高考物理冲刺：传送带问题全解析

高考物理冲刺：传送带问题全解析

引用

知乎

等

8

来源

1.

https://zhuanlan.zhihu.com/p/592985573

2.

http://www.bilibili.com/read/cv34167820/

3.

http://e.gaozhongwuli.com/6802/

4.

https://m.bilibili.com/search?keyword=%E9%AB%98%E4%B8%AD%E7%89%A9%E7%90%86%E7%A7%91%E4%B8%89///

5.

http://www.myliushu.com/10361.html

6.

https://www.jyeoo.com/physics2/ques/search

7.

https://www.bojian.cc/2024/09/12/%E9%AB%98%E4%B8%AD%E7%89%A9%E7%90%86%E8%87%AA%E5%AD%A6%E8%B7%AF%E5%BE%84%E5%9B%BE/

8.

http://www.myliushu.com/10885.html

传送带问题是高考物理中的一个重要考点，涉及摩擦力、动能定理、能量守恒等多个知识点。本文将从基本原理、受力分析、运动规律和典型例题等方面，帮助考生全面掌握这一知识点。

传送带通过摩擦力对物体做功，其基本原理可以用功的计算公式表示：

[ W = F \cdot s \cdot \cos\theta ]

其中：

• ( W ) 表示功；
• ( F ) 是作用在物体上的力（通常为摩擦力）；
• ( s ) 是物体沿着力的方向移动的距离；
• ( \theta ) 是力与位移方向之间的夹角。

传送带对物体的作用力主要来自摩擦力，支撑力不做功。因此，传送带对物体的功仅由摩擦力决定。

在水平传送带上，物体的运动可以分为三个阶段：

1. 加速阶段：当物体速度小于传送带速度时，静摩擦力方向与物体运动方向相同，使物体加速。如果物体速度始终小于传送带速度，摩擦力为滑动摩擦力。

2. 匀速阶段：当物体速度与传送带速度相等时，物体与传送带相对静止，此时静摩擦力为零，物体做匀速运动。

3. 减速阶段：如果传送带速度突然减小，物体速度大于传送带速度，摩擦力方向与物体运动方向相反，使物体减速。

倾斜传送带问题相对复杂，需要考虑重力、支持力和摩擦力的共同作用。

1. 受力分析：

   • 重力（(mg)）：沿斜面向下的分力为(mg\sin\theta)，垂直斜面的分力为(mg\cos\theta)。
   • 支持力（(N)）：与斜面垂直，大小为(mg\cos\theta)。
   • 摩擦力（(f)）：方向取决于物体与传送带的相对运动趋势。当物体速度小于传送带速度时，摩擦力方向沿斜面向上；当物体速度大于传送带速度时，摩擦力方向沿斜面向下。

2. 运动规律：

   • 当传送带静止或速度小于物体速度时，物体沿斜面向下加速，摩擦力沿斜面向上。
   • 当传送带速度大于物体速度时，物体沿斜面向上加速，摩擦力沿斜面向下。
   • 当物体速度与传送带速度相等时，如果摩擦力足以克服重力分力，物体将与传送带一起匀速运动。

例题1：水平传送带问题

一个质量为(m)的物体放在水平传送带上，传送带以速度(v)匀速运动。物体与传送带之间的动摩擦因数为(\mu)。物体从静止开始运动，直到与传送带速度相同。求传送带对物体做的功。

解析：

1. 物体加速过程中的加速度为(a = \mu g)。
2. 物体达到传送带速度所需时间为(t = \frac{v}{a} = \frac{v}{\mu g})。
3. 在这段时间内，物体的位移为(s = \frac{1}{2}at^2 = \frac{v^2}{2\mu g})。
4. 传送带对物体做的功为(W = Fs = \mu mg \cdot \frac{v^2}{2\mu g} = \frac{1}{2}mv^2)。

例题2：倾斜传送带问题

一个质量为(m)的物体放在倾斜角度为(\theta)的传送带上，传送带以速度(v)向上运动。物体与传送带之间的动摩擦因数为(\mu)。求物体从静止开始运动到与传送带速度相同的过程中，传送带对物体做的功。

解析：

1. 物体沿斜面向上的加速度为(a = g(\sin\theta - \mu\cos\theta))。
2. 物体达到传送带速度所需时间为(t = \frac{v}{a})。
3. 在这段时间内，物体的位移为(s = \frac{1}{2}at^2 = \frac{v^2}{2a})。
4. 传送带对物体做的功为(W = (mg\sin\theta + \mu mg\cos\theta) \cdot s = \frac{1}{2}mv^2)。

通过以上例题可以看出，传送带问题的解题关键在于：

1. 准确进行受力分析，确定摩擦力的方向和大小。
2. 明确物体的运动规律，区分不同运动阶段。
3. 灵活运用动能定理和能量守恒定律。

希望本文能帮助考生更好地理解传送带问题，掌握解题方法，在高考中取得好成绩！