人教版新教材必修一 4.5 牛顿运动定律的应用 传送带专题(含答案)

文档属性

名称 人教版新教材必修一 4.5 牛顿运动定律的应用 传送带专题(含答案)
格式 zip
文件大小 771.5KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-11-26 10:17:32

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文档简介

人教版新教材必修一第四章传送带专题(含答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共10小题,共60.0分)
如图所示,传送带保持的速度顺时针转动.现将一质量的物体轻轻地放在传送带的点上,设物体刚放到传送带时加速度为,、间的距离,则物体从点运动到点所经历的时间为 取( )
A. B. C. D.
如图所示,粗糙的传送带与水平方向夹角为,当传送带静止时,在传送带上端轻放一小物块,物块下滑到底端所用时间为,则下列说法正确的是( )
A. 当传送带顺时针转动时,物块下滑的时间可能大于
B. 当传送带顺时针转动时,物块下滑的时间可能小于
C. 当传送带逆时针转动时,物块下滑的时间等于
D. 当传送带逆时针转动时,物块下滑的时间小于
如图所示,某快递公司使用电动传输机向车上输送快件,快件能随传送带一起向上做匀速运动,其间突遇故障,传送带减速直至停止。假设在这一过程中快件与传送带始终保持相对静止,则
A. 快件匀速运动时只受重力与支持力作用 B. 快件匀速运动时受到的摩擦力一定沿传送带向上
C. 快件减速运动时受到的摩擦力一定沿传送带向下 D. 快件减速运动时受到的摩擦力一定沿传送带向上
如图所示,水平传送带保持的速度顺时针转动。将一质量 、可视为质点的物块轻轻地放在传送带的左端点上,物块在传送带上从左端点向右端点运动,、间的距离 ,物块与传送带间的动摩擦因数,重力加速度取。下图分别给出了物块在传送带上运动的整个过程中的速度、位移、加速度以及所受合外力随时间变化的图象,其中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
如图所示,传送带始终以的速度顺时针方向运动。一个质量为,初速度为零的小物体放在传送带的左端处,若物体与传送带之间的动摩擦因数,传送带左右两端的距离为。则物体从端运动到端的过程中取( )
A. 物体一直向右加速 B. 物体先受向右的滑动摩擦力,后受到静摩擦力
C. 运动时间为 D. 平均速度为
如图所示,传送带与水平面间的夹角,在电动机的带动下始终保持的逆时针匀速率运行。现把一质量为的工件可看为质点轻轻放在传送带的底端,工件被传送到的高处,工件与传送带间的动摩擦因数为,取,工件在传送带上运动的整个过程中,其位移、速度、加速度、受合外力随时间变化的图象正确的是( )
A. B. C. D.
如图所示,传送带保持的速度运动,现将一质量为的小物体从传送带左端放上,设物体与皮带间动摩擦因数为,传送带两端水平距离为,则物体从左端运动到右端所经历的时间为( )
A. B. C. D.
如图所示,倾角为的足够长传送带沿顺时针方向转动,转动速度大小为,一个物体从传送带底端以初速度大小上滑,同时物块受到平行传送带向上的恒力作用,物块与传送带间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则物块运动的图象不可能是( )
A. B. C. D.
如图所示,足够长的传送带与水平面夹角为,在传送带上某位置轻轻放置一小木块,小木块与传送带间动摩擦因素为,小木块速度随时间变化关系如图所示,、已知,则
A. 传送带顺时针转动 B.
C. 传送带的速度大于 D. 后滑块的加速度为
如图甲,倾角为的传送带始终以恒定速率逆时针运行,时速度大小为的小物块从传送带的底端滑上传送带,其速度随时间变化的图象如图乙,则正确的是( )
A. 时间内,小物块所受到的摩擦力始终不变 B. 小物块与传送带间的动摩擦因数满足大于
C. 时刻小物块离传送带底端的距离最远 D. 小物块返回传送带底端时的速率小于
二、计算题(本大题共3小题,共40.0分)
在日常生活和生产中,常用传送带运送物体。如图所示,一水平传送带以的速度匀速运动,现把小物块可视为质点无初速地轻放在传送带的左端处,经过一段时间,小物块到达传送带的右端处。、间距离,小物块与传送带间的动摩擦因数,取重力加速度。
求小物块从运动到所用的时间
请你设计方案,使小物块在传送带上从运动到所用的时间缩短,并通过计算确定方案中所涉及物理量的数值。设计一种方案即可
如图所示,与水平面夹角为的倾斜传送带始终绷紧,传送带下端点与上端点间的距离为,传送带以恒定的速率向上运动。现将一质量为的物体无初速度地放于处,已知物体与传送带间的动摩擦因数,取,,,求:
物体从运动到共需多少时间?
物块在传送带上滑动而留下划痕的长度?
如下图甲所示,足够长的水平传送带上叠放着质量的木板和质量的小物块视为质点,木板与传送带间的动摩擦因数,木板与物块间的动摩擦因数。开始时系统处于静止状态,若传送带沿顺时针方向运行,其速度时间图像如下图乙所示,物块始终不会从木板上掉下,取重力加速度大小,认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,求:
在内木板的加速度大小以及物块的加速度大小,在内木板的加速度以及物块的加速度大小;
物块在内平均速度的大小;
木板的最短长度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解:速度达到传送带的速度时发生的位移为:

故物体接着做匀速直线运动,
第段时间为:,
第段时间为: ,
则有: 故B正确,ACD错误
故选:
根据牛顿第二定律求出匀加速直线运动的加速度,结合速度时间公式求出匀加速运动的时间,根据速度位移公式求出速度达到传送带速度的位移,从而得出匀速运动的位移,根据位移公式求出匀速运动的时间,得出总时间.
解决本题的关键知道物体在传送带上的运动规律,结合牛顿第二定律和运动学公式灵活求解.
2.【答案】
【解析】
【分析】
当传送带顺时针或逆时针转动时,对物块受力分析,判断其加速度的变化,再由匀变速运动的规律得解。
本题主要考查不同情况下物体的受力分析,在传送带与物体的相对运动情况不同时,物体受的滑动摩擦力方向可能不同是解题的关键,难度不大。
【解答】
当传送带顺时针转动时,物块受重力、支持力和沿传送带向上的摩擦力,向下做匀加速直线运动的加速度与传送带静止时加速度相同,所以物块下滑的时间等于,故A、B错误;
当传送带逆时针转动时,开始时物块受重力、支持力和沿传送带向下的摩擦力,向下做匀加速直线运动的加速度大于传送带静止时的加速度,则物块下滑的时间小于,故C错误,D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】
【分析】
快件相对传送带静止,随传送带一起向上匀速运动时,麻袋受力平衡,根据平衡条件来确定物体的受力情况。当停止运动后,根据摩擦力产生原理,即可判定求解。
本题运用平衡条件,结合运动情况来分析物体的受力情况,考查分析实际问题的能力,掌握摩擦力产生条件,注意“相对”两字的理解。
【解答】
当麻袋匀速上升时,受到重力、传送带的支持力和沿传送带向上的静摩擦力作用,和外力为零,故A错误,B正确;
当减速运动时,麻袋包的加速度沿传送带向下,受到的摩擦力可能沿传送带向下,可能沿传送带向上,也可能不受摩擦力,与加速度有关,故CD错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】A、先加速运动,当速度和皮带速度相同时, 物体保持相对静止,摩擦力为零,匀速向前运动,图正确;
B、加速运动时,,图像为抛物线,图错误;
C、先加速运动,加速度不变,当速度和皮带速度相同时,加速度为,图错误;
D、物体放在皮带左端,初速度为零,肯定受到向右的摩擦力,,开始加速运动时,所受合力不变,图错误;
故答案为。
5.【答案】
【解析】解:、物块的加速度:。
当速度达到时,物块的位移:。知物块先做匀加速直线运动,再做匀速直线运动,故A错误;
B、物体先做匀加速运动,受到向右的滑动摩擦力,后做匀速运动,不受摩擦力,故B错误;
C、匀加速直线运动的时间:;
匀速直线运动的时间:;
物体从点运动到点所经历的时间:,故C正确;
D、平均速度,故D错误。
故选:。
根据牛顿第二定律求出物体的加速度,物块在传送带上先做匀加速直线运动,判断出物块速度达到传送带速度时,位移与的关系,若位移大于,则物体一直做匀加速直线运动,若位移小于,则物体先做匀加速直线运动再做匀速直线运动,根据匀变速直线运动的公式求出运动的时间,平均速度等于位移除以时间。
解决本题的关键通过对物块的受力分析,得出加速度,再根据加速度与速度的关系判断出物体的运动情况,从而根据运动学公式进行求解。
6.【答案】
【解析】解:、对工件,受力如图,据牛顿第二定律得:
得:
工件速度由加速到所用的时间
在这段时间内工件的位移
传送带的长度
说明物体与传送带共速时还没有到达顶端。
因为,所以共速后物体随传送带匀速运动,因此工作先做初速度为零的匀加速直线运动,后做匀速直线运动,在匀加速阶段,由,知图象抛物线,故A错误,B正确。
C、加速度先不变后为零,故C错误。
D、合外力先不变后为零,故D错误。
故选:。
分析工件的受力情况,物体受到重力、支持力、和沿斜面向上的摩擦力作用,合力沿斜面向上,物体加速运动,由牛顿第二定律求出加速度。由速度公式求出速度达到与传送带相同的时间,并求出物体通过的位移。当物体与传送带共速时,分析下滑力与最大静摩擦力的关系,判断物体的运动情况,再分析图象的形状。
本题的关键是要正确分析工件的受力情况,来判断运动情况,由牛顿第二定律和运动学公式结合分析。
7.【答案】
【解析】解:物块的加速度:。
当速度达到时,物块的位移:。知物块先做匀加速直线运动,再做匀速直线运动。
则匀加速直线运动的时间:;
匀速直线运动的时间:;
物体从点运动到点所经历的时间:。
故选:。
根据牛顿第二定律求出物体的加速度,物块在传送带上先做匀加速直线运动,判断出物块速度达到传送带速度时,位移与的关系,若位移大于,则物体一直做匀加速直线运动,若位移小于,则物体先做匀加速直线运动再做匀速直线运动,根据匀变速直线运动的公式求出运动的时间。
解决本题的关键通过对物块的受力分析,得出加速度,再根据加速度与速度的关系判断出物体的运动情况,从而根据运动学公式进行求解。
8.【答案】
【解析】
【分析】
通过分析物块可能的受力情况,运用牛顿第二定律分析其运动情况,再判断图象的形状。
解决本题的关键要正确分析物体的受力情况,考虑问题要全面,特别要关注临界点:物体速度与传送带速度相同的状态。【解答】
A、若,物块一直做匀加速运动,图象是向上倾斜的直线,图是可能的,故A正确,不符合题意;
B、若,物块一直做匀速运动,图象是平行轴的直线,图是可能的,故B正确,不符合题意;
、若,物块先做匀减速运动,合力大小,速度减至时,由于,即有,且,物块与传送带保持相对静止,将以速度做匀速运动。故C图不可能,D正确,故C错误,符合题意;D正确,不符合题意。
9.【答案】
【解析】
【分析】
对小木块受力分析,开始时,受到重力、支持力、滑动摩擦力,处于加速阶段;当速度等于传送带速度时,如果重力的下滑分力小于或等于最大静摩擦力,则一起匀速下滑,否则,继续加速,由牛顿第二定律进行分析即可求解。
求解本题需要注意:小木块的速度与传送带的速度相等时小木块会继续加速下滑;小木块两段的加速度不一样大。
【解答】
A.若传送带顺时针转动,当滑块下滑,将一直匀加速到底端;
当滑块上滑,先匀加速运动,在速度相等后将匀速运动,两种均不符合运动图象;故传送带是逆时针转动,故A错误;
B.滑块在0~t0" role="presentation" style="box-sizing: content-box; - webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); margin: 0 px; padding: 5 px 2px; display: inline-block; line-height: 0; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0 px; min-height: 0 px; border: 0 px; position: relative;">内,滑动摩擦力向下做匀加速下滑,a1=gsinθ+μgcosθ" role="presentation" style="box-sizing: content-box; - webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); margin: 0 px; padding: 5 px 2px; display: inline-block; line-height: 0; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0 px; min-height: 0 px; border: 0 px; position: relative;">,由图可知:a1=v0t0" role="presentation" style="box-sizing: content-box; - webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); margin: 0 px; padding: 5 px 2px; display: inline-block; line-height: 0; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0 px; min-height: 0 px; border: 0 px; position: relative;">,则,故B错误;
C.只有当滑块的速度等于传送带的速度时,滑块所受的摩擦力变成斜向上,故传送带的速度等于,故C错误;
D.等速后的加速度,代入值得,故D正确。
故选D。

10.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要是考查牛顿第二定律之传送带问题,根据速度图象确定小物块的运动情况和受力情况,根据牛顿第二定律进行分析。
【解答】
A.通过乙图可以看出,小物块先向上减速运动,减速到零后反向加速,当速度与传送带速度相等时,加速度大小发生变化,所以小物块的速度达到与传送带速度相等以前,摩擦力方向一直沿斜面向下,时刻以后摩擦力方向沿斜面向上,故A错误;
B.根据图乙可知,时刻以后小物块相对于传送带向下加速运动,
根据牛顿第二定律可得:,所以小物块与传送带间的动摩擦因数满足,故B错误;
C.根据图乙可知,时刻小物块向上运动的速度为零,此时小物块离传送带底端的距离达到最大,故C错误;
D.返回底端时,全程位移为,结合图像面积表示位移,容易知道返回时速度小于,故D正确。
故选D。
11.【答案】解:小物块放到传送带上后,开始做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律有:
代入数据解得:小物块做匀加速直线运动的时间为:,加速位移为:,
因为,所以小物块运动后开始做匀速直线运动,有:
小物块从运动到所用的时间为:.
小物块从运动到的时间为:
改变小物块与传送带间的动摩擦因数,其它物理量不变.
设小物块与传送带间的动摩擦因数为,在小物块做匀加速直线运动的过程中,根据牛顿第二定律有:
小物块做匀加速直线运动,有:,
它做匀速直线运动的距离为:,又因为2
代入数据联立解得:
当小物块与传送带间的动摩擦因数为时,符合设计要求.
【解析】根据牛顿第二定律求出小物块在传送带上运动的加速度,结合速度时间公式求出速度达到传送带速度的时间,根据位移公式求出匀加速运动的位移,从而得出匀速运动的位移,求出匀速运动的时间,从而得出总时间.
改变物块与传送带之间的动摩擦因数,结合牛顿第二定律和运动学公式综合求解.
该题主要考查牛顿第二定律分析传送带相关知识。分析好物理情景,灵活应用各相关知识和公式是解决本题的关键。
12.【答案】 解:根据牛顿第二定律:
解得:
物体达到与传送带共速所需的时间为:
时间内物体的位移为:
物体与传送带共速时,因,所以滑动摩擦力突变为静摩擦力,物体受力平衡,以速度做匀速运动,位移为:
后运动的时间为:
物体运动的总时间为:
物体匀加速阶段:
传送带的位移:
物体与传送带的相对位移
【解析】分析物体的受力情况,物体开始阶段受到重力、支持力和沿斜面向上的摩擦力作用,合力沿斜面向上,物体做匀加速运动,由牛顿第二定律求出加速度。由速度公式求出速度达到与传送带相同的时间。共速后,物体受力平衡,以速度做匀速运动,再根据位移公式求时间,从而求得总时间。
根据物体与传送带的运动情况得出相对位移。
本题关键要正确分析物体的运动情况,由牛顿第二定律和运动学公式结合求解相对位移,物体与传送带共速时,要根据重力沿斜面向下的分力与最大静摩擦力的关系来判断物体能否匀速运动。
13.【答案】解:由题图乙可知,传送带在内的加速度大小为 传送带在内的加速度大小为 木板与传送带间的最大静摩擦力以及物块与木板间的最大静摩擦力分别为 , 在内,由于,故物块与木板相对静止,加速度大小为,由于,故木板与传送带相对静止,加速度大小为,即 ;
在内,由于,木板与传送带相对滑动 假设物块恰好与木板相对静止,则有 解得 由于,物块与木板相对滑动,故 。
在内,木板、物块的位移大小均为 在内,物块的位移大小为 ,其中, 解得 物块在内平均速度的大小为 ,其中 解得。
传送带、木板和物块的速度时间图像如图所示,
设经时间,木板与传送带达到共同速度,经时间,物块与传送带达到共同速度,则有:
解得, 经分析可知 解得。
答:在内木板的加速度大小以及物块的加速度大小分别为 ;在内木板的加速度以及物块的加速度大小;
物块在内平均速度的大小
木板的最短长度。

【解析】本题主要考查了图像、用牛顿定律分析滑块木板模型和用牛顿运动定律分析传送带的应用,注意分析运动过程,难度适中。
在内,结合图像分析判断两物体是否相对静止,然后根据牛顿第二定律得到两物体的加速度大小;在内结合图像判断两物块相对滑动,然后根据牛顿第二定律分别得到两物块的加速度大小;
根据匀变速直线运动的位移与时间关系结合图像可求得物块在内的位移,根据平均速度的定义得到平均速度大小;
画出传送带、木板和物块的速度时间图像,根据速度公式求得木板与传送带达到共同速度的时间和物块与传送带达到共同速度的时间,根据运动学公式可求得木板的最短长度。
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