加重，這是一種錯覺。還有不少同學(xué)對物塊滑上傳送帶后出現(xiàn)可能的運動情況分析不全。題型3物塊輕放在勻加速啟動的水平傳送帶上題型簡述當(dāng)物塊輕放在勻加速啟動的水平傳送帶上時，動摩擦因數(shù)與傳送帶加速度a0的大小決定它們是否發(fā)生相對滑動方法突破(1)若ga0，物塊和傳送帶一起以加速度a0加速運動，物塊受到沿傳送帶前進方向的靜摩擦力Ffma0(2)若gg，由運動學(xué)公式可得，傳送帶達(dá)到勻速的時間t1，煤塊達(dá)到與傳送帶相對靜止的時間t2，根據(jù)以上分析，煤塊與傳送帶的v t圖像分別如圖中直線OB和折線OAB所示。因v t圖線和t軸所圍圖形的面積表示位移，則OAB的面積即為二者間的相對位移，即黑色痕跡的長度。由幾何知識得：L(t2t1)v0v0。整理得：L。答案分析傳送帶問題的三步驟(1)初始時刻，根據(jù)v物、v帶的關(guān)系，確定物體的受力情況，進而確定物體的運動情況。(2)根據(jù)臨界條件v物v帶確定臨界狀態(tài)的情況，判斷之后的運動形式。(3)運用相應(yīng)規(guī)律，進行相關(guān)計算。 命題點二傾斜傳送帶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加速典例如圖所示，繃緊的傳送帶，始終以v2 m/s的速率順時針轉(zhuǎn)動，傳送帶與水平方向間的夾角30?，F(xiàn)把質(zhì)量為10 kg的工件輕輕地放在傳送帶底端P處，由傳送帶送至頂端Q處。已知P、Q之間的距離為4 m，工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，取g10 m/s2。(1)通過計算說明工件在傳送帶上做什么運動；(2)求工件從P點運動到Q點所用的時間。解析(1)對工件受力分析，受重力、支持力、摩擦力共同作用，摩擦力提供動力。由牛頓第二定律得：mgcos mgsin ma代入數(shù)據(jù)得：a2.5 m/s2則其速度達(dá)到傳送帶速度時發(fā)生的位移為x1 m0.8 m4 m可見工件先做勻加速運動0.8 m，然后做勻速運動3.2 m。(2)工件做勻加速運動時，由x1t1，得t10.8 s勻速運動時t2 s1.6 s所以工件從P點運動到Q點所用的時間為tt1t22.4 s。答案(1)先做勻加速運動0.8 m，然后做勻速運動3.2 m(2)2.4 s例題中在工件與傳送帶達(dá)到共同速度的瞬間摩擦力發(fā)生了“突變”，由滑動摩擦力變?yōu)殪o摩擦力。可得出，傳送帶上的工件所受摩擦力不論是其大小突變，還是其方向突變，都發(fā)生在工件的速度與傳送帶速度相等的時刻。對于傾斜傳送帶，摩擦力方向能否發(fā)生“突變”，還與動摩擦因數(shù)的大小有關(guān)，這一點考查了學(xué)生綜合分析問題的能力，學(xué)生容易出錯，應(yīng)引起高度的重視。 集訓(xùn)沖關(guān)1.如圖所示，足夠長的傳送帶與水平面的夾角為，以速率v0逆時針勻速轉(zhuǎn)動。在傳送帶的上端輕輕放置一個質(zhì)量為m的小木塊，小木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)tan ，則選項圖中能反映小木塊的速度隨時間變化關(guān)系的是()解析：選D小木塊剛放上傳送帶時，傳送帶的速度大于小木塊的速度，傳送帶給小木塊一沿傳送帶向下的滑動摩擦力，小木塊由靜止加速下滑。由分析得：mgsin mgcos ma1，a1g(sin cos )；當(dāng)小木塊加速至與傳送帶速度相等時，由于tan ，小木塊在重力作用下將繼續(xù)加速，此后小木塊的速度大于傳送帶的速度，傳送帶給小木塊沿傳送帶向上的滑動摩擦力，但合力沿傳送帶向下，小木塊繼續(xù)加速下滑，同理得，a2g(sin cos )。所以D正確。2(2019成都模擬)如圖所示，傳送帶與地面夾角37，從A到B長度為L10.25 m，傳送帶以v010 m/s 的速率逆時針轉(zhuǎn)動。在傳送帶上端A無初速地放置一質(zhì)量為m0.5 kg 的黑色煤塊，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.5。煤塊在傳送帶上經(jīng)過會留下黑色痕跡。已知sin 370.6，g10 m/s2，求：(1)煤塊從A到B的時間；(2)煤塊從A到B的過程中傳送帶上形成痕跡的長度。解析：(1)煤塊剛放上傳送帶時，受到向下的摩擦力，其加速度為a1g(sin cos )10 m/s2，煤塊加速到傳送帶速度v0所用的時間為t11 s，其經(jīng)過的路程為x1a1t125 m，煤塊的速度達(dá)到v0后，受到向上的摩擦力，則加速度為a2g(sin cos )2 m/s2，煤塊以加速度a2運動的路程為x2Lx15.25 m，其時間滿足x2v0t2a2t22，解得t20.5 s，煤塊從A到B的時間為tt1t21.5 s。(2)第一過程煤塊相對于傳送帶向后留下的痕跡長x1v0t1x15 m，第二過程煤塊相對于傳送帶向前留下的痕跡長x2x2v0t20.25 m，x1與x2部分重合，故痕跡總長為5 m。答案：(1)1.5 s(2)5 m