(最新优质)高一物理专题十四 ：传送带与板块中的能量(附解析)
(完整)高中物理必修一涉及到传送带问题解析(含练习解析)
涉及到传送带问题解析【学习目标】能用动力学观点分析解决多传送带问题【要点梳理】要点一、传送带问题的一般解法1.确立研究对象；2.受力分析和运动分析，逐一摩擦力f大小与方向的突变对运动的影响；⑴受力分析：F的突变发生在物体与传送带共速的时刻，可能出现f消失、变向或变为静摩擦力，要注意这个时刻。
⑵运动分析：注意参考系的选择，传送带模型中选地面为参考系；注意判断共速时刻并判断此后物体与带之间的f变化从而判定物体的受力情况，确定物体是匀速运动、匀加速运动还是匀减速运动；注意判断带的长度，临界之前是否滑出传送带。
⑶注意画图分析：准确画出受力分析图、运动草图、v-t图像。
3.由准确受力分析、清楚的运动形式判断，再结合牛顿运动定律和运动学规律求解。
要点二、分析物体在传送带上如何运动的方法1、分析物体在传送带上如何运动和其它情况下分析物体如何运动方法完全一样，但是传送带上的物体受力情况和运动情况也有它自己的特点。
具体方法是:（1）分析物体的受力情况在传送带上的物体主要是分析它是否受到摩擦力、它受到的摩擦力的大小和方向如何、是静摩擦力还是滑动摩擦力。
在受力分析时，正确的理解物体相对于传送带的运动方向，也就是弄清楚站在传送带上看物体向哪个方向运动是至关重要的！因为是否存在物体与传送带的相对运动、相对运动的方向决定着物体是否受到摩擦力和摩擦力的方向。
（2）明确物体运动的初速度分析传送带上物体的初速度时，不但要分析物体对地的初速度的大小和方向，同时要重视分析物体相对于传送带的初速度的大小和方向，这样才能明确物体受到摩擦力的方向和它对地的运动情况。
（3）弄清速度方向和物体所受合力方向之间的关系物体对地的初速度和合外力的方向相同时，做加速运动，相反时做减速运动；同理，物体相对于传送带的初速度与合外力方向相同时，相对做加速运动，方向相反时做减速运动。
2、常见的几种初始情况和运动情况分析（1）物体对地初速度为零，传送带匀速运动，（也就是将物体由静止放在运动的传送带上）物体的受力情况和运动情况如图1所示：其中V是传送带的速度，V10是物体相对于传送带的初速度，f是物体受到的滑动摩擦力，V20是物体对地运动初速度。
新人教版高中物理必考解析传送带模型课件 (共25张PPT)
此后,煤块与传送带运动速度相同,相对于传送带不再滑动,不再
产生新的痕迹.
设在煤块的速度从0增加到v0的整个过程中,传送带和煤块移动
的距离分别为s0和s,有
s0=
1 2
a0t
2
v0t＇
,
传送带上留下的黑色痕迹的长度
s=
v2 0
2a
L =s0-s
由以上各式得 L=
v 0
2
(a0
g )
2a0 g
左，即煤块将向右做加速度大小为μg的匀减速直线运动。 V—t图像如图 7所示。
V
V0
B
带
A
煤
煤
O
C
D
t
图7
由分析可知，此模型中有两个相对位移
Ⅰ、令两者达到相同速度历时t则
μgt=V0-a0t 在时间t内两者的位移分别为 煤块相X对煤1传= 送12 带gt 2向，左的X带相1=对V位0t移- 大12 a小0 t 2（图
3、传送带水平向右做始速度为V0， 加速度大小为a0的匀减速直线运动。
（1）若a0≤μg，对煤块进行分析可知，煤块起始速度小于 传送带的速度，相对传送带向左运动，受到传送带对其水 平向右的滑动摩擦力，因此，煤块起始向右做始速度为0， 加速度为μg的匀加速直线运动。当速度增加到V0时，煤块 加速度a的可能取值范围0≤a≤μg，与传送带的加速度a0有 交集，则两者将保持相对静止，以相同的加速度a0向右做 匀减速直线运动。V—t图像如图6所示。
X = X - X = 相2 煤2
带2
g(a0 g)V02 2a0 (g a0 )2
Ⅲ、由分析可知，煤块在传送带 上前后留下的痕迹有一部分重合， 即痕迹长度取X煤1 与X煤2与中较 大的值。
高中物理必修一 涉及到传送带问题解析 (含练习解析)
涉及到传送带问题解析【学习目标】能用动力学观点分析解决多传送带问题【要点梳理】要点一、传送带问题的一般解法1.确立研究对象；2.受力分析和运动分析，逐一摩擦力f大小与方向的突变对运动的影响；⑴受力分析：F的突变发生在物体与传送带共速的时刻，可能出现f消失、变向或变为静摩擦力，要注意这个时刻。
⑵运动分析：注意参考系的选择，传送带模型中选地面为参考系；注意判断共速时刻并判断此后物体与带之间的f变化从而判定物体的受力情况，确定物体是匀速运动、匀加速运动还是匀减速运动；注意判断带的长度，临界之前是否滑出传送带。
⑶注意画图分析：准确画出受力分析图、运动草图、v-t图像。
3.由准确受力分析、清楚的运动形式判断，再结合牛顿运动定律和运动学规律求解。
要点二、分析物体在传送带上如何运动的方法1、分析物体在传送带上如何运动和其它情况下分析物体如何运动方法完全一样，但是传送带上的物体受力情况和运动情况也有它自己的特点。
具体方法是:（1）分析物体的受力情况在传送带上的物体主要是分析它是否受到摩擦力、它受到的摩擦力的大小和方向如何、是静摩擦力还是滑动摩擦力。
在受力分析时，正确的理解物体相对于传送带的运动方向，也就是弄清楚站在传送带上看物体向哪个方向运动是至关重要的！因为是否存在物体与传送带的相对运动、相对运动的方向决定着物体是否受到摩擦力和摩擦力的方向。
（2）明确物体运动的初速度分析传送带上物体的初速度时，不但要分析物体对地的初速度的大小和方向，同时要重视分析物体相对于传送带的初速度的大小和方向，这样才能明确物体受到摩擦力的方向和它对地的运动情况。
（3）弄清速度方向和物体所受合力方向之间的关系物体对地的初速度和合外力的方向相同时，做加速运动，相反时做减速运动；同理，物体相对于传送带的初速度与合外力方向相同时，相对做加速运动，方向相反时做减速运动。
2、常见的几种初始情况和运动情况分析（1）物体对地初速度为零，传送带匀速运动，（也就是将物体由静止放在运动的传送带上）物体的受力情况和运动情况如图1所示：其中V是传送带的速度，V10是物体相对于传送带的初速度，f是物体受到的滑动摩擦力，V20是物体对地运动初速度。
人教版高中物理必修1精品课件 第4章 运动和力的关系 专题提升8 传送带模型 板块模型
(2)若长木板足够长且不固定,则经过多长时间小滑块与长木板的速度相等?
求此时间内小滑块运动的位移大小。
(2)长木板在水平方向只受向右的滑动摩擦力Ff',且Ff'=Ff=μmg=0.4 N
由牛顿第二定律可得Ff'=m0a2
解得a2=2 m/s2
设经过时间t,两者速度相同,则有
v0+a1t=a2t
4.(板块模型问题)(2023福建南平高一期末)如图所示,质量相等的A、B静止
叠放于光滑水平面上,某时刻起,对A施加一与时间成正比的水平外力F,即
F=kt,已知常数k,A、B之间的最大静摩擦力为Ffm,且最大静摩擦力等于滑
动摩擦力,B足够长。则从开始施加F作用至A、B发生相对滑动的时间t为
( D)
fm
fm
A. 2
B.
3fm
C.
2
2fm
D.
1 2 3 4
对点演练
2.如图所示,光滑的水平面上有一质量m0=0.2 kg的长木板,另一质量m=0.1
kg的小滑块以v0=2.4 m/s的水平初速度从长木板的左端滑上长木板(此时
开始计时)。已知小滑块与长木板间的动摩擦因数μ=0.4,重力加速度g取
10 m/s2。
(1)若长木板长l=0.7 m且固定在水平面上,求小滑块从长木板上滑离时的
D.若地面与A的动摩擦因数是0.2,当F=24 N时,A的加速度为2 m/s2
解析 若地面是光滑的,设 A、B 未发生相对运动,则由牛顿第二定律有 a 共
= + ,aAmax= =4
m/s2,当 a 共<aAmax,即 0<F<24 N 时,A、B 一起运
高中物理传送带模型(最新)
高中物理传送带模型1．设问的角度(1)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．(2)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．2．功能关系分析(1)传送带克服摩擦力做的功：W＝F f x传；(2)系统产生的内能：Q＝F f x相对．(3)功能关系分析：W＝ΔE k＋ΔE p＋Q.一、水平传送带：情景图示滑块可能的运动情况情景1⑴可能一直加速⑵可能先加速后匀速情景2 ⑴vv=，一直匀速⑵vv>，一直减速或先减速后匀速⑶vv<，一直加速或先加速后匀速情景3 ⑴传送带较短，一直减速到左端⑵传送带足够长，滑块还要被传回右端：①vv>，返回时速度为v②vv<，返回时速度为v二、倾斜传送带：情景图示滑块可能的运动情况情景1 ⑴可能一直加速⑵可能先加速后匀速⑶可能从左端滑落情景2 ⑴可能一直加速⑵可能先加速后匀速⑶可能先以1a加速，后以2a加速情景3 ⑴可能一直加速⑵可能一直匀速⑶可能先加速后匀速⑷可能先减速后匀速⑸可能先以1a加速，后以2a加速情景4 ⑴可能一直加速⑵可能一直减速⑶可能先减速到0，后反向加速例1(多选)如图所示为某建筑工地所用的水平放置的运输带，在电动机的带动下运输带始终以恒定的速度v0＝1 m/s顺时针传动．建筑工人将质量m＝2 kg的建筑材料静止地放到运输带的最左端，同时建筑工人以v0＝1 m/s的速度向右匀速运动．已知建筑材料与运输带之间的动摩擦因数为μ＝0.1，运输带的长度为L＝2 m，重力加速度大小为g＝10 m/s2.以下说法正确的是()A．建筑工人比建筑材料早到右端0.5 sB．建筑材料在运输带上一直做匀加速直线运动C．因运输建筑材料电动机多消耗的能量为1 JD．运输带对建筑材料做的功为1 J答案AD解析 建筑工人匀速运动到右端，所需时间t 1＝Lv 0＝2 s ，假设建筑材料先加速再匀速运动，加速时的加速度大小为a ＝μg ＝1 m/s 2，加速的时间为t 2＝v 0a ＝1 s ，加速运动的位移为x 1＝v 02t 2＝0.5 m<L ，假设成立，因此建筑材料先加速运动再匀速运动，匀速运动的时间为t 3＝L －x 1v 0＝1.5 s ，因此建筑工人比建筑材料早到达右端的时间为Δt ＝t 3＋t 2－t 1＝0.5 s ，A 正确，B 错误；建筑材料与运输带在加速阶段摩擦生热，该过程中运输带的位移为x 2＝v 0t 2＝1 m ，则因摩擦而生成的热量为Q ＝μmg (x 2－x 1)＝1 J ，由动能定理可知，运输带对建筑材料做的功为W ＝12m v 02＝1 J ，则因运输建筑材料电动机多消耗的能量为2 J ，C 错误，D 正确．例2 如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角θ＝30°，传送带在电动机的带动下，始终保持v 0＝2 m/s 的速率运行，现把一质量为m ＝10 kg 的工件(可视为质点)轻轻放在传送带的底端，经过时间t ＝1.9 s ，工件被传送到h ＝1.5 m 的高处，g 取10 m/s 2，求：(1)工件与传送带间的动摩擦因数； (2)电动机由于传送工件多消耗的电能． 答案 (1)32(2)230 J 解析 (1)由题图可知，传送带长x ＝hsin θ＝3 m 工件速度达到v 0前，做匀加速运动，有x 1＝v 02t 1工件速度达到v 0后，做匀速运动， 有x －x 1＝v 0(t －t 1)联立解得加速运动的时间t 1＝0.8 s 加速运动的位移x 1＝0.8 m 所以加速度大小a ＝v 0t 1＝2.5 m/s 2由牛顿第二定律有μmg cos θ－mg sin θ＝ma 解得μ＝32. (2)由能量守恒定律知，电动机多消耗的电能用于增加工件的动能、势能以及克服传送带与工件之间发生相对位移时摩擦力做功产生的热量． 在时间t 1内，传送带运动的位移 x 传＝v 0t 1＝1.6 m在时间t 1内，工件相对传送带的位移 x 相＝x 传－x 1＝0.8 m在时间t 1内，摩擦产生的热量 Q ＝μmg cos θ·x 相＝60 J最终工件获得的动能E k ＝12m v 02＝20 J工件增加的势能E p ＝mgh ＝150 J 电动机多消耗的电能 E ＝Q ＋E k ＋E p ＝230 J.例3如图所示，绷紧的传送带，始终以2 m/s 的速度匀速斜向上运行，传送带与水平方向间的夹角︒=30θ. 现把质量为10 kg 的工件轻轻地放在传送带底端P 处，由传送带传送至顶端Q 处．已知P 、Q 之间的距离为4 m ，工件与传送带间的动摩擦因数23=μ，取2/10s m g = (1)通过计算说明工件在传送带上做什么运动；(2)求工件从P 点运动到Q 点所用的时间．答案：⑴工件先以2/5.2s m 的加速度匀加速运动0.8m ，之后匀速；⑵时间s t t t 4.221=+=例4如图甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v 1运行．初速度大小为v 2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．若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的v －t 图象(以地面为参考系)如图乙所示．已知v 2>v 1，则( )A ．t 2时刻，小物块离A 处的距离达到最大B ．t 2时刻，小物块相对传送带滑动的距离最大C ．0～t 2时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左D ．0～t 3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用 答案：B例5如图所示，水平地面上有一长L ＝2 m 、质量M ＝1 kg 的长板，其右端上方有一固定挡板．质量m ＝2 kg 的小滑块从长板的左端以v 0＝6 m/s 的初速度向右运动，同时长板在水平拉力F 作用下以v ＝2 m/s 的速度向右匀速运动，滑块与挡板相碰后速度为0，长板继续匀速运动，直到长板与滑块分离．已知长板与地面间的动摩擦因数μ1＝0.4，滑块与长板间的动摩擦因数μ2＝0.5，重力加速度g 取10 m/s 2.求：(1)滑块从长板的左端运动至挡板处的过程，长板的位移x ； (2)滑块碰到挡板前，水平拉力大小F ；(3)滑块从长板的左端运动至与长板分离的过程，系统因摩擦产生的热量Q . 答案 (1)0.8 m (2)2 N (3)48 J 解析 (1)滑块在板上做匀减速运动， a ＝μ2mg m ＝μ2g解得：a ＝5 m/s 2根据运动学公式得：L ＝v 0t －12at 2解得t ＝0.4 s (t ＝2.0 s 舍去)碰到挡板前滑块速度v 1＝v 0－at ＝4 m/s>2 m/s ，说明滑块一直匀减速 板移动的位移x ＝v t ＝0.8 m (2)对板受力分析如图所示，有：F ＋F f2＝F f1其中F f1＝μ1(M ＋m )g ＝12 N ，F f2＝μ2mg ＝10 N 解得：F ＝2 N(3)法一：滑块与挡板碰撞前，滑块与长板因摩擦产生的热量： Q 1＝F f2·(L －x ) ＝μ2mg (L －x )＝12 J滑块与挡板碰撞后，滑块与长板因摩擦产生的热量：Q 2＝μ2mg (L －x )＝12 J 整个过程中，长板与地面因摩擦产生的热量： Q 3＝μ1(M ＋m )g ·L ＝24 J 所以，系统因摩擦产生的热量： Q ＝Q 1＋Q 2＋Q 3＝48 J法二：滑块与挡板碰撞前，木板受到的拉力为F 1＝2 N (第二问可知) F 1做功为W 1＝F 1x ＝2×0.8＝1.6 J 滑块与挡板碰撞后，木板受到的拉力为：F2＝F f1＋F f2＝μ1(M＋m)g＋μ2mg＝22 NF2做功为W2＝F2(L－x)＝22×1.2 J＝26.4 J 碰到挡板前滑块速度v1＝v0－at＝4 m/s滑块动能变化：ΔE k＝20 J所以系统因摩擦产生的热量：Q＝W1＋W2＋ΔE k＝48 J.。
高中物理模块五功与能考点7.4传送带模型能量分析
考点7.4 传送带模型能量分析问题传送带模型能量分析的问题主要包括以下两个核心问题传送带模型能量分析的问题主要包括以下两个核心问题(1)(1)摩擦系统内摩擦热的计算：依据摩擦系统内摩擦热的计算：依据Q ＝F f ·x 相对，找出摩擦力与相对路程大小即可。
要注意的问题是公式中的x 相对并不是指的是相对位移大小。
特别是相对往返运动中，x 相对为多过程相对位移大小之和。
位移大小之和。
(2)(2)由于传送物体而多消耗的电能：一般而言，有两种思路：由于传送物体而多消耗的电能：一般而言，有两种思路：由于传送物体而多消耗的电能：一般而言，有两种思路：①运用能量守恒，多消耗的电能等于系统能量的增加的能量。
以倾斜向上运动传送带传送物体为例，多消耗的电能k E E E Q=∆+∆+重摩擦②运用功能关系，传送带克服阻力做的功等于消耗的电能E fS =传【例题】如图所示，传送带始终保持v ＝3 m/s 的速度顺时针运动，一个质量为m ＝1.0 kg ，初，初速度为零的小物体放在传送带的左端，若物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.150.15，传送带左，传送带左右两端距离为x ＝4.5 m(g ＝10 m/s 2)．(1)(1)求物体从左端到右端的时间；求物体从左端到右端的时间；求物体从左端到右端的时间；(2)(2)求物体从左端到右端的过程中产生的内能；求物体从左端到右端的过程中产生的内能；求物体从左端到右端的过程中产生的内能；(3)(3)设带轮由电动机带动，求为了使物体从传送带左端运动到右端而多消耗的电能．设带轮由电动机带动，求为了使物体从传送带左端运动到右端而多消耗的电能．设带轮由电动机带动，求为了使物体从传送带左端运动到右端而多消耗的电能． 【解析】(1)(1)滑动摩擦力产生的加速度为滑动摩擦力产生的加速度为a ＝μg ＝0.15×10 m/s2＝1.5 m/s 2所以速度达到3 m/s 的时间为t 1＝v a ＝31.5s ＝2 s2 s 内物体发生的位移为x 1＝12at 21＝3 m<4.5 m所以物体先加速后匀速到达另一端．t 2＝x －x 1v＝0.5 s ，总时间为，总时间为t ＝t 1＋t 2＝2.5 s. (2)(2)物体与传送带之间的相对位移为物体与传送带之间的相对位移为Δx ＝vt 1－x 1＝3 m ，所以产生的热量为，所以产生的热量为，所以产生的热量为 Q ＝μmg Δx ＝0.15×1×10×3 J＝4.5 J.(3)(3)解法解法1：物体在传送带上滑行时皮带受到向右的摩擦力和电动机的牵引力做匀速直线运动．故摩擦力对传送带做功与电动机做的功动．故摩擦力对传送带做功与电动机做的功((电动机多消耗的电能电动机多消耗的电能))大小相等．大小相等． 故ΔE 电＝μmgx 2＝μmgvt ＝9 J， 解法2：电动机多消耗的电能等于物体的动能的增加量与产生的内能之和，故有：电动机多消耗的电能等于物体的动能的增加量与产生的内能之和，故有 ΔE 电＝Q ＋12mv 2＝9 J.【答案】(1)2.5 s (2)4.5 J (3)9 J 1.1.足够长的传送带以速度v 匀速传动，一质量为m的小物体A 由静止轻放于传送带上，若小物体与传送带之间的动摩擦因数为μ，如图所示，当物体与传送带相对静止时，转化为内能的能量为当物体与传送带相对静止时，转化为内能的能量为( ( ( D D D ) )2.2.A ．mv 2B ．2mv 2C.14mv 2D.12mv 23.3. (多选多选))如图所示，在匀速转动的电动机带动下，足够长的水平传送带以恒定速率v 1匀速向右运动，一质量为m 的滑块从传送带右端以水平向左的速率v 2(v 2＞v 1)滑上传送带，最后滑块返回传送带的右端．关于这一过程的下列判断，正确的有块返回传送带的右端．关于这一过程的下列判断，正确的有( ( ( ABD ABD ABD ) )A.A. 滑块返回传送带右端的速率为v 1B.B.此过程中传送带对滑块做功为12mv 21－12mv 22C.C. 此过程中电动机对传送带做功为12mv 21－12mv 22D.D.此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量为12m (v 1＋v 2)2 4.4. 如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行，将一个物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端．下列说法正确的是达传送带顶端．下列说法正确的是( ( ( C C C ) )A.A. 第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功B.B. 第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加C.C. 第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加D.D. 物体从底端到顶端全过程机械能的增加等于全过程物体与传送带间的摩擦生热 5.5.如图所示，甲、乙两种粗糙面不同的传送带，倾斜于水平地面放置，以同样恒定速率v 向上运动．现将一质量为m 的小物体的小物体((视为质点视为质点))轻轻放在A 处，小物体在甲传送带上到达B 处时恰好达到传送带的速率v ；在乙传送带上到达离B 竖直高度为h 的C 处时达到传送带的速率v .已知B 处离地面的高度皆为H .则在小物体从A 到B 的过程中的过程中( ( ( C C C ) )A.A. 两种传送带与小物体之间的动摩擦因数相同两种传送带与小物体之间的动摩擦因数相同B.B.将小物体传送到B 处，两种传送带消耗的电能相等能相等 C.C. 两种传送带对小物体做功相等两种传送带对小物体做功相等D.D.将小物体传送到B 处，两种系统产生的热量相等相等6.6.如图所示，传送带与水平面之间的夹角为θ＝30°，其上A 、B 两点间的距离为x ＝5 m ，传送带在电动机的带动下以，传送带在电动机的带动下以v ＝1 m/s 的速度匀速运动，现将一质量为m ＝10 kg 的小物体的小物体((可视为质点可视为质点))轻放在传送带的A 点，已知小物体与传送带之间的动摩擦因数为μ＝32，在传送带将小物体从A 点传送到B 点的过程中，(g 取10 m/s 2)求：求：(1)(1) 传送带对小物体做的功；传送带对小物体做的功； (2)(2)电动机做的功．电动机做的功．【答案】【答案】 (1)255 J (2)270 J7.7. 如图所示，与水平面夹角θ＝30°的倾斜传送带始终绷紧，传送带下端A 点与上端B 点间的距离L ＝4 m ，传送带以恒定的速率，传送带以恒定的速率v ＝2 m/s 向上运动现将一质量为1 kg 的物体无初速度地放于A 处，已知物体与传送带间的动摩擦因数μ＝32，取g ＝10 m/s 2，求：，求： (1)(1) 物体从A 运动到B 共需多长时间？共需多长时间？ (2)(2) 电动机因传送该物体多消耗的电能电动机因传送该物体多消耗的电能. . 【答案】【答案】(1)2.4 s (1)2.4 s(2)28 J8.8. 如图所示，倾角为30°的光滑斜面的下端有一水平传送带，传送带正以6 m/s 的速度运动，运动方向如图所示．一个质量为2 kg 的物体的物体((物体可以视为质点物体可以视为质点))，从h ＝3.2 m高处由静止沿斜面下滑，物体经过A 点时，不管是从斜面到传送带还是从传送带到斜面，都不计其动能损失．物体与传送带间的动摩擦因数为0.50.5，物体向左最多能滑到传送带左右两端，物体向左最多能滑到传送带左右两端AB 的中点处，重力加速度g ＝10 m/s 2，则：，则：(1)(1) 物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要多长时间？物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要多长时间？ (2)(2) 传送带左右两端A 、B 间的距离l 至少为多少？至少为多少？(3)(3) 物体与传送带组成的系统在完成一次来回滑行过程中产生的摩擦热为多少？物体与传送带组成的系统在完成一次来回滑行过程中产生的摩擦热为多少？ 【答案】【答案】 (1)1.6 s (1)1.6 s (2)12.8 m(2)12.8 m (3)196 J9.9.如图所示，在大型超市的仓库中，要利用皮带运输机将货物由平台D 运送到高为h ＝2.5 m 的平台C 上．为了便于运输，仓储员在平台D 与皮带间放了一个14圆周的光滑轨道ab ，轨道半径为R ＝0.8 m ，轨道最低点与皮带接触，轨道最低点与皮带接触良好．已知皮带和水平面间的夹角为θ＝37°，皮带和货物间的动摩擦因数为μ＝0.750.75，，运输机的皮带以v 0＝1 m/s 1 m/s的速度沿顺时针方向匀速运动的速度沿顺时针方向匀速运动的速度沿顺时针方向匀速运动((皮带和轮子之间不打滑皮带和轮子之间不打滑))．现仓储员将质量为m ＝200 kg 的货物放于轨道的a 端(g ＝10 m/s 2)．求：．求： (1)(1) 货物到达圆轨道最低点b 时对轨道的压力；时对轨道的压力； (2)(2)货物沿皮带向上滑行多远才能相对皮带静止；止； (3)(3)皮带将货物由A 运送到B 需对货物做多少功．【答案】【答案】(1)6(1)6(1)6××103N (2)0.625 m (3)3 500 J10.10.如图所示，x 轴与水平传送带重合，轴与水平传送带重合，坐标原点坐标原点O 在传送带的左端，传送带长L ＝8 m ，匀速运动的速度，匀速运动的速度v 0＝5 m/s.一质量一质量m ＝1 kg的小物块轻轻放在传送带上x P ＝2 m 的P 点，小物块随传送带运动到Q 点后冲上光滑斜面且刚好到达N 点(小物块到达N 点后被收集，不再下滑不再下滑))．若小物块经过Q 处无机械能损失，小物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.50.5，重力加速度，重力加速度g ＝10 m/s 2. (1)(1) 求N 点的纵坐标；点的纵坐标；(2)(2) 求小物块在传送带上运动产生的热量；求小物块在传送带上运动产生的热量；(3)(3)若将小物块轻轻放在传送带上的某些位置，最终均能沿光滑斜面越过纵坐标y M ＝0.5 m 的M 点，求这些位置的横坐标范围．点，求这些位置的横坐标范围． 【答案】【答案】 (1)1.25 m (1)1.25 m (2)12.5 J (2)12.5 J (3)0(3)0≤≤x ＜7 m11.11.一质量为M ＝2 kg 2 kg的小物块随足够长的水平传送带一起运的小物块随足够长的水平传送带一起运动，被一水平向左飞来的子弹击中，子弹从物块中穿过，如图5甲所示，地面观察者记录了小物块被击穿后的速度随时间的变化关系，如图乙所示(图中取向右运动的方向为正方向)，已知传送带的速度保持不变，g 取10 m/s 2. (1)(1) 指出传送带的速度v 的方向及大小，说明理由．的方向及大小，说明理由． (2)(2) 计算物块与传送带间的动摩擦因数．计算物块与传送带间的动摩擦因数．(3)(3)计算物块对传送带总共做了多少功？系统有多少能量转化为内能？为内能？【答案】【答案】(1)2 m/s (1)2 m/s ，方向向右，方向向右，方向向右 理由见解析理由见解析 (2)0.2 (3)－24 J 36 J12.12. 如图为某生产流水线工作原理示意图如图为某生产流水线工作原理示意图..足够长的工作平台上有一小孔A ，一定长度的操作板(厚度可忽略不计厚度可忽略不计))静止于小孔的左侧，某时刻开始，零件静止于小孔的左侧，某时刻开始，零件((可视为质点可视为质点))无初速度地放上操作板的中点，同时操作板在电动机带动下向右做匀加速直线运动，直至运动到A 孔的右侧(忽略小孔对操作板运动的影响忽略小孔对操作板运动的影响))，最终零件运动到A 孔时速度恰好为零，并由A 孔下落进入下一道工序入下一道工序..已知零件与操作板间的动摩擦因数μ1＝0.050.05，零件与工作台间的动摩擦因，零件与工作台间的动摩擦因数μ2＝0.0250.025，不计操作板与工作台间的摩擦，不计操作板与工作台间的摩擦重力加速度g ＝10 m/s 2求：求： (1)(1) 操作板做匀加速直线运动的加速度大小；操作板做匀加速直线运动的加速度大小；(2)(2) 若操作板长L ＝2 m ，质量M ＝3 kg kg，零件的质量，零件的质量m ＝0.5 kg kg，则操作板从，则操作板从A 孔左侧完全运动到右侧的过程中，电动机至少做多少功？运动到右侧的过程中，电动机至少做多少功？【答案】【答案】(1)2 m/s (1)2 m/s2 (2)12.33 J13.13.飞机场上运送行李的装置为一水平放置的环形传送带，传送带的总质量为M ，其俯视图如图所示，现开启电动机，传送带达到稳定运行的速度v 后，将行李依次轻轻放到传送带上，若有n 件质量均为m 的行李需通过传送带运送给旅客．假设在转弯处行李与传送带无相对滑动，忽略皮带轮、电动机损失的能量．求从电动机开启到运送完行李需要消耗的电能为多少？多少？【答案】 12Mv 2＋nmv 2。
高中物理【传送带模型和板块模型】
专题课7传送带模型和板块模型题型一传送带模型1．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去，有水平传送带和倾斜传送带两种基本模型。
2．分析流程3．注意问题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同时，物体所受的摩擦力有可能发生突变。
如图所示，水平传送带两端相距x＝8 m，工件与传送带间的动摩擦因数μ＝0.6，工件滑上A端时速度v A＝10 m/s，设工件到达B端时的速度为v B。
(g 取10 m/s2)(1)若传送带静止不动，求v B的大小；(2)若传送带顺时针转动，工件还能到达B端吗？若不能，说明理由；若能，求到达B点的速度v B′的大小；(3)若传送带以v＝13 m/s逆时针匀速转动，求物块在传送带上划痕的长度。
[解析](1)根据牛顿第二定律可知加速度大小μmg＝ma则a ＝μg ＝6 m/s 2且v 2A －v 2B ＝2ax ，故v B ＝2 m/s 。
(2)能，当传送带顺时针转动时，工件受力不变，其加速度不发生变化，仍然始终减速，故工件到达B 端的速度v B ′＝v B ＝2 m/s 。
(3)物体速度达到13 m/s 时所用时间为t 1＝v －v A a ＝0.5 s运动的位移为x 1＝v A t 1＋12at 21＝5.75 m传送带的位移x 2＝v t ＝6.5 m此后工件与传送带相对静止，所以划痕的长度x ＝x 2－x 1＝0.75 m 。
[答案] (1)2 m/s (2)能 2 m/s (3)0.75 m如图所示，传送带与地面的夹角θ＝37°，A 、B 两端间距L ＝16 m ，传送带以速度v ＝10 m/s 沿顺时针方向运动，物体质量m ＝1 kg 无初速度地放置于A 端，它与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，sin 37°＝0.6，g 取10 m/s 2，试求：(1)物体由A 端运动到B 端的时间；(2)物体与传送带共速前的相对位移。
新教材2023年高中物理 第4章 专题强化7 动力学中的传送带模型和板块模型课件 新人教版必修第一册
(A)
A．4 m/s C．2 m/s
B．3 m/s D．8 m/s
解析：根据牛顿第二定律得，木块的加速度 a1＝μmmg＝μg＝0.2×10 m/s2＝2 m/s2，木板的加速度 a2＝μMmg＝0.2×1 10 m/s2＝2 m/s2，设木块的 最大初速度为 v，根据速度时间公式有 v－a1t＝a2t，解得 t＝a1＋v a2＝v4， 根据位移关系有 vt－12a1t2－12a2t2＝L，代入数据解得 v＝4 m/s。
2．(2022·全国高三专题练习)如图所示，平板车静止在水平面上，
物块放在平板车的右端，现让平板车以a1＝6 m/s2的加速度做匀加速运 动，运动2 s后以2 s末的速度做匀速直线运动，最终物块相对于平板车静
止在平板车的左端，已知物块与平板车上表面的动摩擦因数为0.4，重力
加速度g＝10 m/s2，不计物块的大小，则平板车的长度为
2．会分析解决动力学问题中的板块问题。
课内互动探究
探究 情景导入
动力学中的传送带问题
传送带被广泛地应用于机场和火车站，如图所示为倾斜传送带装置 示意图，传送带足够长，木箱M在静止的传送带上以速度v匀速下滑， 某时刻传送带突然顺时针以速度v1启动，则传送带启动后木箱M做何种 运动？
提示：木箱M在静止的传送带上以速度v匀速下滑，受力平衡，说明 滑动摩擦力向上，大小等于重力下滑分力；传送带启动后，木箱相对传 送带下滑，受沿传送带向上滑动摩擦力，大小不变，仍然平衡重力下滑 分力，所以木箱继续匀速下滑。
3．如图所示，物块在静止的足够长的传送带上以速度v0匀速下滑 时，传送带突然启动，方向如图中箭头所示，在传送带的速度由零逐渐
增加到2v0后匀速运动的过程中，下列分析正确的是 A．物块下滑的速度不变
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专题十四传送带与板块中的能量学科素养部分一.核心素养聚焦考点一科学思维——传送带中的能量问题例题1．如图所示，水平传送带长为s，以速度v始终保持匀速运动，把质量为m的货物放到A点，货物与皮带间的动摩擦因素为μ。
当货物从A点运动到B点的过程中，摩擦力对货物做的功可能是（）A．等于12mv2B．小于12mv2C．大于μmgs D．小于μmgs【答案】ABD【解析】货物在传送带上相对地面的运动可能先加速后匀速，也可能一直加速而货物的最终速度小于v，故摩擦力对货物做的功可能等于12mv2，可能小于12mv2，可能等于μmgs，可能小于μmgs，故选A、B、D.例题２．如图所示，足够长的传送带以恒定速率沿顺时针方向运转。
现将一个物体轻轻放在传送带底端，物体第一阶段被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段匀速运动到传送带顶端．则下列说法中正确的是（）A．第一阶段和第二阶段摩擦力对物体都做正功B ．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量C ．第二阶段摩擦力对物体做的功等于第二阶段物体机械能的增加量D ．两个阶段摩擦力对物体所做的功等于物体机械能的减少量 【答案】AC【解析】两阶段中摩擦力方向都是沿传送带向上的，与速度方向相同，A 正确；两阶段中都是除了摩擦力外还有重力对物体做功，而由动能定理知合外力所做功才等于物体动能的变化量，B 错误；除了重力外只有摩擦力对物体做功，由功能原理知C 正确；两阶段中摩擦力都做正功，机械能在整个过程中一直是增加的，D 错误。
例题３．如下图所示，浅色传送带A 、B 两端距离L ＝24m ，以速度v 0=8m/s 逆时针匀速转动，并且传送带与水平面的夹角为θ＝30°,现将一质量为m =2kg 的煤块轻放在传送带的A 端，煤块与传送带间动摩擦因数g 取10m/s 2，则下列叙述正确的是A ．煤块从A 端运动到B 端所经历时间为3s B ．煤块从A 端运动到B 端重力的瞬时功率为240WC ．煤块从A 端运动到B 端留下的黑色痕迹为4mD ．煤块从A 端运动到B 端因摩擦产生的热量为24J 【答案】AC【解析】煤块刚放上传送带时的加速度大小为：22130303030510/8/mgsin mgcos a gsin gcos s m s m μμ︒+︒=︒+︒==＝，则煤块速度达到与传送μ=带共速所需的时间为s a v t 1101==，这段时间内的位移m a v x 42121==。
之后煤块所受摩擦力反向，加速度变为22/2cos sin s m g g a =-=θμθ，则由22220121t a t v x x +=-解得s t 22=，故煤块从A 运动B 所经历时间为t=t 1+t 2=3s,A 正确。
煤块到B 端时的速度v B =v 0+a 2t 2=12m/s,则此时重力的功率为P=mgv B sinθ=120W,B 错误。
煤块相对于传送带先以v 0=8m/s 、a 1=8m/s 2向上减速运动到零，相对传送带位移ma v x 42121==∆向上，再相对传送带从静止以a 2=2m/s 2加速运动v=v B -v 0=4m/s,此过程中相对传送带的位移m a v x 42222==∆,方向向下，故黑色痕迹的长度为4m ，C 正确。
整个过程中产生的热量J x x mg Q 30)(cos 21=∆+∆⨯=θμ，故D 错误． 考点二.科学思维——板块中的能量问题例题４．如图所示，一质量M=0.2kg 的长木板静止在光滑的水平地面上，另一质量m=0.2kg 的小滑块，以V 0=1.2m/s 的速度从长木板的左端滑上长木板。
已知小滑块与长木板间的动摩擦因数μ1=0.4， g=10m/s 2, 问：（1）经过多少时间小滑块与长木板速度相等？（2）从小滑块滑上长木板，到小滑块与长木板相对静止，小滑块运动的距离为多少？（滑块始终没有滑离长木板）（3）整个过程中产生的热量为多少？ 【答案】（1）0.15s （2）0.135m （3）0.072J【解析】（1）分析m 的受力，由牛顿第二定律有．○1分析M 的受力，由牛顿第二定律有．○2211/4s m g mmga m ===μμ21/4s m Mmga M ==μ设经过时间t 两者速度相同．○3 ○4 且○5 代入数据，联解○3○4○5可得t=0.15s (2) 小滑块做匀减速运动．初速度为．（3）解法一：整个过程中木板的位移为m a V S MM045.02'2==木板与滑块间的相对位移为m S S S 09.0'=-=∆ 故整个过程中产生的热量为J J S mg Q 072.009.0102.04.01=⨯⨯⨯=∆=μ解法二：由能量守恒可知，整个过程中产生的热量系于系统损失的动能：J MV mV mV Q M m 72.02121212220=--=例题５．长为1.5m 的长木板B 静止放在水平冰面上，小物块A 以某一初速度从木板B 的左端滑上长木板B ，直到A 、B 的速度达到相同，此时A 、B 的速度为0.4m/s ，然后A 、B 又一起在水平冰面上滑行了8.0cm 后停下．若小物块A 可视为质点，它与长木板B 的质量相同都为2kg ，A 、B 间的动摩擦因数μ1=0.25．求：（取g =10m/s 2） （1）木块与冰面的动摩擦因数μ2． （2）全过程产生的总热量Q. 【答案】（1）0.10 （2）5.76J【解析】（1）A 、B 一起运动时，受冰面对它的滑动摩擦力，做匀减速运动，加速度t a V V m m -=0t a V M M =m M V V =s m t a V V m m /6.015.042.10=⨯-=-=m a V V S m t 135.0)4(22.16.022222=-⨯-=-=解得木板与冰面的动摩擦因数μ2=0.10（2）小物块A 受木板对它的滑动摩擦力，做匀减速运动，加速度a 1=μ1g =2.5m/s 2 小物块A 在木板上滑动，木块B 受小物块A 的滑动摩擦力和冰面的滑动摩擦力，做匀加速运动，有μ1mg －μ2(2m )g =ma 2 解得加速度a 2=0.50m/s 2设小物块滑上木板时的初速度为v 10，经时间t 后A 、B 的速度相同为v由长木板的运动得v =a 2t ，解得滑行时间 小物块滑上木板的初速度 v 10=v ＋a 1t =2.4m/s小物块A 在长木板B 上滑动的距离 AB 间产生热Q =μ1mg s=4.8J木板B 总位移为s =a t +0.08=0.24m则B 与冰面之间产生热量Q =μ2mg s =0.96J 总热量Q=Q + Q =5.76J（由能量守恒解得：总热量Q=m v 102/2=5.76J ，同样可以）二.学业质量测评选择题222 1.0m/s 2v a g sμ===20.8s vt a ==22120112110.96m 22s s s v t a t a t ∆=-=--=1∆∆2212222∆2121.如图所示,物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带,传送带以图示方向匀速运转,则传送带对物体做功情况可能是A．始终不做功B．先做负功后做正功C．先做正功后不做功D．先做负功后不做功【答案】ＡＣＤ【解析】若物体进入传送带时的速度v0<v时，物体受到传送带向右的摩擦力而加速，当传送带足够长时，物体速度增加到与传送带相同后摩擦力消失，对应于摩擦力先做正功后不做功，当传送带不是足够长时，物体一直在摩擦力作用下加速运动到传送带右端，对应于摩擦力一直做正功。
若v0＝v时物体与传送带间无相对运动趋势，物体与传送带间无摩擦力的作用，传送带对物体不做功。
若v0>v时，物体受到传送带向左的摩擦力而减速，当传送带足够长时，物体速度减小到与传送带相同后摩擦力消失，对应于摩擦力先做负功后不做功；当传送带不是足够长时，物体一直在摩擦力作用下减速运动到传送带右端，对应于摩擦力一直做负功，故ACD正确B错误。
２.如图所示，一足够长的木板在光滑水平面上以速度v向右匀速运动，现将质量为m的物体竖直向下轻轻地放置在木板上的右端，已知物体和木板之间的动摩擦因数为μ。
为保持木板的速度不变，须对木板施一水平向右的作用力F。
从物体放到木板上到它相对木板静止的过程中，木块与物体组成的系统产生的内能为A.mv24 B.mv22C．mv2D．2mv2【答案】B【解析】从物体放到木板上到它相对木板静止的过程中的相对位移大小为s相＝vt－v2t，v＝μgt, 则摩擦产生的热量为Q＝μmg·s相＝12mv2，故B正确。
3.如图所示为一种测定运动员体能的装置，运动员的质量为m1，绳的一端拴在腰间并沿水平方向跨过滑轮（不计滑轮质量及摩擦），绳的下端悬挂一个质量为m2的重物，人用力蹬传送带而人的重心不动，使传送带以速率v匀速向右运动。
下面说法中正确的是（）（A）绳子拉力对人做正功（B）人对传送带做正功（C）运动时间t后，运动员的体能消耗约为m2gvt（D）运动时间t后，运动员的体能消耗约为（m1+m2）gvt【答案】BC【解析】人的重心不变，绳子拉力作用点没有位移，故绳子拉力不做功，A错误。
绳对人有向右的拉力而静止，故传送带对人的摩擦力向左，由牛顿第三定律可知人对传送带的摩擦力方向向右，而传送带速度方向向右，故人对传送带做正功，B正确。
在时间t内，传送带位移S=vt，摩擦力大小F=m2g，故运动员克服摩擦力所做功即运动员体能消耗约为m2gvt，故C正确D错误。
４.传送带在工农业生产和日常生活中都有着广泛的应用。
如图甲所示，倾角为θ的传送带以恒定速率逆时针运动，现将m=2kg的货物放在传送带上的A点，货物与传送带的速度v 随时间t变化图像如图乙所示，整个过程皮带是绷紧的，货物经过1.2s到达传送带的B端。
已知重力加速度g=10m/s2，下列说法正确的是A.货物在0~0.2s内的加速度大小为1m/s2B.A 、B 两点间的距离为1.5mC.货物从A 运动到B 的过程中，货物与传送带间因摩擦产生的热量为2.4JD.货物从A 运动到B 的过程中，传送带对货物做的功为6.4J 【答案】AC【解析】由图线斜率可知A 正确。
AB 两点间距离等于货物在整个过程中通过的位移即货物的速度图线与时间所围图形的面积：m x 1.02.01211=⨯⨯=、m m x 5.112212=⨯+=，m x x x 6.121=+=，Ｂ错误。
由图知两阶段中货物运动的加速度21/5s m a =、22/1s m a =，由两阶段货物受力结合牛顿第二定律可得1sin ma f mg =+θ、2sin ma f mg =-θ，解得N a a m f 4)(2121=-=。