2020年高考物理考點(diǎn)練習(xí)6.7與傳送帶相關(guān)的能量問題(提高篇)(解析版)

1、20202020 年高考物理 100100 考點(diǎn)最新模擬題千題精練第六部分機(jī)械能專題 6.76.7 與傳送帶相關(guān)的能量問題（提高篇）1. （12 分）（2019 湖北百校大聯(lián)考沖刺卷）如圖所示為某種游戲裝置的示意圖，水平導(dǎo)軌MN 和 PQ 分別與水平傳送帶左側(cè)和右側(cè)理想連接，豎直圓形軌道與PQ 相切于 Q。已知傳送帶長 L = 4.0m，且沿順時(shí)針方向以恒定速率 v= 3.0m/s 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)質(zhì)量均為m 的滑塊 B、C 靜止置于水平導(dǎo)軌 MN 上，它們之間有一處于原長的輕彈簧，且彈簧與B 連接但不與 C 連接。另一質(zhì)量也為 m 的滑塊 A 以初速度 V。沿 B、C 連線方向向 B 運(yùn)動(dòng)，A

2、 與 B 碰撞后粘合在一起，碰撞時(shí)間極短。若C 距離 N 足夠遠(yuǎn)，滑塊 C 脫離彈簧后以速度VC=2.0m/s 滑上傳送帶，并恰好停在 Q 點(diǎn)。已知滑塊 C 與傳送帶及 PQ 之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為 卩=0.20,裝置 其余部分均可視為光滑，重力加速度g 取 10m/s2。求：（1）PQ 的距離和 V0的大小；（2）已知豎直圓軌道半徑為 0.55m，若要使 C 不脫離豎直圓軌道，求 V0的范圍?！久麕熃馕觥浚?）設(shè) C 滑上傳送帶后一直加速 U， 解得:既口2屜亟J凰贄，所有 C 在傳送帶上一定先加速后勻速，滑上 PQ 的速度 v = 3m/s又因?yàn)榍『猛Ｔ?Q 點(diǎn)，則有:.解得L-A 與 B

3、碰撞：接下來 AB 整體壓縮彈簧后彈簧恢復(fù)原長時(shí)，c 脫離彈簧，這個(gè)過程有：*聯(lián)立方程可解得：:（2）要使 C 不脫離圓軌道，有兩種情況，一是最多恰能到達(dá)圓心等高處，二是至少到達(dá)最高處，若恰能到達(dá)圓心等高處，則易得山，由 NQ 段：- - -: ，可得在 A、B 碰撞及與彈簧作用的過程中 -丁 Zu1212 I 2尹甘1十mvr聯(lián)立方程可解得:匕I所以這種情況下，A 的初速度范圍是若恰能到達(dá)最高點(diǎn)，則易得 _ ：.同理可得 A 的初速度范圍是 . _1 -，所以 .r或。2 . ( 2019 四川德陽三模)如圖所示，有一光滑平臺(tái)左側(cè)靠墻，平臺(tái)上有輕彈簧，其左端固定在墻上，彈簧不被壓縮時(shí)右側(cè)剛好

4、到平臺(tái)邊緣，光滑平臺(tái)右側(cè)有一水平傳送帶，傳送帶A、B 兩端點(diǎn)間距離 L= 1 m,傳送帶以速率 vo= 4 m/s 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)用一質(zhì)量為=1kg的小物塊向左壓縮彈簧，放手后小物塊被彈出，到達(dá) B 端時(shí)與靜止在 B 處質(zhì)量m2二1kg的小物塊相碰(放置小物塊的位置對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程無影響)，碰后粘合在一起從 B 端水平飛出。粘合體經(jīng)過傳送帶下方 C 點(diǎn)時(shí)，速度方向與水平方向成 45。角，經(jīng)過 C 點(diǎn)下 方 h=0.4m的 D 點(diǎn)時(shí)，速度方向與水平方向成60角。已知小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)，二0-1，平臺(tái)與傳送帶在同一水平線上，二者連接處縫隙很小，不計(jì)小物塊經(jīng)過連接處的能量損失，重力加速度為2

5、g = 10m/s。求:.%(1) 粘合體離開 B 點(diǎn)時(shí)的速度大??；(2) 上述過程中彈簧彈性勢(shì)能的最大值；(3) 當(dāng)小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)因摩擦產(chǎn)生的熱量最大時(shí)，小物塊在傳送帶上發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間to【名師解析】(1)設(shè)小物塊從 B 點(diǎn)飛出的速度為 VB,設(shè)小物塊在 C 點(diǎn)、D 點(diǎn)時(shí)的速度分別為 V1、V2。在 C 點(diǎn)小物塊的速度方向與 水平VE.沁方向成 45。角，則由幾何關(guān)系可知V1x= V1y= VB（1分）在 D 點(diǎn)由 VB= tan60 （1分）小物塊從 C 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 D 點(diǎn)的過程中，在豎直方向上有2gh2= v2y Viy（2分）（用功能關(guān)系參照給分）解得VB=4 m/s（2分）（

6、2）小物塊從 B 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 C 點(diǎn)，在豎直方向上有2ah1= V?y= vB（1分）小物塊從 B 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 C 點(diǎn)的過程中，有 qE + mg= ma,（1分）（用功能關(guān)系參照給分）小物塊被彈簧彈開，恰好減速到B 端與傳送帶同速，則小物塊從A 端運(yùn)動(dòng)到 B 端由22Vov= 2aoL ,（1分）mao= KEq+mg）,（1分）（用功能關(guān)系參照給分）小物塊在 A 點(diǎn)具有的動(dòng)能即為彈簧具有的最大彈性勢(shì)能，則12Ep= 2mv解得 Epk= 2mv2= 1 J（1 分）（2分）（3）小物塊在傳送帶上摩擦產(chǎn)生熱量的最大值是物塊在傳送帶上相對(duì)位移最長的情況，有兩種情況，一種是 物塊一直加速運(yùn)動(dòng)到 B 端與傳送帶共速，一種是物塊在傳送帶上減速到B 端與傳送帶共速。第一種情況：傳送帶的位移：X0= vt1（1分）物塊的位移為 L： v0 v2= 2aL（1 分）物塊的速度變化為 v= v+ at（1 分）聯(lián)立即得 t1= （2 *3） s（1 分）第二種情況：傳送帶的位移：x0，= vt2物塊的位移為 L： v0 v2= 2aL（1 分）物塊的速度變化為 v0= v a0t2聯(lián)立解得