《2022年高一物理寒假(补弱培优)作业》4.9传送带模型(解析版)
4.9 传送带模型——2022 年高一物理寒假(补弱培优)作业
1.会对传送带上的物体进行受力分析,掌握传送带模型的一般分析方法.
2.能正确解答传送带上的物体的运动问题.
1.传送带的基本类型
传送带运输是利用货物和传送带之间的摩擦力将货物运送到其他地方,有水平传送带和倾
斜传送带两种基本模型.
2.传送带模型分析流程
3.注意
求解的关键在于根据物体和传送带之间的相对运动情况,确定摩擦力的大小和方向.当物
体的速度与传送带的速度相等时,物体所受的摩擦力有可能发生突变,速度相等前后对摩
擦力的分析是解题的关键.
例1.如图 1所示,传送带保持以 1 m/s 的速度顺时针转动.现将一定质量的煤块从离传送带
左端很近的 A点轻轻地放上去,设煤块与传送带间的动摩擦因数 μ=0.1,A、B间的距离 L
=2.5 m,g取10 m/s2,求:
图1
(1)煤块从 A点运动到 B点所经历的时间;
(2)煤块在传送带上留下痕迹的长度.
【答案】(1)3 s (2)0.5 m
【解析】
(1)对煤块,根据题意得 a==μg=1 m/s2,当速度达到 1 m/s 时,所用的时间 t1== s=1 s,
通过的位移 x1==0.5 m<2.5 m.在剩余位移 x2=L-x1=2.5 m-0.5 m=2 m 中,因为煤块
与传送带间无摩擦力,所以煤块以 1 m/s 的速度随传送带做匀速运动,所用时间 t2==2 s
因此煤块从 A点运动到 B点所经历的时间
t=t1+t2=3 s
(2)煤块在传送带上留下的痕迹为二者的相对位移,发生在二者相对运动的过程
在前 1 s 时间内,传送带的位移
x1′=vt1=1 m
煤块相对地面运动的位移
x2′=at12=0.5 m
故煤块相对传送带的位移
Δx=x1′-x2′=0.5 m.
例2.如图 2所示,绷紧的水平传送带足够长,始终以恒定速率 v1=2 m/s 沿顺时针方向运行.
初速度为 v2=4 m/s 的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的 A处滑上传送带,小物块
与传送带之间的动摩擦因数为 μ=0.2,g=10 m/s2,若从小物块滑上传送带开始计时,求:
图2
(1)小物块在传送带上滑行的最远距离;
(2)小物块从 A处出发再回到 A处所用的时间.
【答案】(1)4 m (2)4.5 s
【解析】
(1)小物块滑上传送带后开始做匀减速运动,设小物块的质量为 m,由牛顿第二定律得:
μmg=ma
得a=μg
因小物块在传送带上滑行至最远距离时速度为 0,
由公式 x=得 x=4 m,t1==2 s
(2)小物块速度减为 0后,再向右做匀加速运动,加速度为 a′=μg=2 m/s2
设小物块与传送带共速所需时间为 t2,
t2==1 s
t2时间内小物块向右运动的距离
x1==1 m
最后小物块做匀速直线运动,位移 x2=x-x1=3 m
匀速运动时间 t3==1.5 s
所以小物块从 A处出发再回到 A处所用的时间 t总=t1+t2+t3=4.5 s.
例3.某飞机场利用如图 3所示的传送带将地面上的货物运送到飞机上,传送带与地面的夹
角θ=30°,传送带两端 A、B的距离 L=10 m,传送带以 v=5 m/s 的恒定速度匀速向上运
动.在传送带底端 A轻放上一质量 m=5 kg 的货物(可视为质点),货物与传送带间的动摩擦
因数 μ=.求货物从 A端运送到 B端所需的时间.(g取10 m/s2)
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