专题5(从传送带上物体的运动体会运动和力的关系)
运动与力的关系专题之传送带问题(典型例题分析+专项训练)附详细解析
牛顿第二定律的运用之传送带问题一、传送带水平放，传送带以一定的速度匀速转动，物体轻放在传送带一端，此时物体可能经历两个过程——匀加速运动和匀速运动。
【例题1】在民航和火车站可以看到用于对行李进行安全检查的水平传送带，当旅客把行李放到传送带上时，传送带对行李的摩擦力使行李开始运动，最后行李随传送带一起前进，设传送带匀速前进的速度为0.6m/s，质量为4.0kg的皮箱在传送带上相对滑动时，所受摩擦力为24N，那么，这个皮箱无初速地放在传送带上后，求：（1）经过多长时间才与皮带保持相对静止？（2）传送带上留下一条多长的摩擦痕迹？【答案】分析：（1）行李在传送带上先做匀加速直线运动，当速度达到传送带的速度，和传送带一起做匀速直线运动（2）传送带上对应于行李最初放置的一点通过的位移与行李做匀加速运动直至与传送带共同运动时间内通过的位移之差即是擦痕的长度解答：解：（1）设皮箱在传送带上相对运动时间为t，皮箱放上传送带后做初速度为零的匀加速直线运动，由牛顿运动定律：皮箱加速度：a==m/s2=6m/s2由v=at 得t==s=0.1s（2）到相对静止时，传送带带的位移为s1=vt=0.06m皮箱的位移s2==0.03m摩擦痕迹长L=s1--s2=0.03m（10分）所以，（1）经0.1s行李与传送带相对静止（2）摩擦痕迹长0.0.03m二、传送带斜放，与水平方向的夹角为θ，将物体轻放在传送带的最低端，只要物体与传送带之间的滑动摩擦系数μ≥tanθ，那么物体就能被向上传送。
此时物体可能经历两个过程——匀加速运动和匀速运动。
【例题2】如图2—4所示，传送带与地面成夹角θ=37°，以10m/s的速度顺时针转动，在传送带下端轻轻地放一个质量m=0.5㎏的物体，它与传送带间的动摩擦因数μ=0.9，已知传送带从A→B的长度L=50m，则物体从A到B需要的时间为多少？解：物体放上传送带后，开始一段时间t1内做初速度为0的匀加速直线运动，对小物体受力分析如下图所示：可知，物体所受合力F合=f-Gsinθ又因为f=μN=μmgcosθ所以根据牛顿第二定律可得：此时物体的加速度a===m/s2=1.2m/s2当物体速度增加到10m/s时产生的位移x===41.67m因为x＜50m所以=8.33s所以物体速度增加到10m/s后，由于mgsinθ＜μmgcosθ，所以物体将以速度v做匀速直线运动故匀速运动的位移为50m-x，所用时间所以物体运动的总时间t=t1+t2=8.33+0.83s=9.16s答：物体从A到B所需要的时间为9.16s．三、传送带斜放，与水平方向的夹角为θ，将物体轻放在传送带的顶端，物体被向下传送。
传送带问题分析
传送带专题分析知识升华一、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。
（以下的说明中个字母的意义与此相同）物体必定在滑动摩擦力的作用下相对于地做初速度为零的匀加速直线运动。
其加速度由牛顿第二定律，求得；在一段时间内物体的速度小于传送带的速度，物体则相对于传送带向后做减速运动，如果传送带的长度足够长的话，最终物体与传送带相对静止，以传送带的速度V共同匀速运动。
（2）物体对地初速度不为零其大小是V20，且与V的方向相同，传送带以速度V匀速运动，（也就是物体冲到运动的传送带上）①若V20的方向与V 的方向相同且V20小于V，则物体的受力情况如图1所示完全相同，物体相对于地做初速度是V20的匀加速运动，直至与传送带达到共同速度匀速运动。
专题05 力的示意图的作图题(原卷版)
专题05 力的示意图的作图题1.涉及重力、弹力的作图问题①究竟画哪个物体所受力;②画物体哪个(些)力;③抓住“力的三要素”,会规范的作图。
2.运动和力作图的问题（1）摩擦力作图.找准摩擦力大小、方向和作用点是衡量作图正确与否的关键。
（2）平衡力作图。
掌握平衡力的特点是正确作图标准。
3.涉及浮力作图注意浮力方向是竖直向上。
【例题1】（2020四川广安）如图所示，一物体在水平地面上处于静止状态，请画出它的受力示意图｡【例题2】（2019福建）如图，悬挂在天花板下的电灯处于静止状态。
画出电灯的受力示意图。
【例题3】（2019江西）图中物块正水平向左滑动并压缩弹簧在O点画出物块水平方向受力示意图。
【例题4】（2020山东潍坊）如图所示，物体上系一细线，细线右端固定，物体静止在水中时细线恰好水平，请作出物体受力的示意图。
1．（2019湖南彬州）如图所示，用细线拉住的小球静止在水中，请画出小球所受重力的示意图（重心已画出）。
2.（2019贵州铜仁）一个物块沿着斜面向下运动，请你画出物块受到的重力和滑动摩擦力的示意图。
3．（2019贵州省黔东南州）如图所示，用弹簧测力计悬挂着物体静止在水中，请画出此时物体受到力的示意图。
4.（2019安徽）如图，用细线将小钢球悬挂起来。
让其在竖直平面内左右摆动。
忽略空气阻力，在图上画出小钢球摆动到B点时所受力的示意图。
5．（2019四川内江）如图所示，刻度尺静止在手指上，请画出刻度尺所受力的示意图。
6．（2019山东泰安）如图所示，小球悬挂在细线下来回摆动。
请作出小球在图示位置时，所受细线拉力F 和重力G的示意图。
7．（2019湖北随州）如图是一辆面包车，该车后轮为驱动轮，前轮为方向轮。
该车刚刚从静止起步处于加速阶段（不计空气阻力）。
画出该车所受重力、支持力、地面对前轮和后轮的摩擦力的示意图。
8.（2020湖北孝感）如图所示，放在水平地面上的小车B与弹簧相连，弹簧处于伸长状态，物体A与小车B均静止。
高中物理-专题练习-传送带问题
传送带问题目标：1、进一步理解应用牛顿运动定律。
2、掌握传送带上物体受力情况的分析。
3、掌握传送带上物体临界情况的分析。
方法梳理：1、传送带分类：水平传送带、倾斜传送带、类传送带；匀速传送带、变速传送带。
2、传送带的运动特点：有动力维持，运动情况往往不受其上物体的影响。
3、分析传送带问题同样要做到“受力分析、状态分析、过程分析。
4、注重两点分析：一是对物体初状态时所受滑动摩擦力方向的分析。
二是对物体在达到传送带的速度时摩擦力的有无及方向的分析。
水平匀速传送带：当物体达到传送带速度时，物体不受摩擦力而作匀速直线运动。
倾斜匀速传送带：当物体达到传送带速度时，物体相对传送带是否滑动，取决于下滑力与最大静摩擦力的关系（与斜面上物体能否静止相同）。
典型例题：例1.如图所示，一水平传送带AB以速度ʋ顺时针匀速转动，AB间的距离为L，现有一与传送带间动摩擦因数为μ的可视为质点的滑块。
（1）若将滑块由静止从A端释放，滑块经多长时间运动到B端？（2）若在A端将滑块以小于ʋ的初速度ʋ0射上传送带，求滑块从A到B的时间。
（3）若在A端将滑块以大于ʋ的初速度ʋ0射上传送带，求滑块从A到B的时间。
（4）若在B端将滑块以初速度ʋ0射上传送带，滑块能到达A端ʋ0需满足什么条件？且求出滑块到达A端的时间。
（ʋ0已知）A B（5）在上问中，若滑块不能到达A端，讨论滑块返回B端的速度及用时。
（6）自己设置一种情景，并给物理量赋值后求解。
例2.如图所示的倾斜传送带AB长为L，倾角为ϴ可视为质点的滑块与传送带之间的动摩擦因数为μ。
（1）若传送带以速度ʋ逆时针转动，滑块从B端由静止释放，讨论滑块从B到A的时间。
（2）若传送带以速度ʋ顺时针转动，滑块在A端由静止释放，讨论滑块到达B端的时间。
（3）自己设置一种情景，并给物理量赋值后求解。
A同步练习1. 如图所示，由理想电动机带动的传送带以速度v 保持水平方向的匀速运动，传送带把A 处的无初速放入的一个工件（其质量为m ）运送到B 处。
高中物理传送带问题(全面)讲解
一般分类：
1.水平传送带匀速运动
2.水平传送带变速运动 3.斜面形传送带 4.组合传送带
五、分类解析
（三）斜面形传送带 1.传送带匀速向上运动 （1）物体由顶端释放 （2）物体由底端释放 2.传送带匀速向下运动 （1）物体由顶端释放 （2）物体由底端释放
f L=1/2m(v02-v12)
传送带转动时，可能一直减速，也可能先加（减）速后匀速
运动，相对滑动的距离为s f s=1/2m(v02-v22)
s≤L
∴v2≥v1
例5、如图示，传送带与水平面夹角为370 ，并以 v=10m/s运行，在传送带的A端轻轻放一个小物体， 物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5， AB长16米， 求：以下两种情况下物体从A到B所用的时间.
v
30°
解: 设工件向上运动距离S 时，速度达到传送带的速 度v ，由动能定理可知
μmgS cos30°– mgS sin30°= 0－ 1/2 mv2
解得 S=0. 8m，说明工件未到达平台时，速度已达到 v ，
所以工件动能的增量为 △EK = 1/2 mv2=20J
工件重力势能增量为
△EP= mgh = 200J
答案：3 s
[解析] 由牛顿第二定律 μmgcos30°－mgsin30°＝ma 解得 a＝2.5 m/s2
货物匀加速运动的时间
t1＝va＝2 s
货物匀加速运动的位移
s1＝12at21＝12×2.5×22 m＝5 m 随后货物做匀速运动，运动位移 s2＝L－s1＝5 m 匀速运动时间 t2＝sv2＝1 s 运动的总时间 t＝t1＋t2＝3 s
A
B
专题05 机械能 高考物理经典问题妙解通解(解析版)
考点分类：考点分类见下表考点一非质点类机械能守恒问题像“液柱”“链条”“过山车”类物体，在其运动过程中将发生形变，其重心位置相对物体也发生变化，因此这类物体不能再视为质点来处理了．考点二与生产、生活相联系的能量守恒问题在新课程改革的形势下，高考命题加大了以生产、生活、科技为背景的试题比重，其中与生产、生活相联系的能量守恒问题尤其受到高考命题者青睐．考点三运用动能定理巧解往复运动问题在有些问题中物体的运动过程具有重复性、往返性，而在这一过程中，描述运动的物理量多数是变化的，而且重复的次数又往往是无限的或者难以确定，求解这类问题时若运用牛顿运动定律及运动学公式将非常繁琐，甚至无法解出．由于动能定理只关心物体的初末状态而不计运动过程的细节，所以用动能定理分析这类问题可使解题过程简化．考点四与滑轮有关的功和功率的计算典例精析★考点一：非质点类机械能守恒问题◆典例一：(一)“液柱”类问题如图所示，粗细均匀，两端开口的U 形管内装有同种液体、开始时两边液面高度差为h ，管中液柱总长度为4h ，后来让液体自由流动，当两液面高度相等时，右侧液面下降的速度为( )A.18gh B.16gh C.14gh D.12gh 【答案】A 【解析】◆典例二：“链条”类问题如图所示，AB 为光滑的水平面，BC 是倾角为α的足够长的光滑斜面，斜面体固定不动．AB 、BC 间用一小段光滑圆弧轨道相连．一条长为L 的均匀柔软链条开始时静止的放在ABC 面上，其一端D 至B 的距离为L －a.现自由释放链条，则：(1)链条下滑过程中，系统的机械能是否守恒？简述理由； (2)链条的D 端滑到B 点时，链条的速率为多大？ 【答案】(1)守恒 理由见解析 (2)gL－【解析】(1)链条在下滑过程中机械能守恒，因为斜面BC 和水平面AB 均光滑，链条下滑时只有重力做功，符合机械能守恒的条件．(2)设链条质量为m ，可以认为始、末状态的重力势能变化是由L －a 段下降引起的， 高度减少量h ＝⎝⎛⎭⎫a ＋L －a 2sinα＝L ＋a 2sinα◆典例三：“过山车”类问题如图所示，露天娱乐场空中列车是由许多节完全相同的车厢组成，列车先沿光滑水平轨道行驶，然后滑上一固定的半径为R 的空中圆形光滑轨道，若列车全长为L(L>2πR)，R 远大于一节车厢的长度和高度，那么列车在运行到圆形光滑轨道前的速度至少要多大，才能使整个列车安全通过固定的圆环轨道(车厢间的距离不计)．【答案】gR ⎝⎛⎭⎫1＋4πR L★考点二：与生产、生活相联系的能量守恒问题◆典例一：列车车厢间的摩擦缓冲装置如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图．图中①和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦．在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中( )A ．缓冲器的机械能守恒B ．摩擦力做功消耗机械能C ．垫板的动能全部转化为内能D ．弹簧的弹性势能全部转化为动能【答案】B【解析】在车厢相互撞击使弹簧压缩过程中，由于要克服摩擦力做功，且缓冲器所受合外力做功不为零，因此机械能不守恒，A项错误；克服摩擦力做功消耗机械能，B项正确；撞击以后垫板和车厢有相同的速度，因此动能并不为零，C项错误；压缩弹簧过程弹簧的弹性势能增加，并没有减小，D项错误．◆典例二：儿童乐园中的蹦床运动在儿童乐园的蹦床项目中，小孩在两根弹性绳和蹦床的协助下实现上下弹跳．如图所示，某次蹦床活动中小孩静止时处于O点，当其弹跳到最高点A后下落可将蹦床压到最低点B，小孩可看成质点，不计空气阻力，下列说法正确的是()A．从A运动到O，小孩重力势能减少量大于动能增加量B．从O运动到B，小孩动能减少量等于蹦床弹性势能增加量C．从A运动到B，小孩机械能减少量小于蹦床弹性势能增加量D．若从B返回到A，小孩机械能增加量等于蹦床弹性势能减少量【答案】A◆典例三：自动充电式电动车构建和谐型、节约型社会深得民心，节能器材遍布于生活的方方面面，自动充电式电动车就是很好的一例，电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接．当骑车者用力蹬车或电动车自动滑行时，电动车就可以连通发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来．现有某人骑车以5 kJ的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图直线a所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图曲线b 所示，则第二次向蓄电池所充的电能可接近( )A ．5 kJB ．4 kJC ．3 kJD ．2 kJ【答案】D◆典例四：飞机场上运送行李的传送带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？【答案】12Mv 2＋nmv 2【解析】设行李与传送带间的动摩擦因数为μ，则传送带与行李间由于摩擦产生的总热量 Q ＝nμmg Δx由运动学公式得Δx ＝x 传－x 行＝vt －vt 2＝vt2又a ＝μg 所以v ＝μgt 联立解得Q ＝12nmv 2由能量守恒得E ＝Q ＋12Mv 2＋n ×12mv 2所以电动机开启到运送完行李需消耗的电能为E ＝12Mv 2＋nmv 2.★考点三：斜面上圆周运动的临界问题◆典例一：往复次数可确定的情形1．如图所示，ABCD 是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC 的连接处都是一段与BC 相切的圆弧，BC 是水平的，其距离d ＝0.50 m ．盆边缘的高度为h ＝0.30 m ．在A 处放一个质量为m 的小物块并让其从静止开始下滑(图中小物块未画出)．已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC 面与小物块间的动摩擦因数为μ＝0.10.小物块在盆内来回滑动，最后停下来，则停的地点到B 的距离为( )A ．0.50 mB ．0.25 mC ．0.10 mD ．0【答案】D◆典例二：往复次数无法确定的情形2.如图所示，斜面的倾角为θ，质量为m 的滑块距挡板P 的距离为x0，滑块以初速度v0沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，滑块所受摩擦力小于重力沿斜面向下的分力．若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，则滑块经过的总路程是( )A.1μ⎝⎛⎭⎫v202gcosθ＋x0tanθ B.1μ⎝⎛⎭⎫v202gsinθ＋x0tanθ C.2μ⎝⎛⎭⎫v202gcosθ＋x0tanθ D.1μ⎝⎛⎭⎫v202gcosθ＋x0cotθ 【答案】A◆典例三：往复运动永不停止的情形3．如图所示，竖直固定放置的斜面DE 与一光滑的圆弧轨道ABC 相连，C 为切点，圆弧轨道的半径为R ，斜面的倾角为θ.现有一质量为m 的滑块从D 点无初速下滑，滑块可在斜面和圆弧轨道之间做往复运动，已知圆弧轨道的圆心O 与A 、D 在同一水平面上，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，求：(1)滑块第一次滑至左侧弧上时距A 点的最小高度差h ； (2)滑块在斜面上能通过的最大路程s. 【答案】(1)μRcosθtanθ (2)Rμ【解析】(1)滑块从D 到达左侧最高点F 经历DC 、CB 、BF 三个过程，现以DF 整个过程为研究过程，运用动能定理得：mgh －μmgcosθ·R tanθ＝0，解得h ＝μRcosθtanθ. (2)通过分析可知，滑块最终至C 点的速度为0时对应在斜面上的总路程最大，由动能定理得：mgRcosθ－μmgcosθ·s ＝0， 解得：s ＝Rμ.★考点四 万有引力定律与几何知识的结合◆典例一：滑轮两侧细绳平行(1)不计摩擦和滑轮质量时，滑轮两侧细绳拉力大小相等． (2)通过定滑轮连接的两物体，位移大小相等．(3)通过动滑轮拉动物体时，注意物体与力的作用点的位移、速度、作用力间的大小关系．如图所示，质量为M 、长度为L 的木板放在光滑的水平地面上，在木板的右端放置质量为m 的小木块，用一根不可伸长的轻绳通过光滑的定滑轮分别与木块、木板连接，木块与木板间的动摩擦因数为μ，开始时木块和木板静止，现用水平向右的拉力F 作用在木板上，将木块拉向木板左端的过程中，拉力至少做功为( )A ．2μmgL B.12μmgL C ．μ(M ＋m)gL D ．μmgL【答案】D◆典例二：滑轮两侧细绳不平行对于通过动滑轮拉物体，当拉力F 的方向与物体的位移方向不同时，拉力F 做的功可用如下两种思路求解： (1)用W ＝Flcosα求，其中l 为力F 作用点的位移，α为F 与l 之间的夹角． (2)用两段细绳拉力分别所做功的代数和求解．一木块前端有一滑轮，绳的一端系在右方固定处，水平穿过滑轮，另一端用恒力F 拉住，保持两股绳之间的夹角θ不变，如图所示，当用力F 拉绳使木块前进s 时，力F 对木块做的功(不计绳重和滑轮摩擦)是( )A．Fscosθ B．Fs(1＋cosθ)C．2Fscosθ D．2Fs【答案】B【解析】1.(2018·南安高三检测)如图甲所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2 kg的物体在拉力F作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，由此可知()A．物体加速度大小为2 m/s2B．F的大小为21 NC ．4 s 末F 的功率为42 WD ．4 s 内F 的平均功率为42 W 【答案】C【解析】由题图乙可知，v-t 图象的斜率表示物体加速度的大小，即a ＝0.5 m/s2，由2F －mg ＝ma 可得：F ＝10.5 N ，A 、B 均错误；4 s 末F 的作用点的速度大小为vF ＝2v 物＝4 m/s ，故4 s 末F 的功率为P ＝FvF ＝42 W ，C 正确；4 s 内物体上升的高度h ＝4 m ，力F 的作用点的位移l ＝2h ＝8 m ，拉力F 所做的功W ＝Fl ＝84 J ，故平均功率P ＝Wt＝21 W ，D 错误．2.（2017·天津卷）“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一。
传送带问题专题讲解
传送带问题专题讲解传送带问题专题讲解知识特点传送带上随行物受力复杂，运动情况复杂，功能转换关系复杂。
基本方法解决传送带问题要特别注重物理过程的分析和理解，关键是分析传送带上随行物时一般以地面为参照系。
1、对物体受力情况进行正确的分析，分清摩擦力的方向、摩擦力的突变。
当传送带和随行物相对静止时，两者之间的摩擦力为恒定的静摩擦力或零；当两者由相对运动变为速度相等时，摩擦力往往会发生突变，即由滑动摩擦力变为静摩擦力或变为零，或者滑动摩擦力的方向发生改变。
2、对运动情况进行分析分清物体的运动过程，明确传送带的运转方向。
3、对功能转换关系进行分析，弄清能量的转换关系，明白摩擦力的做功情况，特别是物体与传送带间的相对位移。
一、基础练习【示例1】一水平传送带长度为20m,以2m / s的速度做匀速运动，已知某物体与传送带间动摩擦因数为0.1,则从把该物体由静止放到传送带的一端开始，到达另一端所需时间为多少？【讨论】1、在物体和传送带达到共同速度时物体的位移, 传送带的位移，物体和传送带的相对位移分别是多少？2、若物体质量m=2Kg,在物体和传送带达到共同速度的过程中传送带对物体所做的功，因摩擦而产生的热量分别是多少?情景变换一、当传送带不做匀速运动时【示例2】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口。
初始时，传送带与煤块都是静止的。
现让传送带以恒定的加速度ao开始运动，当其速度达到V0后，便以此速度做匀速运动。
经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动。
求此黑色痕迹的长度。
情景变换二、当传送带倾斜时【示例3】如图所示倾斜的传送带以一定的速度逆时针运转，现将一物体轻放在传送带的顶端，此后物体在向下运动的过程中。
A物体可能一直向下做匀加速运加速度不变B. 物体可能一直向下做匀速直运动C. 物体可能一直向下做匀加速运动，运动过程中加速度改变D. 物体可能先向下做加速运动，后做匀速运动情景变换三、与功和能知识的联系【示例4】、如图所示，电动机带着绷紧的传送带始终保持W，hv o=2m/s的速度运行，传送带与^^3 ....水平面间的夹角为30 ,现把一个质量为m=10kg 的工件轻放在传送带上，传送到h=2m的平台上，已知工件与传送带之间的动摩擦因数为」=，3 /2,除此之外，不计其它损耗。
重难点07传送带问题专题高一物理题组法突破重难点(人教版2019必修第一册)(解析版)
人教版新教材高中物理必修第一册第四章运动和力的关系相对运动模型---传送带专题（题组分类训练）题组特训特训内容题组一物体初速为0的水平匀速传送带模型题组二物体初速与带速同、反向的水平匀速传送带模型题组三物体沿传送带下滑的倾斜匀速传送带模型题组四物体沿传送带上滑的倾斜匀速传送带模型题组五图像问题在传送带模型中的应用基础知识清单擦力和静摩擦力的转换、对地位移和二者间相对位移的区别，综合牛顿运动定律、运动学公式、功和能等知识，该题型按传送带设置可分为水平与倾斜两种；按转向可分为物、带同向和物、带反向两种；按转速是否变化可分为匀速和匀变速两种．水平传送带模型木块，若木块与传送带间的动摩擦因数为μ，则木块从左到右的运动时间可能是( ) A.Lv＋v2μgB.LvC.2LμgD.2Lv【答案】ACD【解析】若木块一直匀加速，则有L＝12μgt2，得t＝2Lμg，C正确；若到达传送带另一端时，速度恰好等于v，则有L＝v－t＝v2t，得t＝2Lv，D正确；若木块先匀加速经历时间t1，位移为x，再匀速经历时间t2，位移为L－x，则有v＝μgt1，2μgx＝v2，vt2＝L －x，从而得t＝t1＋t2＝Lv＋v2μg，A正确．2.如图所示，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μ.初始时，传送带与煤块都是静止的．现让传送带以恒定的加速度a0开始运动，当其速度达到v0后，便以此速度做匀速运动．经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动．求此黑色痕迹的长度．【答案】v20（a0－μg）2a0μg【解析】依题意知，传送带的加速度大于煤块的加速度，即a0>μg，由运动学公式不难求出，传送带达到匀速的时间为v 0a 0，煤块达到与传送带相对静止的时间为v 0μg， 根据以上分析，煤块与传送带的v －t 图象分别如图中直线OB 和折线OAB 所示．因v －t 图线和t 轴所围图形的面积表示位移，则△OAB 的面积即为二者间的相对位移，亦即黑色痕迹的长度L .3. (多选)如图所示，水平传送带A 、B 两端点相距x ＝4 m ，以v 0＝2 m/s 的速度(始终保持不变)顺时针运转．今将一小煤块(可视为质点)无初速度地轻放至A 点处，已知小煤块与传送带间的动摩擦因数为0.4, g 取 10 m/s 2.由于小煤块与传送带之间有相对滑动，会在传送带上留下划痕．则小煤块从A 运动到B 的过程中( )A ．小煤块从A 运动到B 的时间是2sB ．小煤块从A 运动到B 的时间是2.25 sC ．划痕长度是4 mD ．划痕长度是0.5 m【答案】BD【解析】小煤块刚放上传送带后，加速度a ＝μg ＝4 m/s 2，由v 0＝at 1可知，小煤块加速到与传送带同速的时间为t 1＝v 0a ＝0.5 s ，此时小煤块运动的位移x 1＝v 02t 1＝0.5 m ，而传送带的位移为x 2＝v 0t 1＝1 m ，故小煤块在传送带上的划痕长度为l ＝x 2－x 1＝0.5 m ，C 错误，D 正确；之后的x －x 1＝3.5 m ，小煤块匀速运动，故t 2＝x －x 1v 0＝1.75 s ，故小煤块从A 运动到B 的时间t ＝t 1＋t 2＝2.25 s ，A 错误，B 正确．4.如图甲为应用于机场和火车站的安全检查仪，用于对旅客的行李进行安全检查。
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从传送带上物体的运动体会运动和力的关系教学目标：学会分析物体受力与运动的联系。
从中体会运动和力的关系：①力是改变物体运动状态的原因。
②力是产生加速度的原因。
③运动不需要力来维持。
难点疑点：传送带与物体运动的牵制。
牛顿第二定律中a是物体对地加速度，运动学公式中S是物体对地的位移，这一点必须明确。
分析问题的思路：初始条件→相对运动→判断滑动摩擦力的大小和方向→分析出物体受的合外力和加速度大小和方向→由物体速度变化再分析相对运动来判断以后的受力及运动状态的改变。
例1、如图所示，当传送带静止时，物体从左端以速度v滑上传送带后，落到地面上的P点，若传送带随轮逆时针转动，仍让物体由左端以速度v滑上传送带，那么( )A、它仍落在P点B、它将落在P点左边C、它将落在P点右边D、无法判定落点分析与解：传送带的运动不受影响。
当传送带静止时，小物体的初速度v滑上传送带，相对于传送带右滑，受传送带向左、大小为f=μN=μmg的滑动摩擦力，其加速度a=μg，方向向左，因此物体向右减速至右轮边缘时速度为v抛，v抛=,其中s为传送带两轮间距，然后当传送带随轮逆时针转动时，小物体的相对运动、受力、加速度大小及方向、初始条件均未发生任何变化，而小物体对地位移也未变化，因此物体将仍落在P点，答案应选A。
由此题可作进一步探讨：又向：若上题传送带顺时针转动起来，再把物块以原来的速度v滑上传送带，则物体又会落在何处？物体的落点不仅与f=μmg有关，还与传送带转动速v传大小有关，现分析如下：(1)当v0＜v传时，即物体刚冲上传送带时，速度小于传送带运动速度，物体相对传送带向左运动，物体受传送带滑动摩擦力大小仍为f=μmg,但与原速度方向相同而做匀加速运动，则物体离开传送带速度v'一定大于v，由平抛知识知道物体应落于P点右边，答案应选C。
(2)当v0=v传时，即物体刚冲上传送带时正好与传送带速度大小方向都相同，与传送带之间没有相对滑动，不受传送带的摩擦力，而保持v做匀速直线运动，离开传送带时v'=v0＞v抛，则物体应落在P点右边，答案选C。
(3)当v0＞v传时，即物体滑上传送带时速度大于传送带速度，则物体受到方向与v相反，大小仍为f=μmg的滑动摩擦力作用而减速，其又分为两种情况：a.若v传＞v抛，即物体冲上传送带时速度大于传送带速度，但物体还未达到传送带右端时，先减速到v传而后保持v传速度匀速行至右端，物体将落在P点右边，答应选C。
b.若v传＜v抛，即物体滑上传送带时速度大于传送带速度，而物体一至减速到传送带右端，速度减为v抛，最终物体仍落在P点，答案应选A。
综上所有分析：物体的运动、传送带的运动都是独立的运动，两者并没有什么牵连，只是物体压在传送带上，由相对滑动使物块受滑动摩擦力，产生加速度而改变物体的运动状态。
例2、水平传送带以10m/s速度向左运行，在A端无初速度地放一质量为0.5kg的物块，它与传送带之间的动摩擦因数为0.5，传送带上A、B相距12m，则物块由A运动到B需要多长时间？(g取10m/s2)分析与解：物块放上传送带时初速度为零，相对于传送速向右运动，受滑动摩擦力向左，大小为f=μmg,物块加速度a=μg=5m/s2，方向向左，达到与传送带同样的速度需要时间t1==2s,物体在t1时间内的位移s1=at12 =10m,而后物块与传送带一起运动至B端。
解此题用以下几式： N=mg f=μNf=mas1=at12v0=at1s2=s-s1解得：t=2·2ss2=vt2t=t1+t2例3、一水平传送带两轮之间距离为20m，以2m/s的速度做匀速运动。
已知某小物体与传送带间的动摩擦因数为0.1，将该小物体沿传送带同样的方向以4m/s的初速度滑出，设传送带速率不受影响，则物体从左端运动到右端所需时间是多少？分析与解：小物体刚滑上传送带时的速度大于传送带的速度，物体相对于传送带向右滑动，受到向左的滑动摩擦力而向右减速运动。
当小物体速度减至传送带速度时，物体与传送带间没有相对运动，物体不受摩擦力而随传送带匀速运动。
解此题可用以下几式：f=μNN=mgf=mav=v0-at1v2-v02=-2as1解得：t=9ss2=s-s1s2=vt2t=t1+t2例4、如图所示，传送带与地面的倾角为37°，以10m/s的速率逆时针转动，在传送带上方轻轻静放一质量为0.5kg的物块，它与传送带间的动摩擦因数为0.5，传送带两轮间距为16m，则物块从上端运动到下端所需时间为多少？(g取10m/s2)分析与解：小物块刚放上传送带时相对传送带后滑，它受到传送带向前的滑动摩擦力而加速向下运动，当物体加速到与传送带速度相等瞬间不受摩擦力，此时加速度a=gsin θ，而后其速度超过传送带，受到向后的滑动摩擦力，继续加速走完后半段。
解此题可由以下几式： a 1=g(sin θ+μcos θ) a 2=g(sin θ-μcos θ) v 0=a 1t 1v 02=2a 1s 1 解得t=2s s=s 1+s 2s 2=v 0t 2+a 2t 22 t=t 1+t 2例5、如图所示，半径为r=20cm 的两圆柱A 和B ，靠电动机带动按同方向均以8rad/s 的角速度匀速转动，两圆柱的转动轴互相平行且在同一平面内，转动方向图中已标出，质量均匀的木棒放置其上，重心起始恰在B 的上方，棒和圆柱体间的动摩擦因数为0.16，图中s=1.6m ，L ＞2m ，重力加速度取10m/s 2,从棒开始运动到重心恰在A 上方需要时间为多少？分析与解：木棒左移过程中受A 、B 两轮的摩擦力 f=fA +fB = μ(N A +N B )=μmg此时木棒的加速度 a==μg=1.6m/s 2A 、B 圆柱边缘的线速度v=r ω=0.2×8m/s=1.6m/s 木棒被加速到与圆柱边缘线速度相同的时间t 1==s=1s此过程中木棒与圆柱边缘有相对滑动，木棒向左位移s1=at12=0.8m而后木棒与圆柱边缘没有相对滑动，与圆柱体边缘一起向左匀速运动的位移s 2=s-s1=1.6-0.8m，再匀速至重心到A上的时间t2==s=0.5s ∴从棒开始运动到重心恰在A上方的时间为1.5s。
例6、将一粉笔头轻放在以2m/s的恒定速度运动的传送带上，传送带上留下一条长度为4m的划线(粉笔头只要相对于传送带运动就能划线)；若使该传送带改做匀减速运动，加速度为1.5m/s2，并且在传送带开始做匀减速运动的同时，将另一粉笔头轻放在传送带上，该粉笔头在传送带上能留下一条多长的划线？分析与解：(1)当传送带匀速运动时设粉笔头从放到传送带上到与传送带获得相同速度的时间为t，则v=at ∴t=此过程中粉笔头位移 S粉=at2=此过程中传送带位移 S带=vt=∴相对位移即划线长△S=S带-S粉=∴粉笔头在传送带上的加速度a=代入数据得：a==0.5m/s2即a=μg=0.5m/s2(2)当传送速匀减速运动时，a'=1.5m/s2设粉笔头加速、传送带减速到速度相等的时间为t1，此时速度为v，则对传送带：v=v0-a't1对粉笔头：v=at1∴v0-a't1=at1∴t1==s=1s 此时两者共同速度v=0.5m/s此过程中，粉笔头位移 S粉1=at12=0.25m传送带位移 S带1==m=1.25m 此过程中粉笔头相对传送带后滑距离即划线长△S1=S带1-S粉1=1.25-0.25=1m而后由于a＜a'粉笔头和传送带都减速，但粉笔头相对于传送带前滑，此时划线与前面的1m划线重合。
还知道，传送带比粉笔头先停。
从两者速度相等到传送带停止用时间t2带===s此过程中传送带位移S2带===m从两者速度相等到粉笔头停止用时间t2粉===1s此过程中粉笔头位移S2粉===0.25m从两者速度相等到两者不同时刻停下来，粉笔头相对于传送带前滑距离△S2=S2粉-S2带=0.25-=0.17m＜1m即后来划线没有重复完原来划线，因此此种情况下划线长仍为1m。
由以下分析可以得出结论：分析传送带上物体运动问题先由初始条件决定相对运动，分析物体所受摩擦力及其加速度的大小和方向，再由速度变化进而分析相对运动及受力，再来判断以后物体的运动。
其中“速度相等”是这类题解答过程中的转折点。
练习：1、如图，传送带两轮间距为L，传送带运动速度为v，今在其左端静止地放一个木块，设木块与传送带之间的动摩擦因数为μ，放上木块后传送带速率不受影响，则木块从左端运动到右端的时间为（）A、 B、+C、 D、2、如图示，两传送带轮间距离S=20m,按图示方向以速度v=2m/s匀速转动着。
在传送带左端沿与传送带转动方向相同的方向以1m/s的初速度滑上一小物体，已知小物体与传送带间动摩擦因数为0.1，求小物体从左端运动到右端所需时间？3、如图示，传送带与水平地面向的夹角为37°，以10m/s的速率匀速转动，在传送带上端轻放一质量为0.5kg的物块，它与传送带的动摩擦因数为0.5，传送带两轮间的距离高为16m，则物体从传送带上端滑到下端的时间有可能是A、1SB、2SC、3SD、4S=2m/s的速度顺时针匀速转动着。
现将4、如图示，水平传送带间距s=10m，以v一小物体无初速地轻放在传送带的左端，结果小物体运动到右端用时6S，为使此小物体用最短时间从左端运动到右端，问传送带的速度应为多大？5、如图示，距地面高度h=5m的平台边缘水平放置一两轮间距为d=6m的传=5m/s的初速度滑上传送带。
已知平台光滑，物送带，一小物块从平台边缘以v块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2，设传送带的转动速度为v'，且规定顺时针转动v'为正，逆时针转动v'为负。
试分析画出小物块离开传送带右边缘落地的水平距离S与v'的变化关系图线。
练习答案：1、BCD2、10.25S3、B、D4、2m/s5、。