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高中物理模块要点回眸9绳、杆、桥类模型的临界问题人教版

高中物理模块要点回眸9绳、杆、桥类模型的临界问题人教版
高中物理模块要点回眸9绳、杆、桥类模型的临界问题人教版

第9点 绳、杆、桥类模型的临界问题

对于物体在竖直平面内做变速圆周运动的问题,中学物理中只研究物体通过最高点和最低点时的情况,并且经常出现临界状态.这类问题常出现在绳、杆、桥类模型的临界问题中. 1.类绳模型

(1)此类模型的施力特点:只能提供指向圆心的力.

(2)常见的装置:①用绳系物体(如图1甲所示);②物体沿轨道内侧做圆周运动(如图乙所示).

图1

(3)临界特点:此种情况下,如果物体恰能通过最高点,绳子的拉力或轨道对物体的支持力

等于零,只有重力提供向心力,即mg =mv 0

2R

,得临界速度v 0=gR .当物体的速度不小于v 0

时,才能通过最高点. 2.类杆模型

(1)此类模型的施力特点:对物体既能提供指向圆心的力,又能提供背离圆心的力. (2)常见的装置:①用杆固定的物体(如图2甲所示);②小球在光滑圆管中(如图乙所示);③小球穿在光滑圆环上(如图丙所示).

图2

(3)临界特点:此种情况下,由于物体所受的重力可以由杆、管或环对它的向上的支持力来平衡,所以在最高点时的速度可以为零.当物体在最高点的速度v ≥0时,物体就可以完成一个完整的圆周运动. 3.拱桥模型

(1)此类模型的施力特点:对物体只提供背离圆心的力.

(2)常见装置:①拱形桥(如图3甲所示);②凹凸不平的路面的凸处(如图乙所示).

图3

(3)临界特点:此时,如果物体的速度过大,将会脱离圆轨道而做平抛运动.同样,当轨道对物体的支持力等于零时,是物体做圆周运动的临界情况,即v 0=gR 为临界速度.所以只有当物体的速度小于gR 时,它才能沿轨道外侧做圆周运动.

对点例题 (多选)用细绳拴着质量为m 的小球,在竖直平面内做半径为R 的圆周运动,如图4所示.则下列说法正确的是( )

图4

A.小球通过最高点时,绳子张力可以为0

B.小球通过最高点时的最小速度为0

C.小球刚好通过最高点时的速度是gR

D.小球通过最高点时,绳子对小球的作用力可以与小球所受重力方向相反

解题指导 设小球通过最高点时的速度为v ,由合力提供向心力及牛顿第二定律得mg +F T

=m v 2R

.

当F T =0时,v =gR ,故选项A 正确; 当v <gR 时,F T <0,而绳子只能产生拉力,

不能产生与重力方向相反的支持力,故选项B 、D 错误; 当v >gR 时,F T >0,

小球能沿圆弧通过最高点.可见,

v ≥gR 是小球能沿圆弧通过最高点的条件.

答案 AC

1.质量为m 的小球在竖直平面内的圆形轨道内侧运动,若经最高点不脱离轨道的临界速度为

v ,则当小球以2v 速度经过最高点时,小球对轨道的压力大小为( )

A.0

B.mg

C.3mg

D.5mg 答案 C

解析 当小球以速度v 经内轨道最高点时,小球仅受重力,重力充当向心力,有mg =m v 2r

当小球以速度2v 经内轨道最高点时,小球受重力mg 和向下的支持力F N ,如图所示,合力充当向心力, 有mg +F N =m

(2v )

2

r

;又由牛顿第三定律得到,小球对轨道的压力与轨道对小球的支持力相等,

F N ′=F N ;由以上三式得到,F N ′=3mg .故C 正确.

2.如图5甲所示,轻杆一端固定在O 点,另一端固定一小球,现让小球在竖直平面内做半径为R 的圆周运动.小球运动到最高点时,杆与小球间弹力大小为F N ,小球在最高点的速度大小为v ,其F N -v 2

图象如图乙所示.则( )

图5

A.小球的质量为aR b

B.当地的重力加速度大小为R b

C.v 2

=c 时,在最高点杆对小球的弹力方向向上 D.v 2=2b 时,在最高点杆对小球的弹力大小为2a 答案 A

解析 由图乙可知,当小球运动到最高点时,若v 2

=b ,则F N =0,轻杆既不向上推小球也不

向下拉小球,这时由小球受到的重力提供向心力,即mg =mv 2R ,得v 2

=gR =b ,故g =b R

,B

错误;当v 2

>b 时,轻杆向下拉小球,C 错误;当v 2

=0时,轻杆对小球弹力的大小等于小球的重力,即a =mg ,代入g =b

R 得小球的质量m =aR b

,A 正确;当v 2

=2b 时,由向心力公式得

F N +mg =mv 2

R

,可得杆的拉力大小F N =mg ,故F N =a ,D 错误.故选A.

高三物理传送带专题训练

传送带专题训练 1、如图5所示,足够长的水平传送带以恒定的速度V 1沿顺时针方向转动,传送带右端有一传送带等高的光滑平台,物体以速度V 2向左滑上传送带,经过一段时间后又返回到光滑平 台上,此时物体速度为2V ' ,则下列说法正确的是( ) A .若V 2>V 1,则2V '= V 1, B .若V 2<V 1,则2V '= V 2, C .无论V 2多大,总有2V '= V 2, D ·只有V 2=V 1时,才有2V '= V 1 2、如图所示,一质量为m 的滑块从高为h 的光滑圆弧形槽的顶端A 处无初速度地滑下,槽的底端B 与水平传A 带相接,传送带的运行速度为v 0,长为L,滑块滑到传送带上后做匀加速运动,滑到传送带右端C 时,恰好被加速到与传送带的速度相同.求: (1)滑块到达底端B 时的速度v ;(2)滑块与传送带间的动摩擦因数μ; (3)此过程中,由于克服摩擦力做功而产生的热量Q. 3、水平的浅色长传送带上放置一质量为0.5kg 的煤块.煤块与传送带之间的动摩擦因数 μ =0.2.初始时,传送带与煤块都是静止的.现让传送带以恒定的加速度a 0=3m/s 2 开始运 动,其速度达到v =6m/s 后,便以此速度做匀速运动.经过一段时间,煤块在传送带上留下一段黑色痕迹后,煤块相对传送带不再滑动.g 取10m/s 2 .(1)请你从物理学角度简要说明黑色痕迹形成的原因,并求此过程中煤块所受滑动摩擦力的大小. (2)求黑色痕迹的长度.

4、如图所示为车站使用的水平传送带的模型,它的水平传送带的长度为L=8 m ,传送带的皮带轮的半径均为R=0. 2 m ,传送带的上部距地面的高度为h=0. 45 m .现有一个旅行包(视为质点)以速度v 0=10 m/s 的初速度水平地滑上水平传送带.已知旅行包与皮带之间的动摩擦因数为6.0=μ.皮带轮与皮带之间始终不打滑.g 取10 m/s 2 .讨论下列问题: (1)若传送带静止,旅行包滑到B 点时,人若没有及时取下,旅行包将从B 端滑落.则包的落地点距B 端的水平距离为多少? (2)设皮带轮顺时针匀速转动,若皮带轮的角速度s rad /401=ω,旅行包落地点距B 端的水平距离又为多少? (3)设皮带轮以不同的角速度顺时针匀速转动,画出旅行包落地点距B 端的水平距离s 随皮带轮的角速度ω变化的图象.

(完整word版)高中物理传送带模型总结

“传送带模型” 1.模型特征一个物体以速度v0(v0≥0)在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看做“传送带”模型,如图(a)、(b)、(c)所示. 2.建模指导 水平传送带问题:求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断.判断摩擦力时要注意比较物体的运动速度与传送带的速度,也就是分析物体在运动位移x(对地)的过程中速度是否和传送带速度相等.物体的速度与传送带速度相等的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻. 水平传送带模型: 1.传送带是一种常用的运输工具,被广泛应用于矿山、码头、货场、车站、机场等.如图所示为火车站使用的传送带示意图.绷紧的传送带水平部分长度L=5 m,并以v0=2 m/s的速度匀速向右运动.现将一个可视为质点的旅行包无初速度地轻放在传送带的左端,已知旅行包与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2,g取10 m/s2 .(1)求旅行包经过多长时间到达传送带的右端; (2)若要旅行包从左端运动到右端所用时间最短,则传送带速度的大小应满足什么条件?最短时间是多少? 2.如图所示,一质量为m=0.5kg的小物体从足够高的光滑曲面上自由滑下,然后滑上一水平传送带。已知物体与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.2,传送带水平部分的长度L=5m,两端的传动轮半径为R=0.2m,在电动机的带动下始终以ω=15/rads的角速度沿顺时针匀速转运, 传送带下表面离地面的高度h不变。如果物体开始沿曲面下滑时距传送带表面 的高度为H,初速度为零,g取10m/s2.求: (1)当H=0.2m时,物体通过传送带过程中,电动机多消耗的电能。 (2)当H=1.25m时,物体通过传送带后,在传送带上留下的划痕的长度。 (3) H在什么范围内时,物体离开传送带后的落地点在同一位置。

高中物理二十四种模型

高中物理二十四种模型 ⒈"质心"模型:质心(多种体育运动).集中典型运动规律.力能角度. ⒉"绳件.弹簧.杆件"三件模型:三件的异同点,直线与圆周运动中的动力学问题和功能问题. ⒊"挂件"模型:平衡问题.死结与活结问题,采用正交分解法,图解法,三角形法则和极值法. ⒋"追碰"模型:运动规律.碰撞规律.临界问题.数学法(函数极值法.图像法等)和物理方法(参照物变换法.守恒法)等. ⒌"运动关联"模型:一物体运动的同时性.独立性.等效性.多物体参与的独立性和时空联系. ⒍"皮带"模型:摩擦力.牛顿运动定律.功能及摩擦生热等问题. ⒎"斜面"模型:运动规律.三大定律.数理问题. ⒏"平抛"模型:运动的合成与分解.牛顿运动定律.动能定理(类平抛运动). ⒐"行星"模型:向心力(各种力).相关物理量.功能问题.数理问题(圆心.半径.临界问题). ⒑"全过程"模型:匀变速运动的整体性.保守力与耗散力.动量守恒定律.动能定理.全过程整体法. ⒒"人船"模型:动量守恒定律.能量守恒定律.数理问题. ⒓"子弹打木块"模型:三大定律.摩擦生热.临界问题.数理问题. ⒔"爆炸"模型:动量守恒定律.能量守恒定律. ⒕"单摆"模型:简谐运动.圆周运动中的力和能问题.对称法.图象法. ⒖"限流与分压器"模型:电路设计.串并联电路规律及闭合电路的欧姆定律.电能.电功率.实际应用. ⒗"电路的动态变化"模型:闭合电路的欧姆定律.判断方法和变压器的三个制约问题. ⒘"磁流发电机"模型:平衡与偏转.力和能问题.

⒙"回旋加速器"模型:加速模型(力能规律).回旋模型(圆周运动).数理问题. ⒚"对称"模型:简谐运动(波动).电场.磁场.光学问题中的对称性.多解性.对称性. ⒛电磁场中的单杆模型:棒与电阻.棒与电容.棒与电感.棒与弹簧组合.平面导轨.竖直导轨等,处理角度为力电角度.电学角度.力能角度. 21.电磁场中的"双电源"模型:顺接与反接.力学中的三大定律.闭合电路的欧姆定律.电磁感应定律. 22.交流电有效值相关模型:图像法.焦耳定律.闭合电路的欧姆定律.能量问题. 23."能级"模型:能级图.跃迁规律.光电效应等光的本质综合问题. 24.远距离输电升压降压的变压器模型.

高中物理传送带问题知识难点讲解汇总(带答案)

图2—1 弄死我咯,搞了一个多钟 传送带问题 一、难点形成的原因: 1、对于物体与传送带之间是否存在摩擦力、是滑动摩擦力还是静摩擦力、摩擦力的方向如何,等等,这些关于摩擦力的产生条件、方向的判断等基础知识模糊不清; 2、对于物体相对地面、相对传送带分别做什么样的运动,判断错误; 3、对于物体在传送带上运动过程中的能量转化情况考虑不全面,出现能量转化不守恒的错误过程。 二、难点突破策略: (1)突破难点1 在以上三个难点中,第1个难点应属于易错点,突破方法是先让学生正确理解摩擦力产生的条件、方向的判断方法、大小的决定因素等等。通过对不同类型题目的分析练习,让学生做到准确灵活地分析摩擦力的有无、大小和方向。 摩擦力的产生条件是:第一,物体间相互接触、挤压; 第二,接触面不光滑; 第三,物体间有相对运动趋势或相对运动。 前两个产生条件对于学生来说没有困难,第三个条件就比较容易出问题了。若物体是轻轻地放在了匀速运动的传送带上,那么物体一定要和传送带之间产生相对滑动,物体和传送带一定同时受到方向相反的滑动摩擦力。关于物体所受滑动摩擦力的方向判断有两种方法:一是根据滑动摩擦力一定要阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势,先判断物体相对传送带的运动方向,可用假设法,若无摩擦,物体将停在原处,则显然物体相对传送带有向后运动的趋势,因此物体要受到沿传送带前进方向的摩擦力,由牛顿第三定律,传送带要受到向后的阻碍它运动的滑动摩擦力;二是根据摩擦力产生的作用效果来分析它的方向,物体只所以能由静止开始向前运动,则一定受到向前的动力作用,这个水平方向上的力只能由传送带提供,因此物体一定受沿传送带前进方向的摩擦力,传送带必须要由电动机带动才能持续而稳定地工作,电动机给传送带提供动力作用,那么物体给传送带的就是阻力作用,与传送带的运动方向相反。 若物体是静置在传送带上,与传送带一起由静止开始加速,若物体与传送带之间的动摩擦因数较大,加速度相对较小,物体和传送带保持相对静止,它们之间存在着静摩擦力,物体的加速就是静摩擦力作用的结果,因此物体一定受沿传送带前进方向的摩擦力;若物体与传送带之间的动摩擦因数较小,加速度相对较大,物体和传送带不能保持相对静止,物体将跟不上传送带的运动,但它相对地面仍然是向前加速运动的,它们之间存在着滑动摩擦力,同样物体的加速就是该摩擦力的结果,因此物体一定受沿传送带前进方向的摩擦力。 若物体与传送带保持相对静止一起匀速运动,则它们之间无摩擦力,否则物体不可能匀速运动。 若物体以大于传送带的速度沿传送带运动方向滑上传送带,则物体将受到传送带提供的使它减速的摩擦力作用,直到减速到和传送带有相同的速度、相对传送带静止为止。因此该摩擦力方向一定与物体运动方向相反。 若物体与传送带保持相对静止一起匀速运动一段时间后,开始减速,因物体速度越来越小,故受到传送带提供的使它减速的摩擦力作用,方向与物体的运动方向相反,传送带则受到与传送带运动方向相同的摩擦力作用。 若传送带是倾斜方向的,情况就更为复杂了,因为在运动方向上,物体要受重力沿斜面的下滑分力作用,该力和物体运动的初速度共同决定相对运动或相对运动趋势方向。 例1:如图2—1所示,传送带与地面成夹角θ=37°,以10m/s 的速度逆时针转动,在传送带上端轻轻地放一个质量m=0.5㎏的物体,它与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,已知传送带从A →B 的长度L=16m ,则物体从A 到B 需要的时间为多少? 【审题】传送带沿逆时针转动,与物体接触处的速度方向斜向下,物体初速度为零,所以物体相对传送带向上滑动(相对地面是斜向下运动的),因此受到沿斜面向下的滑动摩擦力作用,这样物体在沿斜面方向上所受的合力为重力的下滑

高中物理模型总结汇总

l v 0 v S v 0 A B v 0 A B v 0 l 滑块、子弹打木块模型之一 子弹打木块模型:包括一物块在木板上滑动等。μNS 相=ΔE k 系统=Q ,Q 为摩擦在系统中产生的热量。②小球在置于光滑水平面上的竖直平面内弧形光滑轨道上滑动 :包括小车上悬一单摆单摆的摆动过程等。小球上升到最高点时系统有共同速度(或有共同的水平速度);系统内弹力做功时,不将机械能转化为其它形式的能,因此过程中系统机械能守恒。 例题:质量为M 、长为l 的木块静止在光滑水平面上,现有一质量为m 的子弹以水平初速v 0射入木块,穿出时子弹速度为v ,求子弹与木块作用过程中系统损失的机械能。 解:如图,设子弹穿过木块时所受阻力为f ,突出时木块速度为V ,位移为S ,则子弹位移为(S+l)。水平方向不受外力,由动量守恒定律得:mv 0=mv+MV ① 由动能定理,对子弹 -f(s+l )=2 022 121 mv mv - ② 对木块 fs=02 12-MV ③ 由①式得 v= )(0v v M m - 代入③式有 fs=2022 )(21v v M m M -? ④ ②+④得 f l =})]([2121{212 12 1 2 120220222 v v M m M mv mv MV mv mv -+-=-- 由能量守恒知,系统减少的机械能等于子弹与木块摩擦而产生的内能。即Q=f l ,l 为子弹现木块的相对位移。 结论:系统损失的机械能等于因摩擦而产生的内能,且等于摩擦力与两物体相对位移的乘积。即 Q=ΔE 系统=μNS 相 其分量式为:Q=f 1S 相1+f 2S 相2+……+f n S 相n =ΔE 系统 1.在光滑水平面上并排放两个相同的木板,长度均为L=1.00m ,一质量 与木板相同的金属块,以v 0=2.00m/s 的初速度向右滑上木板A ,金属 块与木板间动摩擦因数为μ=0.1,g 取10m/s 2 。求两木板的最后速度。 2.如图示,一质量为M 长为l 的长方形木块B 放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m 的小木块A ,m <M ,现以地面为参照物,给A 和B 以大小相等、方向相反的初速度 (如图),使A 开始向左运动,B 开始向右运动,但最后A 刚好没有滑离 B 板。以地面为参照系。 ⑴若已知A 和B 的初速度大小为v 0,求它们最后速度的大小和方向; ⑵若初速度的大小未知,求小木块A 向左运动到最远处(从地面上看)到出发点的距离。 3.一平直木板C 静止在光滑水平面上,今有两小物块A 和B 分别以2v 0和v 0的初速度沿同一直线从长木板

高中物理模型总结整理

l v 0 v S v 0 A B v 0 A B v 0 l 滑块、子弹打木块模型之一 子弹打木块模型:包括一物块在木板上滑动等。μNS 相=ΔE k 系统=Q ,Q 为摩擦在系统中产生的热量。②小球在置于光滑水平面上的竖直平面内弧形光滑轨道上滑动 :包括小车上悬一单摆单摆的摆动过程等。小球上升到最高点时系统有共同速度(或有共同的水平速度);系统内弹力做功时,不将机械能转化为其它形式的能,因此过程中系统机械能守恒。 例题:质量为M 、长为l 的木块静止在光滑水平面上,现有一质量为m 的子弹以水平初速v 0射入木块,穿出时子弹速度为v ,求子弹与木块作用过程中系统损失的机械能。 解:如图,设子弹穿过木块时所受阻力为f ,突出时木块速度为V ,位移为S ,则子弹位移为(S+l)。水平方向不受外力,由动量守恒定律得:mv 0=mv+MV ① 由动能定理,对子弹 -f(s+l )=2022121 mv mv - ② 对木块 fs=0212-MV ③ 由①式得 v= )(0v v M m - 代入③式有 fs=2022)(21v v M m M -? ④ ②+④得 f l =})]([2121{21212121 202202220 v v M m M mv mv MV mv mv -+-=-- 由能量守恒知,系统减少的机械能等于子弹与木块摩擦而产生的内能。即Q=f l ,l 为子弹现木块的相对位移。 结论:系统损失的机械能等于因摩擦而产生的内能,且等于摩擦力与两物体相对位移的乘积。即 Q=ΔE 系统=μNS 相 其分量式为:Q=f 1S 相1+f 2S 相2+……+f n S 相n =ΔE 系统 1.在光滑水平面上并排放两个相同的木板,长度均为L=1.00m ,一质量 与木板相同的金属块,以v 0=2.00m/s 的初速度向右滑上木板A ,金属 块与木板间动摩擦因数为μ=0.1,g 取10m/s 2。求两木板的最后速度。 2.如图示,一质量为M 长为l 的长方形木块B 放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m 的小木块A ,m <M ,现以地面为参照物,给A 和B 以大小相等、方向相反的初速度 (如图),使A 开始向左运动,B 开始向右运动,但最后A 刚好没有滑离 B 板。以地面为参照系。 ⑴若已知A 和B 的初速度大小为v 0,求它们最后速度的大小和方向; ⑵若初速度的大小未知,求小木块A 向左运动到最远处(从地面上看)到出发点的距离。 3.一平直木板C 静止在光滑水平面上,今有两小物块A 和B 分别以2v 0和v 0的初速度沿同一直线从长木板

高中物理传送带问题(有答案)

传送带问题 例1:一水平传送带长度为20m ,以2m /s 的速度做匀速运动,已知某物体与传送带间动摩擦因数为0.1,则从把该物体由静止放到传送带的一端开始,到达另一端所需时间为多少? 解:物体加速度a=μg=1m/s2,经t1=v/a =2s 与传送带相对静止,所发生的位移 S1=1/2 at 12=2m,然后和传送带一起匀速运动经t2=l-s1/v =9s ,所以共需时间t=t1+t2=11s 练习:在物体和传送带达到共同速度时物体的位移,传送带的位移,物体和传送带的相对位移分别是多少?(S1=1/2 vt1=2m ,S2=vt1=4m ,Δs=s2-s1=2m ) 例2:如图2—1所示,传送带与地面成夹角θ=37°,以10m/s 的速度逆时针转动,在传送带上端轻轻地放一个质量m=0.5㎏的物体,它与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,已知传送带从A →B 的长度L=16m ,则物体从A 到B 需要的时间为多少? 【解析】物体放上传送带以后,开始一段时间,其运动加速度 2m/s 10cos sin =+=m mg mg a θ μθ。 这样的加速度只能维持到物体的速度达到10m/s 为止,其对应的时间和位移分别为: ,1s 10 101s a v t === m 52 21==a s υ<16m 以后物体受到的摩擦力变为沿传送带向上,其加速度大小为(因为mgsin θ>μmgcos θ)。 22m/s 2cos sin =-=m mg mg a θμθ。 设物体完成剩余的位移2s 所用的时间为2t , 则2222022 1t a t s +=υ, 11m= ,10222t t + 解得:)s( 11 s, 1 2212舍去或-==t t , 所以:s 2s 1s 1=+=总t 。

高中物理传送带专题题目与问题详解

传 送 带 问 题 一、传送带问题中力与运动情况分析 1、水平传送带上的力与运动情况分析 例1 水平传送带被广泛地应用于车站、码头,工厂、车间。如图所示为水平传送带装置示意图,绷紧的传送带AB 始终保持v 0=2 m/s 的恒定速率运行,一质量为m 的工件无初速度地放在A 处,传送带对工件的滑动摩擦力使工件开始做匀加速直线运动,设工件与传送带间的动摩擦因数为μ=0.2 ,AB 的之间距离为L =10m ,g 取10m/s 2 .求工件从A 处运动到B 处所用的时间. 例2: 如图甲所示为车站使用的水平传送带的模型,传送带长L =8m ,以速度v =4m/s 沿顺时针方向匀速转动,现有一个质量为m =10kg 的旅行包以速度v 0=10m/s 的初速度水平地滑上水平传送带.已知旅行包与皮带间的动摩擦因数为μ=0.6 ,则旅行包从传送带的A 端到B 端所需要的时间是多少?(g =10m/s 2 ,且可将旅行包视为质点.) 例3、如图所示为车站使用的水平传送带装置的示意图,绷紧的传送带始终保持3.0m /s 的恒定速率运行,传送带的水平部分AB 距水平地面的高度为h=0.45m.现有一行李包(可视为质点)由A 端被传送到B 端,且传送到B 端时没有被及时取下,行李包从B 端水平抛出,不计空气阻力,g 取10 m/s 2 (1) 若行李包从B 端水平抛出的初速v =3.0m /s ,求它在空中运动的时间和飞出的水平距离; (2) 若行李包以v 0=1.0m /s 的初速从A 端向右滑行, 包与传送带间的动摩擦因数μ=0.20,要使它从B 端飞出的水平距离等于(1)中所 求的水平距离,求传送带的长度L 应满足的条件? 例4一水平的浅色长传送带上放置一煤块(可视为质点),煤块与传送带之间的动摩擦因数为 。初始时,传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度a 0开始运动,当其速度达到v 0后,便以此速度做匀速运动,经过一段时间,煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动。求此黑色痕迹的长度. 图 甲

关于高级高中物理模型总结归纳

1、追及、相遇模型 火车甲正以速度v 1向前行驶,司机突然发现前方距甲d 处有火车乙正以较小速度v 2同向匀速行驶,于是他立即刹车,使火车做匀减速运动。为了使两车不相撞,加速度a 应满足什么条件? 故不相撞的条件为d v v a 2)(2 21-≥ 2、传送带问题 1.(14分)如图所示,水平传送带水平段长L =6米,两皮带轮直径均为D=0.2米,距地面高度H=5米,与传送带等高的光滑平台上有一个小物体以v 0=5m/s 的初速度滑上传送带,物块与传送带间的动摩擦因数为,g=10m/s 2,求: (1)若传送带静止,物块滑到B 端作平抛 运动 的水平距离S 0。 (2)当皮带轮匀速转动,角速度为ω,物 体平抛运动水平位移s ;以不同的角速度ω值重复 上述过程,得到一组对应的ω,s 值,设皮带轮顺时针转动时ω>0,逆时针转动时ω<0,并画出s —ω关系图象。 解:(1))(12110m g h v t v s === (2)综上s —ω关系为:?? ? ??≥≤≤≤s rad s rad s rad s /707/70101.0/101ωωω ω 2.(10分)如图所示,在工厂的流水线上安装有水平传送带,用水平传送带传送工件,可以大大提高工作效率,水平传送带以的 工 恒定的速率s m v /2=运送质量为kg m 5.0=

件,工件都是以s m v /10=的初速度从A 位置滑上传送带,工件与传送带之间的动摩擦因数2.0=μ,每当前一个工件在传送带上停止相对滑动时,后一个工件立即滑上传送带,取2/10s m g =,求: (1)工件滑上传送带后多长时间停止相对滑动 (2)在正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离 (3)在传送带上摩擦力对每个工件做的功 (4)每个工件与传送带之间由于摩擦产生的内能 解:(1)工作停止相对滑动前的加速度2/2s m g a ==μ ① 由at v v t +=0可知:s s a v v t t 5.02 1 20=-=-= ② (2)正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离m m vt s 15.02=?==? ③ (3)J J mv mv W 75.0)12(5.02 12121 222 02=-??=-= ④ (4)工件停止相对滑动前相对于传送带滑行的距离 )21(20at t v vt s +-=m )5.022 1 5.01(5.022??+?-?=m m 25.0)75.01(=-=⑤ J mgs fs E 25.0===μ内 ⑥ 3、汽车启动问题 匀加速启动 恒定功率启动 4、行星运动问题 [例题1] 如图6-1所示,在与一质量为M ,半径为R ,密度均匀的球体距离为R 处有一质量为m 的质点,此时M 对m 的万有引力为F 1.当从球M 中挖去一个半径为R/2的小球体时,剩下部分对m 的万有引力为F 2,则F 1与F 2的比是多少?

高中物理模型-水平方向上的碰撞弹簧模型

模型组合讲解——水平方向上的碰撞+弹簧模型 [模型概述] 在应用动量守恒、机械能守恒、功能关系和能量转化等规律考查学生的综合应用能力时,常有一类模型,就是有弹簧参与,因弹力做功的过程中弹力是个变力,并与动量、能量联系,所以分析解决这类问题时,要细致分析弹簧的动态过程,利用动能定理和功能关系等知识解题。 [模型讲解] 一、光滑水平面上的碰撞问题 例1. 在光滑水平地面上有两个相同的弹性小球A 、B ,质量都为m ,现B 球静止,A 球向B 球运动,发生正碰。已知碰撞过程中总机械能守恒,两球压缩最紧时的弹性势能为E P ,则碰前A 球的速度等于( ) A. m E P B. m E P 2 C. m E P 2 D. m E P 22 解析:设碰前A 球的速度为v 0,两球压缩最紧时的速度为v ,根据动量守恒定律得出 mv mv 20=,由能量守恒定律得220 )2(21 21v m E mv P +=,联立解得m E v P 20=,所以正确选项为C 。 二、光滑水平面上有阻挡板参与的碰撞问题 例 2. 在原子核物理中,研究核子与核子关联的最有效途径是“双电荷交换反应”。这 类反应的前半部分过程和下述力学模型类似,两个小球A 和B 用轻质弹簧相连,在光滑的水平直轨道上处于静止状态,在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P ,右边有一小球C 沿轨道以速度v 0射向B 球,如图1所示,C 与B 发生碰撞并立即结成一个整体D ,在它们继续向左运动的过程中,当弹簧长度变到最短时,长度突然被锁定,不再改变,然后,A 球与挡板P 发生碰撞,碰后A 、D 都静止不动,A 与P 接触而不粘连,过一段时间,突然解除锁定(锁定及解除锁定均无机械能损失),已知A 、B 、C 三球的质量均为m 。 图1 (1)求弹簧长度刚被锁定后A 球的速度。 (2)求在A 球离开挡板P 之后的运动过程中,弹簧的最大弹性势能。 解析:(1)设C 球与B 球粘结成D 时,D 的速度为v 1,由动量守恒得1 0)(v m m mv +=当弹簧压至最短时,D 与A 的速度相等,设此速度为v 2,由动量守恒得2132mv mv =,由

(完整word版)高中物理传送带专题题目与答案

传 送 带 问 题 一、传送带问题中力与运动情况分析 1、水平传送带上的力与运动情况分析 例1 水平传送带被广泛地应用于车站、码头,工厂、车间。如图所示为水平传送带装置示意图,绷紧的传送带AB 始终保持v 0=2 m/s 的恒定速率运行,一质量为m 的工件无初速度地放在A 处,传送带对工件的滑动摩擦力使工件开始做匀加速直线运动,设工件与传送带间的动摩擦因数为μ=0.2 ,AB 的之间距离为L =10m ,g 取10m/s 2 .求工件从A 处运动到B 处所用的时间. 例2: 如图甲所示为车站使用的水平传送带的模型,传送带长L =8m ,以速度v =4m/s 沿顺时针方向匀速转动,现有一个质量为m =10kg 的旅行包以速度v 0=10m/s 的初速度水平地滑上水平传送带.已知旅行包与皮带间的动摩擦因数为μ=0.6 ,则旅行包从传送带的A 端到B 端所需要的时间是多少?(g =10m/s 2 ,且可将旅行包视为质点.) 例3、如图所示为车站使用的水平传送带装置的示意图,绷紧的传送带始终保持3.0m /s 的恒定速率运行,传送带的水平部分AB 距水平地面的高度为h=0.45m.现有一行李包(可视为质点)由A 端被传送到B 端,且传送到B 端时没有被及时取下,行李包从B 端水平抛出,不计空气阻力,g 取10 m/s 2 (1) 若行李包从B 端水平抛出的初速v =3.0m /s ,求它在空中运动的时间和飞出的水平距离; (2) 若行李包以v 0=1.0m /s 的初速从A 端向右滑行, 包与传送带间的动摩擦因数μ=0.20,要使它从B 端飞出的水平距离等于(1)中所 求的水平距离,求传送带的长度L 应满足的条件? 例4一水平的浅色长传送带上放置一煤块(可视为质点),煤块与传送带之间的动摩擦因数为 。初始时,传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度a 0开始运动,当其速度达到v 0后,便以此速度做匀速运动,经过一段时间,煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动。求此黑色痕迹的长度. B A L h 图 甲

高中物理连体模型总结

精讲3 牛顿运动定律连体问题 ?在实际问题中,常常会碰到几个物体(连接)在一起在外力作用下运动,求解它们的运动规律及所受外力和相互作用力,这类问题被称为连接体问 题。 常见的连体模型:①用轻绳连接②直接接触 ③靠摩擦接触 a

连接体常会处于某种相同的运动状态,如处于平衡态或以相同的加速度运动。处理方法:整体法与隔离法相结合 整体法:就是把整个系统作为一个研究对象来分析的方法。不必考虑系统内力的影响,只考虑系统受到的外力,根据牛顿第二定律列方程求解. 例1:如图所示,U形框B放在粗糙斜面上刚好静止。若将物体A放入放入U形框B内,问B是否静止。 隔离法:是把系统中的各个部分(或某一部分)隔离,作为一个单独的研究对象来分析的方法。 此时系统内部各物体间的作用力(内力)就可能成为研究对象的外力,在分析时要加以注意。需要求内力时,一般要用隔离法。

例2 如图所示,为研究a与F、m关系的实验装置,已知A、B质量分别为m、M,当一切摩擦力不计时,求绳子拉力。原来说F约为mg,为什么? 拓展:质量分别为m=2kg和M=3kg的物体A和B,挂在弹簧秤下方的定滑轮上,如图所示,当B加速下落时,弹簧秤的示数是。(g取10m/s2) 例3:用力F推,质量为M的物块A和质量为m的物块B,使两物体一起在光滑水平面上前进时,求物体M对m的作用力F N。

若两物体与地面摩擦因数均为μ时,相互作用力F N是否改变?为什么? 例4.如图所示,质量为M的木箱放在水平面上,木箱中的立杆上套着一个质量为m的小球。开始时小球在杆的顶端,由静止释放后,小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的一半,则小球在下滑过程中,木箱对地面的压力是多少? 拓展:如图所示,A、B的质量分别为m1和m2,叠放于光滑的水平面上,现用水平力拉A时,A、B一起运动的最大加速度为a1,若用水平力改拉B物体时,A,B一起运动的最大为a2,则a1:a2等于() A.1:1 B.m1:m2 C.m2:m1D.m12:m22

高中物理传送带问题专题

传送带问题 知识特点 传送带上随行物受力复杂,运动情况复杂,功能转换关系复杂。 基本方法 解决传送带问题要特别注重物理过程的分析和理解,关键是分析传送带上随行物时一般以地面为参照系。 1、对物体受力情况进行正确的分析,分清摩擦力的方向、摩擦力的突变。当传送带和随行物相对静止时,两者之间的摩擦力为恒定的静摩擦力或零;当两者由相对运动变为速度相等时,摩擦力往往会发生突变,即由滑动摩擦力变为静摩擦力或变为零,或者滑动摩擦力的方向发生改变。 2、对运动情况进行分析分清物体的运动过程,明确传送带的运转方向。 3、对功能转换关系进行分析,弄清能量的转换关系,明白摩擦力的做功情况,特别是物体与传送带间的相对位移。 一.基础练习 【示例1】一水平传送带长度为20m ,以2m /s 的速度做匀速运动,已知某物体与传送带间动摩擦因数为0.1,则从把该物体由静止放到传送带的一端开始,到达另一端所需时间为多少? 解:物体加速度a=μg=1m/s 2,经t 1=v a =2s S 1=12 at 12=2m,然后和传送带一起匀速运动经t 2=l-s 1v =9s ,所以共需时间t=t 1+t 2=11s 【讨论】 1、在物体和传送带达到共同速度时物体的位移,传送带的位移,物体和传送带的相对位移 分别是多少?(S 1=12 vt 1=2m ,S 2=vt 1=4m ,Δs=s 2-s 1=2m ) 2、若物体质量m=2Kg ,在物体和传送带达到共同速度的过程中传送带对物体所做的功,因 摩擦而产生的热量分别是多少?(W 1=μmgs 1=12 mv 2=4J ,Q=μmg Δs=4J ) 情景变换一、当传送带不做匀速运动时 【示例2】一水平的浅色长传送带上放置一煤块(可视为质点),煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ。初始时,传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度a 0开始运动,当其速度达到v 0后,便以此速度做匀速运动。经过一段时间,煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动。求此黑色痕迹的长度。 【解析】方法一: 根据“传送带上有黑色痕迹”可知,煤块与传送带之间发生了相对滑动,煤块的加速度a 小于传送带的加速度a 0。根据牛顿运动定律,可得 g a μ= 设经历时间t ,传送带由静止开始加速到速度等于v 0,煤块则由静止加速到v ,有 由于a

高中物理解题模型详解总结

高考物理解题模型 目录 第一章运动和力................................................. 一、追及、相遇模型............................................ 二、先加速后减速模型.......................................... 三、斜面模型................................................. 四、挂件模型................................................. 五、弹簧模型(动力学)........................................ 第二章圆周运动................................................. 一、水平方向的圆盘模型........................................ 二、行星模型................................................. 第三章功和能 ................................................... 一、水平方向的弹性碰撞........................................ 二、水平方向的非弹性碰撞...................................... 三、人船模型................................................. 四、爆炸反冲模型 ............................................. 第四章力学综合................................................. 一、解题模型: ............................................... 二、滑轮模型................................................. 三、渡河模型................................................. 第五章电路...................................................... 一、电路的动态变化............................................ 二、交变电流................................................. 第六章电磁场 ................................................... 一、电磁场中的单杆模型........................................ 二、电磁流量计模型............................................ 三、回旋加速模型 ............................................. 四、磁偏转模型 ...............................................

高一物理传送带专题

高一物理传送带专题 例题1.水平传送带A、B以v=2m/s的速度匀速运动,如图所示,A、B相距10m,一物体(可视为质点)从A点由静止释放,物体与传送带间的动摩擦因数μ=.则物体从A沿传送带运动到B所需的时间为多少(g=10m/s2) 思考一:若本题中,传送带AB的长度仅有0.5m,则物体由A到B的总时间如何计算思考二:还是刚才的传送带,现在提高传送带的运行速率,物体能较快地传送到B处.要让物体以最短的时间从A处传送到B处,说明并计算传送带的运行速率至少应为多大最短的时间是多少 例题2.一条水平传送带始终匀速运动,将一个质量为m=20 kg的货物无初速地放在传送带上,货物从放上到跟传送带一起匀速运动,经过的时间为 s,滑行距离为 1.2 m(g取10 m/s2).求: (1)货物与传送带间动摩擦因数的值;(μ=) (2) 这个过程中,摩擦力对货物做的功是多少(90 J) (3)这个过程中,动力对传送带做的功是多少(180 J) 例题3.一平直传送带以2m/s的速率匀速运行,传送带把A处的白粉块送到B处,AB 间距离10米,如果粉块与传送带μ为,则:(1)粉块从A到B的时间是多少(2)粉块在皮带上留下的白色擦痕长度为多少(3)要让粉块能在最短时间内从A到B,传送带的速率应多少(4)电动机由于传送粉块多消耗的电能。

例题4.如图所示,传送带的水平部 分AB 长为L=5m ,以v 0=4m/s 的速度顺时 针转动,水平台面BC 与传送带平滑连接于 B 点,B C 长S=1m ,台面右边有高为h=0.5m 的光滑曲面CD ,与BC 部分相切于C 点。 一质量m=1kg 的工件(视为质点),从A 点无初速度释放,工件与传送带及台面BC 间的动摩擦因数均为μ=,g=10m/s 2,求:(1)工件运动到B 点时的速度大小;(2)通过计算说明,工件能否通过D 点到达平台DE 上。 例题5.如图所示为某工厂的贷物传送装置,水平运输带与一斜面MP 连接,运输带运行的速度为./50s m v =在运输带上的N 点将一小物体轻轻的放在上面,N 点距运输带的右端m x 5.1=.小物体的质量为kg m 4.0=,设货物到达斜面最高点P 时速度恰好为零,斜面长度,6.0m L =它与运输带的夹角为o 30=θ,连接M 是平滑的,小物体在此处无碰撞能量损失,小物体与斜面间的动摩擦因数为.631= μ( ,/102s m g =空气阻力不计)求:(1)小物体运 动到运输带右端时的速度大小;(2)小物体与运输带 间的动摩擦因数;(3)小物体在运输带上运动的过程中由于摩擦而产生的热量. 例题6.皮带传送机是靠货物和传送带之间的摩擦力把货物运送到别处的,如图所示,已知一直传送带与水平面的夹角θ=37°,以4m/s 的恒定速率向上运行,在传送带的底端无初速度释放一质量为0.5kg 的物体,它与传送带之间的动摩擦因数为,若传送带底端到顶端的长度为25m ,则(1)物体从底端到顶端所用的时间为多少(2)物体在运输带上运动的过程中由于摩擦而产生的热量(3)电动机由于运送货物多消耗的电能(g=10m/s2,sin37°= , cos 37°=)

高考物理知识归纳力学模型及方法

╰ α 高中物理知识归纳(二) ----------------------------力学模型及方法 1.连接体模型是指运动中几个物体叠放在一起、或并排在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。 整体法是指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体,对整体用牛二定律列方程隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时,把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。 2斜面模型(搞清物体对斜面压力为零的临界条件) 斜面固定:物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定 μ=tgθ物体沿斜面匀速下滑或静止μ> tgθ物体静止于斜面 μ< tgθ物体沿斜面加速下滑a=g(sinθ一μcosθ) 3.轻绳、杆模型 绳只能受拉力,杆能沿杆方向的拉、压、横向及任意方向的力。 杆对球的作用力由运动情况决定 只有θ=arctg(g a)时才沿杆方向 最高点时杆对球的作用力;最低点时的速度?,杆的拉力? 若小球带电呢? 假设单B下摆,最低点的速度V B=R 2g?mgR=2 2 1 B mv E m L · m2 m1 F B A F1 F2 B A F

F m 整体下摆2mgR=mg 2R +'2 B '2A mv 21mv 2 1+ 'A 'B V 2V = ? ' A V = gR 53 ; 'A 'B V 2V ==gR 25 6> V B =R 2g 所以AB 杆对B 做正功,AB 杆对A 做负功 若 V 0< gR ,运动情况为先平抛,绳拉直沿绳方向的速度消失 即是有能量损失,绳拉紧后沿圆周下落机械能守恒。而不能够整个过程用机械能守恒。 求水平初速及最低点时绳的拉力? 换为绳时:先自由落体,在绳瞬间拉紧(沿绳方向的速度消失)有能量损失(即v 1突然消失),再v 2下摆机械能守恒 例:摆球的质量为m ,从偏离水平方向30°的位置由静释放,设绳子为理想轻绳,求:小球运动到最低点A 时绳子受到的拉力是多少? 4.超重失重模型 系统的重心在竖直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量a y ) 向上超重(加速向上或减速向下)F=m(g+a);向下失重(加速向下或减速上升)F=m(g-a) 难点:一个物体的运动导致系统重心的运动 1到2到3过程中 (1、3除外)超重状态 绳剪断后台称示数 系统重心向下加速 斜面对地面的压力? 地面对斜面摩擦力? 导致系统重心如何运动? 铁木球的运动 用同体积的水去补充 5.碰撞模型:特点,①动量守恒;②碰后的动能不可能比碰前大; ③对追及碰撞,碰后后面物体的速度不可能大于前面物体的速度。 ◆弹性碰撞:m 1v 1+m 2v 2=' 22' 11v m v m +(1) '222'12221mv 2 1mv 21mv 21mv 21+=+ (2 ) ◆一动一静且二球质量相等的弹性正碰:速度交换 大碰小一起向前;质量相等,速度交换;小碰大,向后返。 ◆一动一静的完全非弹性碰撞(子弹打击木块模型) mv 0+0=(m+M)' v 20mv 21='2M)v m (2 1++E 损 E 损=20mv 21一'2 M)v (m 2 1+= 0202 0E m M M m 21m)(M M M)2(m mM k v v +=+=+ a 图9 θ

高中物理模型(完整资料).doc

【最新整理,下载后即可编辑】 一.行星模型 [模型概述] 所谓“行星”模型指卫星绕中心天体,或核外电子绕原子旋转。它们隶属圆周运动,但涉及到力、电、能知识,属于每年高考必考内容。 [模型要点] 人造卫星的运动属于宏观现象,氢原子中电子的运动属于微观现象,由于支配卫星和电子运动的力遵循平方反比律,即21F r ∝ ,故它们在物理模型上和运动规律的描述上有相似点。 一. 线速度与轨道半径的关系 设地球的质量为M ,卫星质量为m ,卫星在半径为r 的轨道上运行,其线速度为v ,可知22GMm v m r r =,从而v =设质量为'm 、带电量为e 的电子在第n 条可能轨道上运动,其线速度大小为v ,则有222n n ke v m r r =,从而1v v =∝即 可见,卫星或电子的线速度都与轨道半径的平方根成反比 二. 动能与轨道半径的关系 卫星运动的动能,由22GMm v m r r =得12k k GMm E E r r =∝即,氢原子核外电子运

动的动能为:21 2k k n n ke E E r r =∝即,可见,在这两类现象中,卫星与电子的动能 都与轨道半径成反比 三. 运动周期与轨道半径的关系 对卫星而言,212224m m G mr r T π=,得232234,r T T r GM π=∝即.(同理可推导V 、a 与 半径的关系。对电子仍适用) 四. 能量与轨道半径的关系 运动物体能量等于其动能与势能之和,即k p E E E =+,在变轨问题中, 从离地球较远轨道向离地球较近轨道运动,万有引力做正功,势能减少,动能增大,总能量减少。反之呢? 五. 地球同步卫星 1. 地球同步卫星的轨道平面:非同步人造地球卫星其轨道平面可与地轴有任意夹角且过地心,而同步卫星一定位于赤道的正上方 2. 地球同步卫星的周期:地球同步卫星的运转周期与地球自转周期相同。 3. 地球同步卫星的轨道半径:据牛顿第二定律 有2002,GMm m r r r ωω==得与地球自转角速度相同,所以地球同步卫星的轨道半径一定,其离地面高度也是一定的 4. 地球同步卫星的线速度:为定值,绕行方向与地球自转方向相同 [误区点拨] 天体运动问题:人造卫星的轨道半径与中心天体半径的区别;人造卫星的发射速度和运行速度;卫星的稳定运行和变轨运动;赤道上的物体与近地卫星的区别;卫星与同步卫星的区别 人造地球卫星的发射速度是指把卫星从地球上发射出去的速度,速度越大,发射得越远,发射的最小速度,混淆连续物和卫星群:连续物是指和天体连在一起的物体,其角速度和天体相同,双星系统中的向心力中的距离与圆周运动中的距离的差别 二.等效场模型 [模型概述] 复合场是高中物理中的热点问题,常见的有重力场与电场、重力场与

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