練習27功和能之傳送帶問題-2021年高考物理一輪復習習題課(必修2)含答案解析

功和能習題課--傳送帶問題練習1．如圖所示，質量為m的物體在水平傳送帶上由靜止釋放，傳送帶由電動機帶動，始終保持以速度v勻速運動，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，物體在滑下傳送帶之前能保持與傳送帶相對靜止，對于物體從靜止釋放到與傳送帶相對靜止這一過程，下列說法中正確的是()A．電動機多做的功為mv2B．物體在傳送帶上的劃痕長C．傳送帶克服摩擦力做的功為mv2D．電動機增加的功率為μmgv2、如圖所示，水平傳送帶兩端點A、B間的距離為L，傳送帶開始時處于靜止狀態(tài)．把一個小物體放到右端的A點，某人用恒定的水平力F使小物體以速度v1勻速滑到左端的B點，拉力F所做的功為W1、功率為P1，這一過程物體和傳送帶之間因摩擦而產生的熱量為Q1.隨后讓傳送帶以v2的速度逆時針勻速運動，此人仍然用相同的恒定的水平力F拉物體，使它以相對傳送帶為v1的速度勻速從A滑行到B，這一過程中，拉力F所做的功為W2、功率為P2，物體和傳送帶之間因摩擦而產生的熱量為Q2.下列關系中正確的是()A．W1＝W2，P1＜P2，Q1＝Q2B．W1＝W2，P1＜P2，Q1＞Q2C．W1＞W(wǎng)2，P1＝P2，Q1＞Q2D．W1＞W(wǎng)2，P1＝P2，Q1＝Q23、[多選](2019·安徽師大附中模擬)如圖所示，質量m＝1kg的物體從高為h＝0.2m的光滑軌道上P點由靜止開始下滑，滑到水平傳送帶上的A點，物體和傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2，傳送帶AB之間的距離為L＝5m，傳送帶一直以v＝4m/s的速度勻速運動，則(g取10m/s2)()A．物體從A運動到B的時間是1.5sB．物體從A運動到B的過程中，摩擦力對物體做功為2JC．物體從A運動到B的過程中，產生的熱量為2JD．物體從A運動到B的過程中，帶動傳送帶轉動的電動機多做的功為10J4、(多選)在一水平向右勻速運動的傳送帶的左端A點，每隔相同的時間T，輕放上一個相同的工件。已知工件與傳送帶間動摩擦因數(shù)為μ，工件質量為m。經測量，發(fā)現(xiàn)后面那些已經和傳送帶達到相同速度的工件之間的距離均為L。已知重力加速度為g，下列判斷正確的有()A．傳送帶的速度大小為B．工件在傳送帶上加速時間為C．每個工件與傳送帶間因摩擦而產生的熱量為D．傳送帶因傳送每一個工件而多消耗的能量為5.(2019·福建八縣聯(lián)考)如圖所示，足夠長的傳送帶以恒定速率順時針運行，將一個物體輕輕放在傳送帶底端，第一階段物體被加速到與傳送帶具有相同的速度，第二階段與傳送帶相對靜止，勻速運動到達傳送帶頂端．下列說法正確的是()A．第一階段摩擦力對物體做正功，第二階段摩擦力對物體不做功B．第一階段摩擦力對物體做的功等于第一階段物體動能的增加C．第一階段物體和傳送帶間的摩擦生熱等于第一階段物體機械能的增加D．物體從底端到頂端全過程機械能的增加等于全過程物體與傳送帶間的摩擦生熱6．如圖所示，足夠長的傳送帶以恒定速率順時針運行．將一個物體輕輕放在傳送帶底端，第一階段物體被加速到與傳送帶具有相同的速度，第二階段與傳送帶相對靜止，勻速運動到達傳送帶頂端．下列說法中正確的是()A．第一階段摩擦力對物體做正功，第二階段摩擦力對物體不做功B．第一階段物體和傳送帶間的摩擦生熱等于第一階段物體重力勢能的變化C．第一階段摩擦力對物體做的功等于第一階段物體動能的增加量D．物體從底端到頂端全過程機械能的增加量等于全過程摩擦力對物體所做的功7．(多選)(2019·濰坊模擬)如圖所示，足夠長傳送帶與水平面的夾角為θ，物塊a通過平行于傳送帶的輕繩跨過光滑輕滑輪與物塊b相連。開始時，a、b及傳送帶均靜止且mb＞masinθ?，F(xiàn)使傳送帶順時針勻速轉動，則物塊在運動(物塊未與滑輪相碰)過程中()A．一段時間后可能勻速運動B．一段時間后，摩擦力對物塊a可能做負功C．開始的一段時間內，重力對a做功的功率大于重力對b做功的功率D．摩擦力對a、b組成的系統(tǒng)做的功等于a、b機械能的增量8.(多選)如圖所示，甲、乙兩傳送帶與水平面的夾角相同，都以恒定速率v向上運動。現(xiàn)將一質量為m的小物體(視為質點)輕輕放在A處，小物體在甲傳送帶上到達B處時恰好達到傳送帶的速率v；在乙傳送帶上到達離B處豎直高度為h的C處時達到傳送帶的速率v，已知B處離地面的高度均為H。則在小物體從A到B的過程中()A．小物體與甲傳送帶間的動摩擦因數(shù)較小B．兩傳送帶對小物體做功相等C．兩傳送帶消耗的電能相等D．兩種情況下因摩擦產生的熱量相等9．(多選)如圖甲所示，傾角為θ的足夠長的傳送帶以恒定的速率v0沿逆時針方向運行，t＝0時，將質量m＝1kg的物體(可視為質點)輕放在傳送帶上，物體相對地面的vt圖像如圖乙所示。設沿傳送帶向下為正方向，取重力加速度g＝10m/s2，則()A．傳送帶的速率v0＝10m/sB．傳送帶的傾角θ＝30°C．物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5D．0～2.0s內摩擦力對物體做功Wf＝－24J10．(2019·大連質檢)一足夠長的傳送帶與水平面的夾角為θ，傳送帶以一定的速率勻速運動。某時刻在傳送帶適當?shù)奈恢梅派暇哂幸欢ǔ跛俣鹊奈飰K(如圖甲所示)，以此時為t＝0時刻，作出物塊之后在傳送帶上的運動速度隨時間的變化關系，如圖乙所示(圖中取平行于傳送帶斜向下的方向為正方向，其中|v1|>|v2|)。已知傳送帶的速率保持不變，則()A．0～t1時間內，物塊對傳送帶做正功B．物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ<tanθC．0～t2時間內，傳送帶對物塊做功為W＝mv22－mv12D．t1時刻之后，物塊先受滑動摩擦力，對其做正功，后受靜摩擦力，對其做負功11．(2019·武漢模擬)如圖所示，傾斜傳送帶沿逆時針方向勻速轉動，在傳送帶的A端無初速度放置一物塊．選擇B端所在的水平面為參考平面，物塊從A端運動到B端的過程中，物塊的機械能E與其位移x的關系圖象可能正確的是()12．(多選)(2018·濰坊高三統(tǒng)考)如圖所示，甲、乙傳送帶傾斜放置，并以相同的恒定速率v逆時針運動，兩傳送帶粗糙程度不同，但長度、傾角均相同．將一小物體分別從兩傳送帶頂端的A點無初速度釋放，甲傳送帶上小物體到達底端B點時恰好達到速度v；乙傳送帶上小物體到達傳送帶中部的C點時恰好達到速度v，接著以速度v運動到底端B點．則小物體從A運動到B的過程()A．小物體在甲傳送帶上的運動時間比在乙上的大B．小物體與甲傳送帶之間的動摩擦因數(shù)比與乙之間的大C．兩傳送帶對小物體做功相等D．兩傳送帶因與小物體摩擦產生的熱量相等功和能習題課--傳送帶問題練習1．如圖所示，質量為m的物體在水平傳送帶上由靜止釋放，傳送帶由電動機帶動，始終保持以速度v勻速運動，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，物體在滑下傳送帶之前能保持與傳送帶相對靜止，對于物體從靜止釋放到與傳送帶相對靜止這一過程，下列說法中正確的是()A．電動機多做的功為mv2B．物體在傳送帶上的劃痕長2C．傳送帶克服摩擦力做的功為D．電動機增加的功率為μmgvmv答案D解析物體與傳送帶相對靜止之前，物體做勻加速運動，由運動學公式知x物＝t，傳送帶做勻速運動，由運動學公式知x傳＝vt，對物體根據(jù)動能定理μmgx物＝μmgx相對＝μmg(x傳－x物)，四式聯(lián)立得摩擦產生的熱量Q＝mv2，摩擦產生的熱量Q＝mv2，根據(jù)能量守恒定律，電動機多做的功一部分轉化為物體的動能，一部分轉化為熱量，故電動機多做的功等于mv2，A項錯誤；物體勻加速運動的時間t＝＝，物體在傳送帶上的劃痕長等于x傳－x物＝，B項錯誤；傳送帶克服摩擦力做的功為μmgx傳＝mv2，C項錯誤；電動機增加的功率也就是電動機克服摩擦力做功的功率為μmgv，D項正確．2、如圖所示，水平傳送帶兩端點A、B間的距離為L，傳送帶開始時處于靜止狀態(tài)．把一個小物體放到右端的A點，某人用恒定的水平力F使小物體以速度v1勻速滑到左端的B點，拉力F所做的功為W1、功率為P1，這一過程物體和傳送帶之間因摩擦而產生的熱量為Q1.隨后讓傳送帶以v2的速度逆時針勻速運動，此人仍然用相同的恒定的水平力F拉物體，使它以相對傳送帶為v1的速度勻速從A滑行到B，這一過程中，拉力F所做的功為W2、功率為P2，物體和傳送帶之間因摩擦而產生的熱量為Q2.下列關系中正確的是()A．W1＝W2，P1＜P2，Q1＝Q2B．W1＝W2，P1＜P2，Q1＞Q2C．W1＞W(wǎng)2，P1＝P2，Q1＞Q2D．W1＞W(wǎng)2，P1＝P2，Q1＝Q2答案B解析：當傳送帶不運動時，拉力做功W1＝FL，物體從A運動到B的時間t1＝生的熱量Q1＝fL.當傳送帶運動時，拉力做功W2＝FL，物體從A運動到B的時間t2＝，因摩擦而產＜t1，因摩擦而產生的熱量Q2＝fv1t2.拉力做功功率P1＝v1t2＜v1t1，v1t1＝L，得Q1＞Q2.故選B.，P2＝，比較可知W1＝W2，P1＜P2.又3、[多選](2019·安徽師大附中模擬)如圖所示，質量m＝1kg的物體從高為h＝0.2m的光滑軌道上P點由靜止開始下滑，滑到水平傳送帶上的A點，物體和傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2，傳送帶AB之間的距離為L＝5m，傳送帶一直以v＝4m/s的速度勻速運動，則(g取10m/s2)()A．物體從A運動到B的時間是1.5sB．物體從A運動到B的過程中，摩擦力對物體做功為2JC．物體從A運動到B的過程中，產生的熱量為2JD．物體從A運動到B的過程中，帶動傳送帶轉動的電動機多做的功為10J答案AC解析：設物體下滑到A點的速度為v0，對PA過程，由機械能守恒定律有：mv02＝mgh，代入數(shù)據(jù)得：v0＝動，加速度大小為a＝＝＝2m/s＜v＝4m/s，則物體滑上傳送帶后，在滑動摩擦力的作用下做勻加速運＝μg＝2m/s2；當物體的速度與傳送帶的速度相等時用時：t1＝s＝1s，勻加速運動的位移x1＝t1＝×1m＝3m＜L＝5m，所以s＝0.5s，故物體從A運動物體與傳送帶共速后向右做勻速運動，勻速運動的時間為t2＝＝到B的時間為：t＝t1＋t2＝1.5s，故選項A正確；物體運動到B的速度是v＝4m/s，根據(jù)動能定理得：摩擦力對物體做功W＝mv2－mv02＝×1×42－×1×22J＝6J，故B項錯誤；在t1時間內，傳送帶做勻速運動的位移為x帶＝vt1＝4m，故產生熱量Q＝μmgΔx＝μmg(x帶－x1)，代入數(shù)據(jù)得：Q＝2J，故C項正確；電動機多做的功一部分轉化成了物體的動能，另一部分轉化為內能，則電動機多做的功W＝＋Q＝×1×(42－22)J＋2J＝8J，故D項錯誤。4、(多選)在一水平向右勻速運動的傳送帶的左端A點，每隔相同的時間T，輕放上一個相同的工件。已知工件與傳送帶間動摩擦因數(shù)為μ，工件質量為m。經測量，發(fā)現(xiàn)后面那些已經和傳送帶達到相同速度的工件之間的距離均為L。已知重力加速度為g，下列判斷正確的有()A．傳送帶的速度大小為B．工件在傳送帶上加速時間為C．每個工件與傳送帶間因摩擦而產生的熱量為D．傳送帶因傳送每一個工件而多消耗的能量為答案AD解析工件在傳送帶上先做勻加速直線運動，然后做勻速直線運動，每個工件滑上傳送帶后運動的規(guī)律相同，可知L＝vT，解得傳送帶的速度v＝，故A正確。設每個工件勻加速運動的時間為t，根據(jù)牛頓第二定律得，工件的加速度為μg，根據(jù)v＝v0＋at，解得：t＝＝，故B錯誤。工件與傳送帶相對滑動的路程為：Δx＝v－＝＝，則摩擦產生的熱量為：Q＝μmgΔx＝，故C錯誤。根據(jù)能量守恒得，傳送帶因傳送一個工件多消耗的能量E＝mv2＋μmgΔx＝，故D正確。5.(2019·福建八縣聯(lián)考)如圖所示，足夠長的傳送帶以恒定速率順時針運行，將一個物體輕輕放在傳送帶底端，第一階段物體被加速到與傳送帶具有相同的速度，第二階段與傳送帶相對靜止，勻速運動到達傳送帶頂端．下列說法正確的是()A．第一階段摩擦力對物體做正功，第二階段摩擦力對物體不做功B．第一階段摩擦力對物體做的功等于第一階段物體動能的增加C．第一階段物體和傳送帶間的摩擦生熱等于第一階段物體機械能的增加D．物體從底端到頂端全過程機械能的增加等于全過程物體與傳送帶間的摩擦生熱答案C解析：第一階段物體受到沿斜面向上的滑動摩擦力；第二階段物體受到沿斜面向上的靜摩擦力做功，兩個階段摩擦力方向都跟物體運動方向相同，所以兩個階段摩擦力都做正功，故A錯誤；根據(jù)動能定理得知，外力做的總功等于物體動能的增加，第一階段，摩擦力和重力都做功，則第一階段摩擦力對物體做的功不等于第一階段物體動能的增加，故B錯誤；由功能關系可知，第一階段摩擦力對物體做的阻相對，功(除重力之外的力所做的功)等于物體機械能的增加，即ΔE＝W阻＝F阻s物，摩擦生熱為Q＝Fs又由于s傳送帶＝vt，s物＝t，所以s物＝s相對＝s傳送帶，即Q＝ΔE，故C正確．第二階段沒有摩擦生熱，但物體的機械能繼續(xù)增加，故D錯誤．6．如圖所示，足夠長的傳送帶以恒定速率順時針運行．將一個物體輕輕放在傳送帶底端，第一階段物體被加速到與傳送帶具有相同的速度，第二階段與傳送帶相對靜止，勻速運動到達傳送帶頂端．下列說法中正確的是()A．第一階段摩擦力對物體做正功，第二階段摩擦力對物體不做功B．第一階段物體和傳送帶間的摩擦生熱等于第一階段物體重力勢能的變化C．第一階段摩擦力對物體做的功等于第一階段物體動能的增加量D．物體從底端到頂端全過程機械能的增加量等于全過程摩擦力對物體所做的功答案D解析：物體受重力、支持力和摩擦力，摩擦力一直沿斜面向上，第一階段滑動摩擦力對物體做正功，第二階段靜摩擦力對物體做正功，故A錯誤；假定傳送帶速度為v，第一階段，物體勻加速位移x1＝t，傳送帶位移x2＝vt，除重力外其余力做的功等于機械能的變化量，故物體機械能增加量等于Ffx1，由功能關系得內能增加量為Q＝FfΔx＝Ff(x2－x1)，故第一階段物體和傳送帶間的摩擦生熱等于第一階段物體機械能的增加量，大于重力勢能的增加量，故B錯誤；根據(jù)動能定理，第一階段合力做的功等于動能的增加量，由于重力和摩擦力都做功，故第一階段摩擦力對物體做的功不等于第一階段物體動能的增加量，故C錯誤；由功能關系物體從底端到頂端全過程機械能的增加等于全過程摩擦力對物體所做的功，故D正確．7．(多選)(2019·濰坊模擬)如圖所示，足夠長傳送帶與水平面的夾角為θ，物塊a通過平行于傳送帶的輕繩跨過光滑輕滑輪與物塊b相連。開始時，a、b及傳送帶均靜止且mb＞masinθ。現(xiàn)使傳送帶順時針勻速轉動，則物塊在運動(物塊未與滑輪相碰)過程中()A．一段時間后可能勻速運動B．一段時間后，摩擦力對物塊a可能做負功C．開始的一段時間內，重力對a做功的功率大于重力對b做功的功率D．摩擦力對a、b組成的系統(tǒng)做的功等于a、b機械能的增量答案ABD解析：當傳送帶向上勻速的開始階段，因傳送帶對a的摩擦力沿帶向上，且Ff＋mbg＞magsinθ，故物塊a向上加速，當物塊a、b的速度大小與帶速相等時，開始做勻速運動，此時因mbg＞magsinθ，物塊a受的摩擦力對a做負功，A、B均正確；設a、b的速度大小均為v，則Pa＝magvsinθ，Pb＝mbg·v，故Pa＜Pb，C錯誤；由功能關系可知，摩擦力對a、b系統(tǒng)所做的功等于a、b系統(tǒng)機械能的增量，D正確。8.(多選)如圖所示，甲、乙兩傳送帶與水平面的夾角相同，都以恒定速率v向上運動。現(xiàn)將一質量為m的小物體(視為質點)輕輕放在A處，小物體在甲傳送帶上到達B處時恰好達到傳送帶的速率v；在乙傳送帶上到達離B處豎直高度為h的C處時達到傳送帶的速率v，已知B處離地面的高度均為H。則在小物體從A到B的過程中()A．小物體與甲傳送帶間的動摩擦因數(shù)較小B．兩傳送帶對小物體做功相等C．兩傳送帶消耗的電能相等D．兩種情況下因摩擦產生的熱量相等答案AB解析：根據(jù)公式v2＝2ax，可知物體加速度關系a甲＜a乙，再由牛頓第二定律μmgcosθ－mgsinθ＝ma，得知μ甲＜μ乙，故A正確；傳送帶對小物體做功等于小物體的機械能的增加量，動能增加量相等，重力勢能的增加量也相同，故兩種傳送帶對小物體做功相等，故B正確；由摩擦生熱Q＝fl相對知，甲圖中：＝，Q甲＝f1l1＝f1＝f1，f1－mgsinθ＝ma1＝m，解得：Q甲＝；乙圖中：Q乙＝f2l2＝f2mv2，Q乙＝mg(H－h(huán))＋，f2－mgsinθ＝ma2＝mmgH＋mv2，Q甲＞Q乙，故D錯誤；根據(jù)能量守恒定律，電動機消耗的電能E電等于摩擦產生的熱量Q與物塊增加機械能之和，因物塊兩次從A到B增加的機械能相同，Q甲＞Q乙，所以將小物體傳送到B處，兩種傳送帶消耗的電能甲更多，故C錯誤。9．(多選)如圖甲所示，傾角為θ的足夠長的傳送帶以恒定的速率v0沿逆時針方向運行，t＝0時，將質量m＝1kg的物體(可視為質點)輕放在傳送帶上，物體相對地面的vt圖像如圖乙所示。設沿傳送帶向下為正方向，取重力加速度g＝10m/s2，則()A．傳送帶的速率v0＝10m/sB．傳送帶的傾角θ＝30°C．物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5D．0～2.0s內摩擦力對物體做功Wf＝－24J答案ACD解析：根據(jù)題圖乙可得，物體速度等于10m/s時加速度發(fā)生突變，所以傳送帶的速率為v0＝10m/s，選項A正確；物體0～1.0s的加速度a1＝10m/s2,1.0～2.0s的加速度a2＝2m/s2，結合牛頓第二定律，mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1，mgsinθ－μmgcosθ＝ma2，解得sinθ＝0.6，θ≈37°，μ＝0.5，選項B錯誤，C正確；摩擦力大小Ff＝μmgcosθ＝4N，在0～1.0s內，摩擦力對物體做正功，在1.0～2.0s內，摩擦力對物體做負功，0～1.0s內物體的位移為5m，1.0～2.0s內物體的位移為11m,0～2.0s內摩擦力對物體做的功為－4×(11－5)J＝－24J，選項D正確。10．(2019·大連質檢)一足夠長的傳送帶與水平面的夾角為θ，傳送帶以一定的速率勻速運動。某時刻在傳送帶適當?shù)奈恢梅派暇哂幸欢ǔ跛俣鹊奈飰K(如圖甲所示)，以此時為t＝0時刻，作出物塊之后在傳送帶上的運動速度隨時間的變化關系，如圖乙所示(圖中取平行于傳送帶斜向下的方向為正方向，其中|v1|>|v2|)。已知傳送帶的速率保持不變，則()A．0～t1時間內，物塊對傳送帶做正功B．物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ<tanθC．0～t2時間內，傳送帶對物塊做功為W＝mv22－mv12D．t1時刻之后，物塊先受滑動摩擦力，對其做正功，后受靜摩擦力，對其做負功答案D解析：由題圖乙知，物塊的初速度方向平行于傳送帶斜向上，在0～t1時間內速度減小，傳送帶對物塊做負功，由牛頓第三定律知，物塊對傳送帶的摩擦力沿傳送帶向上，對傳送帶做負功，A錯誤；在t2時刻后，物塊和傳送帶一起做勻速運動，有mgsinθ≤μmgcosθ，所以μ≥tanθ，B錯誤；在0～t2時間內傳送帶對物塊做功，W＝ΔEk＋ΔEp，C錯誤；在t1時刻后，物塊速