高考物理專題復(fù)習(xí)滑塊與傳送帶相互作用模型研究

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載20XX年高考專題復(fù)習(xí)：滑塊與傳送帶相互作用模型研究滑塊與傳送帶相互作用的滑動(dòng)摩擦力，是參與改變滑塊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的重要原因之一。其大小遵從滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算公式， 與滑塊相對傳送帶的速度無關(guān)， 其方向取決于與傳送帶的相對運(yùn)動(dòng)方向， 滑動(dòng)摩擦力的方向改變， 將引起滑塊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)折， 這樣同一物理環(huán)境可能同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)物理過程。因此這類命題，往往具有相當(dāng)難度。滑塊與傳送帶等速的時(shí)刻，是相對運(yùn)動(dòng)方向及滑動(dòng)摩擦力方向改變的時(shí)刻，也是滑塊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)折的臨界點(diǎn)。按滑塊與傳送帶的初始狀態(tài)，分以下幾種情況討論。一、滑塊初速為0，傳送帶勻速運(yùn)動(dòng) 例 1如圖所示，長為 L 的傳送帶 AB始終保持速度為

2、v0C的水平向右的速度運(yùn)動(dòng)。今將一與皮帶間動(dòng)摩擦因數(shù)為 的AB滑塊 C，輕放到 A 端，求 C 由 A 運(yùn)動(dòng)到 B 的時(shí)間 tAB解析：“輕放”的含意指初速為零，滑塊C 所受滑動(dòng)摩擦力方向向右，在此力作用下C向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，如果傳送帶夠長，當(dāng)C 與傳送帶速度相等時(shí)，它們之間的滑動(dòng)摩擦力消失，之后一起勻速運(yùn)動(dòng)，如果傳送帶較短，C 可能由 A 一直加速到 B ?；瑝K C 的加速度為，設(shè)它能加速到為時(shí)向前運(yùn)動(dòng)的距離為。若，C 由 A 一直加速到B，由。若，C由A加速到用時(shí)，前進(jìn)的距離距離內(nèi)以速度勻速運(yùn)動(dòng)C由 A 運(yùn)動(dòng)到 B 的時(shí)間。 例 2如圖所示， 傾角為 的傳送帶，以的恒定速度按圖示方向勻速運(yùn)

3、動(dòng)。已知傳送帶上下兩端相距L今將一與傳送帶間動(dòng)A摩擦因數(shù)為 的滑塊 A 輕放于傳送帶上端，求A 從上端運(yùn)動(dòng)到下端的時(shí)間 t。解析：當(dāng) A 的速度達(dá)到時(shí)是運(yùn)動(dòng)過程的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。 A 初始下滑的加速度若能加速到，下滑位移（對地）為。學(xué)習(xí)必備歡迎下載（1）若。A 從上端一直加速到下端。（2）若， A 下滑到速度為用時(shí)之后距離內(nèi)摩擦力方向變?yōu)檠匦泵嫦蛏稀Ｓ挚赡苡袃煞N情況。（a）若， A 達(dá)到后相對傳送帶停止滑動(dòng)，以速度勻速，總時(shí)間（b）若，A 達(dá)到后相對傳送帶向下滑，到達(dá)末端速度用時(shí)總時(shí)間二、滑塊初速為 0，傳送帶做勻變速運(yùn)動(dòng) 例 3將一個(gè)粉筆頭輕放在以2m/s 的恒定速度運(yùn)動(dòng)在足夠長CB的水平傳送帶上后

4、， 傳送帶上留下一條長度為4m 的劃線。 若使A該傳送帶仍以 2m/s 的初速改做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小恒為1.5m/s2，且在傳送帶開始做勻減速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，將另一粉筆頭 （與傳送帶的動(dòng)摩擦因數(shù)和第一個(gè)相同）輕放在傳送帶上，該粉筆頭在傳送帶上能留下一條多長的劃線？解析：在同一 v-t 坐標(biāo)圖上作出兩次劃線粉筆頭及傳送帶的v速度圖象，如圖所示。第一次劃線。傳送帶勻速，粉筆頭勻加速運(yùn)動(dòng)， AB 和 OB 分別代表它們的速度圖線。速度相等時(shí)（Bv0傳送帶點(diǎn)），劃線結(jié)束，圖中的面積代表第一次劃線長度v1粉筆頭t0t1 t2 t3學(xué)習(xí)必備歡迎下載，即 B 點(diǎn)坐標(biāo)為（ 4，2），粉筆頭的加速度。第二次劃線

5、分兩個(gè)AE 代表傳送帶的速度圖線，它的加速度為可算出E點(diǎn)坐標(biāo)為（4/3 ， 0）。 OC 代表第一階段粉筆頭的速度圖線，C 點(diǎn)表示二者速度相同，即 C 點(diǎn)坐標(biāo)為（ 1， 0.5）該階段粉筆頭相對傳送帶向后劃線，劃線長度。等速后，粉筆頭超前，所受滑動(dòng)摩擦力反向，開始減速運(yùn)動(dòng)，由于傳送帶先減速到0，所以后來粉筆頭一直勻減速至靜止。 CF 代表它在第二階段的速度圖線。可求出F 點(diǎn)坐標(biāo)為（ 2，0）此階段粉筆頭相對傳送帶向前劃線，長度?？梢姺酃P頭相對傳送帶先向后劃線1m，又折回向前劃線1/6m，所以粉筆頭在傳送帶動(dòng)能留下1m 長的劃線。三、傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)，滑塊初速與傳送帶同向 例 4如圖所示， AB

6、是一段位于豎直平面內(nèi)的光滑軌道，高度為h，末端 B 處的切線方向水平。一個(gè)質(zhì)量為 m 的小物體 P 從軌道頂端 A 處由靜止釋A放，滑到 B 端后飛出，落到地面上的C 點(diǎn)，軌跡如圖中虛線BC 所示。已知它落地時(shí)相對于 B 點(diǎn)的水平位移 OC= l。現(xiàn)在軌道下方緊貼 B 點(diǎn)安一水平傳送帶， 傳送帶的右端與 B 距離為 l/2。當(dāng)傳送帶靜止時(shí)， 讓 P 再次從 A 點(diǎn)由靜止釋放， 它離開軌道并在傳送帶上滑行后從右端水平飛出，仍然落在地面的 C 點(diǎn)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)傳送帶以速度v 勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)（其它條件不變）。P 的落點(diǎn)為 D。不計(jì)空氣阻力。（ 1）求 P 與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù) 。（ 2）求出

7、 O、D 間距離 S 隨速度 v 變化函數(shù)關(guān)系式解析：這是一道滑塊平拋與傳送帶結(jié)合起來的綜合題。（BC1）沒有傳送帶時(shí)，物體離開 B 點(diǎn)作平拋運(yùn)動(dòng)。當(dāng) B 點(diǎn)下方的傳送帶靜止時(shí)，物體離開傳送帶右端作平拋運(yùn)動(dòng)，時(shí)間仍為t，有由以上各式得由動(dòng)能定理，物體在傳送帶動(dòng)滑動(dòng)時(shí)，有。（2）當(dāng)傳送帶的速度時(shí)，物體將會(huì)在傳送帶上作一段勻變速運(yùn)動(dòng)。若尚未到達(dá)傳送帶右端，速度即與傳送帶速度相同，此后物體將做勻速運(yùn)動(dòng)，而后以速度v 離開傳學(xué)習(xí)必備歡迎下載送帶。 v 的最大值為物體在傳送帶動(dòng)一直加速而達(dá)到的速度。把 代入得若。物體將以離開傳送帶，得O、D 距離S=當(dāng)，即時(shí)，物體從傳送帶飛出的速度為v，綜合上述結(jié)果S

8、隨 v 變化的函數(shù)關(guān)系式求解本題的關(guān)鍵是分析清楚物體離開傳送帶的兩個(gè)極值速度：在傳送帶上一直勻減速至右端的最小速度，及在傳送帶上一直勻加速至右端的最大速度。以此把傳送帶速度v 劃分為三段。才能正確得出S 隨 v 的函數(shù)關(guān)系式。四、傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)，滑塊初速與傳送帶速度方向相反 例 5如圖所示，一水平方向足夠長的傳送帶以恒定的速度沿順時(shí)針方向傳動(dòng)，傳送帶右端一與傳送帶等高的光滑水平面。一物體以恒定的速率沿直線向左滑向傳送帶后，經(jīng)過一段時(shí)間又返回光滑水平面，速率為。則下列說法正確的是：A、只有=時(shí)才有=B、若>，則=C、若<，則=學(xué)習(xí)必備歡迎下載D、 不管多大，總有=解析：滑塊向左運(yùn)動(dòng)時(shí)所受滑動(dòng)摩擦力必然是向右。返回時(shí)開始階段滑塊速