备考2024届高考物理一轮复习讲义第六章机械能专题十动力学和能量观点的综合应用题型2传送带模型

这是一份备考2024届高考物理一轮复习讲义第六章机械能专题十动力学和能量观点的综合应用题型2传送带模型，共3页。试卷主要包含了传送带问题的两个角度，功能关系分析，4N，Gx＝mgsinθ＝6N等内容，欢迎下载使用。

2.功能关系分析
（1）功能关系分析：W＝ΔEk＋ΔEp＋Q.
（2）对W和Q的理解：
①传送带做的功：W＝Fx传.
②产生的内能：Q＝Ffx相对.
研透高考 明确方向
3.[水平传送带]如图所示，传送带在电动机带动下，始终以速率v做匀速运动，现将质量为m的某物块由静止释放在水平传送带的左端，传送带足够长，物块与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，对于物块从由静止释放到相对传送带静止这一过程，下列说法正确的是（ B ）
A.物块做匀速直线运动
B.所用时间为vμg
C.因摩擦产生的热量为mv2
D.电动机多做的功等于12mv2
解析 物块由静止释放在传送带上时，传送带会给物块一个向右的摩擦力f，促使
物块向右做匀加速直线运动，则有f＝ma＝μmg，解得a＝μg，故A错误；物块最终和
传送带相对静止，即和传送带共速，所用时间为t＝vμg，故B正确；期间传送带运动
的位移为s＝vt，可知传送带克服摩擦力所做的功为Wf＝fs＝μmgvt＝mv2，物块获得
的动能为Ek＝12mv2，可得因摩擦产生的热量为Q＝Wf-Ek＝12mv2，故C错误；电动机
多做的功转化为物块的动能和系统内能，W＝Ek＋Q＝mv2，故D错误.
4.[倾斜传送带]经过近年来的高速发展，我国已经成为快递业大国.如图，两平台之间用长为20m的传送带相接，两平台竖直高度差为12m.传送带沿顺时针匀速运动，其速度的大小v可以由驱动系统根据需要设定.质量m＝1kg的货物（可视为质点），以初速度v0＝10m/s自左侧平台滑上传送带，忽略速度方向变化瞬间带来的速度大小变化.货物与传送带间的动摩擦因数μ＝0.8，重力加速度取g＝10m/s2，116≈11.
（1）若v＝3.8m/s，求货物通过传送带所需的时间.（保留1位小数）
（2）求货物到达右侧平台时所能达到的最大速度大小.
（保留整数）
（3）若传送带以某一速度运行，货物滑上传送带后某时刻传送带速度突然变为零，之后货物恰好到达右侧平台.求当传送带速度变为零时，货物与右侧平台的距离.（保留1位小数）
答案 （1）4.9s （2）11m/s （3）见解析
解析 （1）设传送带与水平面夹角为θ，对货物受力分析有，f货＝μmgcsθ＝6.4N，Gx＝mgsinθ＝6N
当v＝3.8m/s，货物先减速，货物所受合外力F合＝Gx＋f货＝ma1，a1＝12.4m/s2
货物减速到3.8m/s，所用时间为t1，a1＝Δvt1，得t1＝0.5s
x1＝v0＋v2·t1，货物向上滑动的位移x1＝3.45m，之后货物随传送带做匀速运动，匀速运动的位移x2＝L－x1，x2＝16.55m
匀速运动的时间t2＝x2v≈4.4s，总时间约为t＝t1＋t2＝4.9s
（2）若货物到达右侧平台速度最大，则滑动摩擦力做正功，由动能定理有f货·L－mgh＝12mvmax2－12mv02，解得vmax≈11m/s
（3）①若货物初速度与传送带速度不相等，则货物在传送带上应先加速，后减速到0，设传送带速度为0时，货物与右侧平台的距离为s，由动能定理有
f货·（L－s）－f货·s－mgh＝0－12mv02，得s≈4.5m
②若货物初速度与传送带速度相等，则货物在传送带上先匀速运动，当传送带速度减为零后货物做匀减速直线运动，当货物滑上右侧平台时，速度恰好减为零，有v02＝2a1s'，解得s'≈4.0m.
动力学角度
首先要正确分析物体的运动过程，做好受力分析，然后利用运动学公式结合牛顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移，找出物体和传送带之间的位移关系
能量角度
求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解