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备战2025年高考物理抢分试题(新高考通用)04滑块木板模型和传送带模型试卷含解析答案
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这是一份备战2025年高考物理抢分试题(新高考通用)04滑块木板模型和传送带模型试卷含解析答案,共34页。试卷主要包含了单选题,多选题,解答题等内容,欢迎下载使用。
一、单选题
1.如图,一质量为的木板静止在水平地面上,一质量为的滑块(可视为质点)以的水平速度从木板左端滑上木板,木板始终保持静止。木板足够长,滑块与木板间的动摩擦因数为,木板与地面间的动摩擦因数为(未知),重力加速度大小取,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( )
A.地面对木板的摩擦力方向水平向右
B.地面对木板的摩擦力大小为
C.可能为0.12
D.整个过程中,滑块与木板间因摩擦产生的热量为
2.如图所示,足够大的水平地面上静置一木板,两个均可视为质点的滑块A、B分别放在木板两端,现使两滑块同时以的速度相向滑动,两滑块恰好在木板的正中间相遇,相遇前木板做匀加速直线运动,相遇后木板做匀减速直线运动。已知滑块A的质量为,与木板间的动摩擦因数为0.2,滑块B的质量为,与木板间的动摩擦因数为0.4,木板与地面间的动摩擦因数为0.05,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小。下列说法正确的是( )
A.木板的长度为
B.木板的质量为
C.木板运动的最大距离为
D.整个过程中滑块B的位移为0
3.如图甲所示,粗糙的水平地面上有长木板P,小滑块Q(可看做质点)放置于长木板上的最右端。现将一个水平向右的力F作用在长木板的右端,让长木板从静止开始运动,一段时间后撤去力F的作用。滑块、长木板的速度图像如图乙所示,已知小滑块Q与长木板P的质量相等,小滑块Q始终没有从长木板P上滑下。重力加速度g=10m/s2。则下列说法正确的是( )
A.滑块Q与长木板P之间的动摩擦因数是0.5B.长木板P与地面之间的动摩擦因数是0.75
C.t=9s时长木板P停下来D.长木板P的长度至少是16.5m
4.如图所示,某快递公司为提高工作效率,利用传送带传输包裹,水平传送带长为4m,由电动机驱动以4m/s的速度顺时针转动。现将一体积很小、质量为10kg的包裹无初速的放到传送带A 端,包裹和传送带间的动摩擦因数为0.1, 重力加速度为g则包裹从A 运动到 B 的过程( )
A.时间为 1s
B.时间为 4s
C.电动机多输出的电能为40J
D.电动机多输出的电能为
5.如图所示,传送带的倾角(,从A到B长度为 16m,传送带以 10m/s 的速度逆时针转动。 时刻在传送带上A端无初速度地放一个质量 的黑色煤块, 时皮带被异物卡住不动了。 已知煤块与传送带之间的动摩擦因数为 ,煤块在传送带上经过会留下黑色划痕。(sin37°=0.6,cs37°=0.8,取)则( )
A.煤块到达 B 点时的速度为 10m/s
B.煤块从A到B的时间为3s
C.煤块从A到B的过程中机械能减少了 12J
D.煤块从A到B的过程中传送带上留下划痕的长度是16m
6.如图甲所示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。初始时,传送带与煤块都是静止的。现让传送带在变速电机带动下先加速后减速,传送带的速度-时间图像如图乙所示,假设传送带足够长,经过一段时间,煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹,,则下列说法正确的是( )
A.黑色痕迹的长度为
B.煤块在传送带上的相对位移为
C.若煤块的质量为,则煤块与传送带间因摩擦产生的热量为
D.煤块的质量越大黑色痕迹的长度越长
二、多选题
7.如图(a)所示,一质量为的长木板静置于粗糙水平面上,其上放置一质量未知的小滑块,且长木板与小滑块之间接触面粗糙。小滑块受到水平拉力作用时,用传感器测出小滑块的加速度与水平拉力的关系如图(b)实线所示。已知地面与长木板的动摩擦因数为0.2,重力加速度,下列说法正确的是( )
A.小滑块与长木板之间的动摩擦因数为0.6
B.当水平拉力增大时,小滑块比长木板先相对地面发生滑动
C.小滑块的质量为
D.当水平拉力时,长木板的加速度大小为
8.如图所示,质量为M的木板B在光滑水平面上以速度v0向右做匀速运动,把质量为m的小滑块A无初速度地轻放在木板右端,经过一段时间后小滑块恰好从木板的左端滑出,已知小滑块与木板间的动摩擦因数为μ。下列说法正确的是( )
A.若只增大M,则小滑块能滑离木板
B.若只增大v0,则小滑块在木板上运动的时间变长
C.若只减小m,则滑离木板过程中小滑块对地的位移变小
D.若只减小μ,则小滑块离开木板的速度变大
9.如图甲,一质量为m的木板A静止在光滑水平地面上,A左端有一质量、厚度均不计的硬挡板,一轻质弹簧左端与挡板连接,弹簧右端与木板A右端的距离为。质量也为m的可视为质点的滑块静止在A的右端,给滑块一水平向左、大小为的初速度,滑块会压缩弹簧,弹簧的最大压缩量为,滑块压缩弹簧被弹回后恰好可以到达A的右端,滑块与A接触面间的动摩擦因数;如图乙,如果将木板A与地面成角固定,将滑块换为相同质量的光滑的滑块,滑块的初速度大小为,方向沿斜面向上,从木板A底端开始上滑,弹簧的最大压缩量也为,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.
B.弹簧弹性势能的最大值为
C.图甲所示的情况,滑块压缩弹簧被弹回后回到长木板右端时,滑块的速度为0
D.图甲所示的情况,滑块压缩弹簧被弹回后回到长木板右端时,滑块的速度大小为
10.如图甲所示,足够长的木板B静置于光滑水平面上,其上放置小滑块A,木板B受到不断增大的水平拉力作用时,用传感器测出木板B的加速度a,得到如图乙所示的图像、已知取,则( )
A.滑块A的质量为
B.木板B的质量为
C.当时木板B加速度为
D.滑块A与木板B间动摩擦因数为0.1
11.如图所示,传送带与水平地面的夹角,以的速率顺时针方向转动。将一质量为的物体(可视为质点)从A端无初速释放,经过运动到B端。物体与传送带间的动摩擦因数(g取10m/s2,sin37°=0.6,cs37°=0.8)。则( )
A.物体运动的加速度恒为
B.传送带的长为
C.物体运动到B端时的动量大小为
D.传送带与物体因摩擦产生的热量为
12.如图甲所示,倾斜的传送带正以恒定速率v1沿顺时针方向转动,传送带的倾角为37°。一物块以初速度从传送带的底部冲上传送带并沿传送带向上运动,其运动的图像如图乙所示,物块到传送带顶端时速度恰好为零,sin37°=0.6,cs37°=0.8,g取10m/s2,则( )
A.由图乙可知,0~1s内物块受到的摩擦力大于1~2s内的摩擦力
B.摩擦力方向一直与物块运动的方向相反
C.物块与传送带间的动摩擦因数为0.25
D.传送带底端到顶端的距离为10m
13.如图(a)所示,在t=0时将一质量为0.1kg的滑块轻放置于传送带的左端,传送带在t=4s时因为突然断电而做减速运动,从t=0到减速停下的全程,传送带的v-t图像如图(b)所示。已知传送带顺时针运动,滑块与传送带间的动摩擦因数为0.08,传送带两轮间的距离足够长,重力加速度大小为10m/s2.,下列关于滑块说法正确的是( )
A.滑块先匀加速运动,后匀减速运动直至停止
B.滑块从轻放上传送带至停下,所用的时间为6s
C.滑块在传送带上留下的划痕为28m
D.全程滑块与传送带间产生的热量为2.24J
三、解答题
14.如图所示,底部带有挡板的固定光滑斜面,倾角为,上有质量为的足够长木板A,其下端距挡板间的距离为,质量也为的小物块B置于木板A的顶端,B与木板B之间的动摩擦因数为。无初速释放二者,当木板滑到斜面底端时,与底部的挡板发生弹性碰撞,且碰撞时间极短。可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为。
试求:
(1)木板A与挡板第一次碰撞后沿斜面上滑的过程中木板A和物块B各自加速度的大小;
(2)木板A从开始到第三次与挡板碰撞过程中运动的总路程s;
(3)若从开始到A、B最后都静止的过程中,物块B一直未从木板A上滑落,则木板A长度应满足的条件。
15.如图所示,一足够长倾斜角的斜面顶端放置一长木板A,木板A上表面的某处放置一小滑块B(可看成质点),已知A和B的质量分别为2m和3m,木板A顶端与滑块B相距为的地方固定一光滑小球C(可看成质点),已知小球C的质量为m,A与B之间的动摩擦因数,A与斜面间动摩擦因数,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度,将固定的光滑小球C由静止释放,C与B会发生弹性碰撞,求:
(1)小球C与滑块B碰后瞬间各自的速度分别多大;
(2)要使小球C再次碰到滑块B之前B未能滑出A下端,则木板A至少多长;
(3)A和B共速时,滑块B与小球C距多远。
16.等高的木板B和木板C静置于水平地面上,木块A静止在木板B上,P为固定挡板。A、B、C的质量分别为2kg、1kg、2kg。B与地面的动摩擦因数,C与地面间无摩擦,A与C之间的动摩擦因数,C右端离挡板P的距离l=1.2m。某时刻在A上施加一水平向右的拉力F=10.5N,2s后撤去拉力,A获得速度,此时B与C发生碰撞,A恰好从B滑到C上。C与B、P的碰撞均为弹性碰撞,不计碰撞时间及物块A的大小,C足够长使得A不会从C上滑下。取重力加速度大小
(1)求B与C碰撞前瞬间,B的速度大小;
(2)求B与C碰撞后瞬间,C的速度大小;
(3)通过计算判断C是否能与B再次相碰。
17.如图所示,传送带倾斜放置,倾角为θ=37°,以恒定速率v=4m/s顺时针转动。一煤块以初速度=12m/s从A端冲上传送带,煤块刚好不会从传送带顶端B冲出。已知煤块和传送带之间的动摩擦因数=0.25,g取10m/s2,求:
(1)求AB之间的距离L;
(2)煤块在传送带上留下的划痕长度∆x。
18.如图所示,传送带的水平部分ab长度,倾斜部分bc长度,bc与水平方向的夹角为θ=37°。传送带沿图示顺时针方向匀速率运动,速率v=4m/s,现将质量m=2kg的小煤块(视为质点)由静止轻放到a处,之后它将被传送到c点,已知小煤块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,且此过程中小煤块不会脱离传送带,取重力加速度大小,求:
(1)煤块从a运动到c的时间;
(2)煤块在传送带上留下的黑色痕迹的长度;
(3)煤块与传送带间的摩擦生热。
19.如图所示,一长的水平传送带在电动机带动下以速度沿顺时针方向匀速转动,质量的小物块和质量的小物块B由跨过定滑轮的轻绳连接,绳不可伸长,A与定滑轮间的绳子与传送带平行。某时刻将物块A轻轻放在传送带最左端,已知物块A与传送带间的动摩擦因数,滑轮的质量和绳与滑轮间的摩擦不计,重力加速度,两物块均可视为质点。求:
(1)把物块A放上去瞬间B的加速度的大小;
(2)物块A从传送带左端运动到右端过程中传送带对物块A的冲量大小。
20.如图,足够长的水平传送带AB以的速率逆时针方向匀速运行。质量为m的木板CD置于光滑的水平面上,木板与传送带上表面等高,B与C之间的缝隙不计。现将质量为的小滑块a置于木板上,让质量也为m的小滑块b以的初速度从传送带的A端沿传送带向左滑动,从小滑块b滑上木板开始计时,经时间与小滑块a弹性正碰。已知小滑块a与木板间的动摩擦因数,小滑块b与木板间的动摩擦因数,小滑块b与传送带间的动摩擦因数为取。
(1)求小滑块b从A端滑上传送带开始到与传送带共速所需时间;
(2)求小滑块b刚滑上木板时,小滑块a的加速度大小;
(3)求小滑块b与小滑块a碰前瞬间,小滑块a的速度大小;
(4)若碰后小滑块a不会滑离木板,求小滑块a相对木板滑行的最大距离s。
参考答案:
1.C
【详解】A.根据受力分析可知滑块对木板的滑动摩擦力方向水平向右,因此地面对木板的静摩擦力方向水平向左,故A错误;
B.滑块对木板的滑动摩擦力大小
由于木板始终保持静止,故地面对木板的静摩擦力大小
故B错误;
C.木板始终保持静止,即
解得
故C正确;
D.整个过程中,滑块的动能全部转化为系统的内能,产生的热量
故D错误。
故选C。
2.D
【详解】B.对两滑块受力分析,根据牛顿第二定律可得
,
依题意,相遇前木板匀加速,由牛顿第二定律,有
相遇后木板匀减速,有
解得
可知相遇时三者共速,取向右为正方向,设三者经t时间共速,由速度与时间关系可得
联立,解得
故B错误;
ACD.根据B选项分析,三者一起匀减速过程,有
解得
做出它们运动的v-t图像如图
由图可知,木板的长度为
木板运动的最大距离为
分析滑块B,减速时间设为,则有
解得
整个过程中滑块B的位移为
故AC错误;D正确。
故选D。
3.C
【详解】A.由乙图可知,力F在5s时撤去,此时长木板P的速度为v1=5m/s,6s 时两者速度相同为v2=3m/s,在0~6s的过程对Q由牛顿第二定律得
根据图乙可知
代入数据可得
μ1=0.05
故A错误;
B.5s~6s对P由牛顿第二定律得
μ1mg+μ2•2mg=ma1
由乙图可知
a1=2m/s2
代入数据可得
μ2=0.075
故B错误;
C.6s末到长木板停下的过程,对长木板由牛顿第二定律得
代入数据可得
a3=1m/s2
这段时间
所以9s时长木板P停下来,故C正确;
D.6s 前长木板的速度大于滑块Q的速度,6s后长木板P的速度小于滑块Q的速度,由v-t图像的“面积”可知前6s的相对位移大于6s后的相对位移,故长木板P的长度至少为前6s过程中Q相对P滑动的距离
故D错误。
故选C。
4.D
【详解】AB.包裹加速度为
加速运动到与传送带共速经历的时间为
位移为
故包裹在与传送带共速前已经滑离传送带,由
可得
AB错误;
CD.包裹从A 运动到 B 的过程传送带位移为
包裹位移为
摩擦生热为
包裹的获得的速度为
包裹获得的动能为
故电动机多做的功为
C错误,D正确。
故选D。
5.C
【详解】B.开始阶段,由牛顿第二定律得
解得
煤块加速至传送带速度相等时需要的时间为
煤块发生的位移为
所以媒块加速到时仍未到达B点,此时皮带挒好被异物卡住不动了,此后摩擦力方向改变;第二阶段有
解得
设第二阶段煤块滑动到B点的时间为,则
解得
则煤块从A到B的时间
故B错误;
A.根据得
故A错误;
D.第一阶段媒块的速度小于传送带速度,煤块相对传送带向上移动,煤块与传送带的相对位移大小为
故煤块相对于传送带上移;第二阶段媒块的速度大于传送带速度(为零),煤块相对传送带向下移动,媒块相对于传送带的位移大小为
即煤块相对传送带下移,故传送带表面留下黑色炭迹的长度为(前被覆盖),故D错误;
C.煤块开始的机械能
到达B点时机械能
故C正确。
故选C。
6.B
【详解】A.煤块的加速度
在v-t图上作出煤块的速度—时间图像(图像过6s,12m/s;与传送带的图像交于8s,16m/s;然后减速,交t轴于16s)
由图可知,痕迹长
故A错误;
B.煤块在传送带上的相对位移
故B正确;
C.煤块与传送带间因摩擦产生的热量为
Q=μmg(s+x煤)=0.2×2×10×(48+32)J=320J
故C错误;
D.质量变大,不改变加速度,痕迹长不变,故D错误。
故选B。
7.AC
【详解】A.设小滑块质量为,小滑块与长木板之间的动摩擦数为,当小滑块与长木板发生相对滑动时,对小滑块由牛顿第二定律有
得
由(b)图可得
A正确;
BC.从图(b)知,当拉力为时,小滑块与长木板恰好发生相对滑动,此时两物体具有共同加速度,对长木板分析,由牛顿第二定律有
得
对小滑块,有
得
因为
所以小滑块和长木板相对地面同时发生相对滑动,B错误,C正确;
D.由于
所以此时长木板的加速度未达到,D错误。
故选AC。
8.AC
【详解】A.若只增大木板的质量M,根据牛顿第二定律
可知木板的加速度减小,小滑块的加速度为
不变,以木板为参考系,小滑块运动的平均速度变大,则小滑块能滑离木板,A正确;
B.若只增大木板的初速度v0,小滑块受力情况不变,小滑块的加速度不变,小滑块相对木板的平均速度变大,小滑块在木板上的运动时间变短,B错误;
C.若只减小小滑块的质量m,小滑块的加速度不变,木板的加速度变小,以木板为参考系,小滑块运动的平均速度变大,小滑块在木板上的运动时间变短,滑离木板过程中小滑块对地的位移变小,C正确;
D.若只减小动摩擦因数,小滑块和木板的加速度都减小,相对位移不变,小滑块滑离木板的过程所用时间变短,小滑块离开木板的速度变小,D错误。
故选AC。
9.BD
【详解】CD.如图甲,设滑块被弹簧弹开,运动到长木板右端时的速度为v3,系统的合外力为零,系统动量守恒,滑块压缩弹簧被弹回后恰好可以到达A的右端,由动量守恒定律得
解得
故C错误,D正确;
AB.如图甲,弹簧被压缩到最短时两者速度相同,设为,弹簧最大弹性势能为,从滑块以速度滑上长木板到弹簧被压缩到最短的过程,由动量守恒定律和能量守恒定律
从弹簧被压缩到最短到滑块恰好滑到长木板的右端,由能量守恒
如图乙,滑块滑上长木板的速度为v2,弹簧的最大压缩量也为x2,由能量守恒
联立可得
,
故A错误,B正确。
故选BD。
10.BC
【详解】ABD.根据题意,由图乙可知,当拉力等于,滑块A与木板B间的静摩擦力达到最大静摩擦力,当拉力大于时,对木板B,由牛顿第二定律有
由图乙可知
当拉力等于时,对滑块A,由牛顿第二定律有
对木板B,由牛顿第二定律有
其中
,
解得
,
又有
解得
故AD错误,B正确;
C.当时,由牛顿第二定律有
解得
故C正确。
故选BC。
11.BD
【详解】AB.对小煤块进行受力分析,由牛顿第二定律有
解得
小煤块下滑到与传送带速度相等
解得
此时小煤块的位移
解得
又因为, 小煤块继续下滑的加速度
解得
又
代入数据解得
故
故A错误,B正确;
C.由
解得
故C错误;
D.第一阶段小煤块相对传送带位移
解得
第二阶段小煤块相对传送带位移
解得
m
摩擦产生的热量
解得
故D正确。
故选BD。
12.CD
【详解】AB.由乙图可知在0~1 s内物块的速度大于传送带的速度,物块所受摩擦力的方向沿斜面向下,与物块运动的方向相反;1~2 s内,物块的速度小于传送带的速度,物块所受摩擦力的方向沿斜面向上,与物块运动的方向相同;由于物块对传送带的压力相等,根据摩擦力公式
可知两段时间内摩擦力大小相等,故AB错误;
C.根据图像可知在0~1 s内物块的加速度为
根据牛顿第二定律得
解得
故C正确;
D.物块上升的位移大小等于图像所包围的面积大小,则有
故D正确。
故选CD。
13.AC
【详解】A.滑块轻放置于传送带的左端,则有滑块在传送带上的加速度为
若传送带不停电,滑块与传送带达到共速时所用时间
由图b可知传送带在t=4s后做减速运动的加速度
可知滑块做加速运动,传送带做减速运动,滑块与传送带达到共速后,由于传送带做减速运动的加速度大于滑块的加速度,滑块开始做减速运动直至停止,因此滑块先匀加速运动,后匀减速运动直至停止,A正确;
B.传送带做减速运动后,滑块与传送带达到共速时所用时间
解得
此时滑块的速度为
滑块停下所用时间
滑块从轻放上传送带至停下,所用的时间为
B错误;
C.滑块与传送带达到共速时的位移
传送带的位移
滑块与传送带的相对位移是
可知此时滑块在传送带上留下的划痕为28m。滑块开始做匀减速运动到停下运动的位移
传送带与滑块达到共速后到停下运动的位移
此时滑块与传送带的相对位移是
可知此时滑块与传送带相对位移的大小8m产生的划痕与前面的划痕重叠,划痕取最大值,则有滑块在传送带上留下的划痕为28m,C正确;
D.全程滑块与传送带间的相对位移大小为
滑块与传送带间产生的热量为
D错误。
故选AC。
14.(1),方向沿斜面向下,,方向沿斜面向上.;(2);(3)
【详解】(1)A第一次碰挡板前,系统相对静止,之间无摩擦。碰后,对B,有
方向沿斜面向上;
碰后,对A,有
方向沿斜面向下;
(2)第一次碰前系统加速度为
第一次碰时系统速度为
第一次碰后,沿斜面向上减速再向下加速,沿向下减速,直至共速后再一同沿斜面向下加速。第一次碰后,A沿斜面上滑的距离为
第一次碰后,设经时间共速,共速时速度大小为v。有
可得
第一次碰后,A沿斜面上滑至AB共速时的位移为x,有
A第二次与挡板碰时速度为。共速后至第二次碰,有
可得
第二次碰后,A沿斜面上滑的距离为
从开始到第三次碰,的总路程为
(3)最后静止于斜面底部。设相对下滑位移为,由系统功能关系,有:
可得
故板长条件为
15.(1)1.5m/s;1.5m/s;(2)1.2m;(3)0.6m
【详解】(1)由于A与B之间的动摩擦因数及A与斜面间动摩擦因数均不大于,则在BC相碰前,AB均相对斜面静止,小球在由释放到碰B过程中,根据动能定理
解得
BC碰撞过程,根据动量守恒和能量守恒可得
解得小球C与滑块B碰后瞬间各自的速度
,
(2)BC碰后,对ABC分别根据牛顿第二定律
假设C再次碰到B之前,AB尚未共速,根据位移关系有
解得
此时A的速度
B的速度
显然假设不成立;在C再次碰到B之前,AB发生向下的共速,在BC碰后到AB共速过程
解得
,
此后由于,则AB相对静止,因此要使小球C再次碰到滑块B之前B未能滑出A下端,则木板A的长度最少为
(3)AB发生向下的共速时滑块B与小球C相距
16.(1);(2);(3)不能与B再次相碰
【详解】(1)对A、B整体,从静止到撤去拉力,由动量定理得
所以有
(2)B、C碰撞前后动量守恒,机械能守恒
所以
,
(3)A、C达共速为,有
可得
v=4m/s
对C,由牛顿第二定律有
联立得
ac=5m/s²,x=1.2m=l,t₁=0.4s
此时C刚好与挡板P发生弹性碰撞,以大小v=4m/s原速率返回,向左减速,加速度大小仍为。此后,A、C动量守恒且总动量为零,最后若C不与B相碰则A、C同时停下。
B、C碰后,对B
可得
B从碰后到停下共需时间
此时B距挡板P的距离为
在B停下来时,C的速度
发生的位移
即在B停下前,B、C一直在靠近,并且没有相碰。C从与P相碰到停下发生的位移
因,故最后C不能与B再次相碰。
17.(1)10m;(2)m
【详解】(1)在煤块与传送带共速前,对煤块,由牛顿第二定律有
可得煤块的加速度大小
煤块运动时间
煤块运动的位移
煤块与传送带共速后,对煤块,由牛顿第二定律有
可得煤块的加速度大小
煤块速度减为零所用的时间间
煤块运动的位移
则AB之间的距离
(2)在煤块与传送带共速前,传送带运动的位移
传送带上痕迹长度
煤块与传送带共速后,对煤块上滑的过程,传送带的位移大小为
产生的划痕长度为
该过程中由于传送带的速度始终大于煤块的速度,因此产生的划痕与共速前的划痕重叠,此时有2m的划痕在煤块之前,有2m的划痕在煤块之后,设煤块从传送带顶端滑到底端所用时间为,则有
解得
该过程中传送带的位移
该过程中传送带运动方向与煤块运动方向相反,煤块之后的2m划痕随着煤块的下滑被覆盖,因此总的划痕长度为
18.(1)5.5s;(2)8.8m;(3)
【详解】(1)煤块在水平部分的运动时,由牛顿第二定律
可得煤块运动的加速度
煤块从静止加速到与传送带共速的距离为
故煤块在水平部分先加速,后匀速运动,加速时间的时间为
匀速运动的时间
在倾斜传送带上,由于
故煤块在斜传送带上做加速运动,由牛顿第二定律
可得煤块在倾斜传送带上的加速度为
根据匀加速运动的位移与时间的关系有
解得
或(舍去)
故煤块从a运动到c的时间
(2)煤块在水平传送带的相对位移为
煤块在倾斜传送带的相对位移为
由于与是重复痕迹,故煤块在传送带上留下的黑色痕迹长度为8.8m。
(3)煤块在水平传送带的摩擦生热
其中
解得
煤块在倾斜传送带的摩擦生热
其中
解得
故
19.(1);(2)
【详解】(1)根据题意,设物块A放上去瞬间绳子的拉力为,由牛顿定律,对物块A有
对物块B有
解得
,
(2)根据(1)分析可知,物块A在传送带上做匀加速直线运动,设加速到与传送带共速的时间为,则有
运动的距离为
由于物块A与传送带间的最大静摩擦力
可知,物块A与传送带共速后,一起匀速到右端,运动时间为
此时绳子的拉力为
设物块A从传送带左端运动到右端过程中传送带对物块A的水平方向冲量为,对物块A,由动量定理有
竖直方向的冲量为
总冲量为
即物块A从传送带左端运动到右端过程中传送带对物块A的冲量大小。
20.(1);(2);(3);(4)
【详解】(1)对小滑块b,由牛顿第二定律得
由运动学公式得
联立解得
(2)小滑块b滑上木板后,假设小滑块a与木板一起以相同的加速度向左做匀加速直线运动.对小滑块a,由牛顿第二定律得
解得
对小滑块a与木板整体,由牛顿第二定律得
解得
假设成立,因此小滑块a与木板一起以相同的加速度向左做匀加速直线运动,则
(3)设小滑块b与小滑块a碰前瞬间小滑块b的速度大小为,则
解得
(4)设碰后瞬间小滑块a、b的速度大小分别为,则
解得
小滑块b与小滑块a碰后,两者速度交换,小滑块b与木板速度相同,一起以相同的加速度向左做匀加速直线运动.
设三者相对静止后,共同速度为,由动量守恒定律和能量守恒定律得
联立解得
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