考點三 “傳送帶模型”問題兩類傳送帶模型
(1)水平傳送帶問題:求解的關(guān)鍵在于對物體所受的摩擦力進行正確的分析判斷.判斷摩擦力時要注意比較物體的運動速度與傳送帶的速度,也就是分析物體在運動位移x(對地)的過程中速度是否和傳送帶速度相等.物體的速度與傳送帶速度相等的時刻就是物體所受摩擦力發(fā)生突變的時刻.
(2)傾斜傳送帶問題:求解的關(guān)鍵在于認真分析物體與傳送帶的相對運動情況,從而確定其是否受到滑動摩擦力作用.如果受到滑動摩擦力作用應(yīng)進一步確定其大小和方向,然后根據(jù)物體的受力情況確定物體的運動情況.當(dāng)物體速度與傳送帶速度相等時,物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變.
(1)小物體運動到B點時的速度v的大??;
(2)小物體與運輸帶間的動摩擦因數(shù)μ;
(3)小物體從A點運動到C點所經(jīng)歷的時間t.
遞進題組
5.[水平傳送帶模型]如圖7所示,水平傳送帶A、B兩端相距s=3.5 m,物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,物體滑上傳送帶A端的瞬時速度vA=4 m/s,到達B端的瞬時速度設(shè)為vB.下列說法中正確的是( )
A.若傳送帶不動,vB=3 m/s
B.若傳送帶逆時針勻速轉(zhuǎn)動,vB一定等于3 m/s
C.若傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動,vB一定等于3 m/s
D.若傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動,有可能等于3 m/s
答案 ABD
6.[傾斜傳送帶模型]如圖8所示,傾角為37°,長為l=16 m的傳送帶,轉(zhuǎn)動速度為v=10 m/s,動摩擦因數(shù)μ=0.5,在傳送帶頂端A處無初速度地釋放一個質(zhì)量為m=0.5 kg的物體.已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2.求:
(1)傳送帶順時針轉(zhuǎn)動時,物體從頂端A滑到底端B的時間;
(2)傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動時,物體從頂端A滑到底端B的時間.
答案 (1)4 s (2)2 s
考點四 “滑塊—木板模型”問題
1.問題的特點
滑塊—木板類問題涉及兩個物體,并且物體間存在相對滑動.
2.常見的兩種位移關(guān)系
滑塊從木板的一端運動到另一端的過程中,若滑塊和木板向同一方向運動,則滑塊的位移和木板的位移之差等于木板的長度;若滑塊和木板向相反方向運動,則滑塊的位移和木板的位移之和等于木板的長度.
3.解題方法
此類問題涉及兩個物體、多個運動過程,并且物體間還存在相對運動,所以應(yīng)準(zhǔn)確求出各物體在各個運動過程中的加速度(注意兩過程的連接處加速度可能突變),找出物體之間的位移(路程)關(guān)系或速度關(guān)系是解題的突破口.求解中應(yīng)注意聯(lián)系兩個過程的紐帶,每一個過程的末速度是下一個過程的初速度.
例4
(2013·江蘇·14)如圖9所示,將小砝碼置于桌面上的薄紙板上,用水平向右的拉力將紙板迅速抽出,砝碼的移動很小,幾乎觀察不到,這就是大家熟悉的慣性演示實驗.若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為m1和m2,各接觸面間的動摩擦因數(shù)均為μ.重力加速度為g.
(1)當(dāng)紙板相對砝碼運動時,求紙板所受摩擦力的大??;
(2)要使紙板相對砝碼運動,求所需拉力的大小;
(3)本實驗中,m1=0.5 kg,m2=0.1 kg,μ=0.2,砝碼與紙板左端的距離d=0.1 m,取g=10 m/s2.若砝碼移動的距離超過l=0.002 m,人眼就能感知.為確保實驗成功,紙板所需的拉力至少多大?
遞進題組
7.[滑塊—木板模型]質(zhì)量為m0=20 kg、長為L=5 m的木板放在水平面上,木板與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ1=0.15.將質(zhì)量m=10 kg的小木塊(可視為質(zhì)點),以v0=4 m/s的速度從木板的左端水平拋射到木板上(如圖10所示),小木塊與
木板面間的動摩擦因數(shù)為μ2=0.4(最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g=10 m/s2).則以下判斷中正確的是( )
A.木板一定靜止不動,小木塊不能滑出木板
B.木板一定靜止不動,小木塊能滑出木板
C.木板一定向右滑動,小木塊不能滑出木板
D.木板一定向右滑動,小木塊能滑出木板
答案 A
8.[滑塊—木板模型]如圖11所示,質(zhì)量M=8 kg的小車放在水平光滑的平面上,在小車左端加一水平推力F=8 N.當(dāng)小車向右運動的速度達到1.5 m/s時,在小車前端輕輕地放上一個大小不計、質(zhì)量為m=2 kg的小物塊,小物塊與小車間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,小車足夠長.求:(取g=10 m/s2)
(1)放上小物塊后,小物塊及小車的加速度各為多大;
(2)經(jīng)多長時間兩者達到相同的速度;
(3)從小物塊放在小車上開始,經(jīng)過t=1.5 s小物塊通過的位移大小為多少.
答案 見解析
“滑塊—木板模型”的分析技巧
(1)分析滑塊和木板的受力情況,根據(jù)牛頓第二定律分別求出滑塊和木板的加速度.
(2)對滑塊和木板進行運動情況分析,找出滑塊和木板之間的位移關(guān)系或速度關(guān)系,建立方程.特別注意滑塊和木板的位移都是相對地面的位移.
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