传送带模型--2024年高三物理二轮常见模型含答案.pdf

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1、120242024年高三物理二轮常见模型年高三物理二轮常见模型专题专题 传送带模型传送带模型特训目标特训目标特训内容特训内容目标目标1 1水平传送带模型水平传送带模型(1 1T T-5 5T T)目标目标2 2倾斜传送带模型倾斜传送带模型(6 6T T-1010T T)目标目标3 3电磁场中的传送带模型电磁场中的传送带模型(1111T T-1515T T)【特训典例】【特训典例】一、水平传送带模型水平传送带模型1如图所示，足够长的水平传送带以v0=2m/s的速度沿逆时针方向匀速转动，在传送带的左端连接有一光滑的弧形轨道，轨道的下端水平且与传送带在同一水平面上，滑块与传送带间的动摩擦因数为=0.

2、4。现将一质量为m=1kg的滑块(可视为质点)从弧形轨道上高为h=0.8m的地方由静止释放，重力加速度大小取g=10m/s2，则()A.滑块刚滑上传送带左端时的速度大小为4m/sB.滑块在传送带上向右滑行的最远距离为2.5mC.滑块从开始滑上传送带到第一次回到传送带最左端所用的时间为2.5sD.滑块从开始滑上传送带到第一次回到传送带最左端的过程中，传动系统对传送带多做的功为12J2如图甲所示，一足够长的水平传送带以某一恒定速度顺时针转动，一根轻弹簧一端与竖直墙面连接，另一端与工件不拴接。工件将弹簧压缩一段距离后置于传送带最左端无初速度释放，工件向右运动受到的摩擦力Ff随位移x变化的关系如图乙所

3、示，x0、Ff0为已知量，则下列说法正确的是(工件与传送带间的动摩擦因数处处相等)()A.工件在传送带上先做加速运动，后做减速运动B.工件向右运动2x0后与弹簧分离C.弹簧的劲度系数为Ff0 x0D.整个运动过程中摩擦力对工件做功为0.75Ff0 x03如图所示，水平传送带AB长L=10m，以恒定速率v1=2m/s运行。初速度大小为v2=4m/s的小物块(可视为质点)从与传送带等高的光滑水平地面上经A点滑上传送带。小物块的质量m=1kg，物块与2传送带间的动摩擦因数=0.4，g取10m/s2，则()A.小物块离开传送带时的速度大小为2m/sB.小物体在传送带上的运动时间为2sC.小物块与传送带

4、间的摩擦生热为16JD.小物块和传送带之间形成的划痕长为4.5m4如图甲所示，水平传送带在电机的作用下，t=0时刻由静止开始向右做匀加速直线运动，物块(视为质点)在t=0时刻以速度v0从左轮中心的正上方水平向右滑上传送带，t0时刻物块与传送带的速度相等均为0.4v0，物块和传送带运动的v-t图像如图乙所示，t0时刻前后物块的加速度大小变化量为53m/s2，物块从右轮中心正上方离开传送带时速度为0.8v0，整个过程中物块相对传送带的位移为1.5m。己知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2。则下列说法正确的是()A.物块的初速度大小为8m/sB.传送带的加速度大小为103m/s2

5、C.传送带的长度为3.5mD.物块通过传送带的平均速度为325m/s5物块以速度v0=6m/s从A点沿水平方向冲上长为2m的传送带，并沿水平传送带向右滑到B点后水平抛出，落到地面上的P点，如图甲所示。平抛运动的水平距离记为x，规定向右为速度正方向。在v0一定的情况下，改变传送带的速度v，得到x-v关系图像如图乙所示。已知g=10m/s2，下列说法正确的是()A.当传送带速度为0时，物块到达B点的速度为4m/sB.传送带平面到地面的高度为0.8mC.物块与传送带间动摩擦因数为0.5D.如果传送带向左传送，其x-v图像为虚线c二、倾斜传送带模型倾斜传送带模型6如图甲所示，倾角为的传送带以恒定速率逆

6、时针运行，现将一包裹轻轻放在最上端的A点，包裹从A点运动到最下端B点的过程中，加速度a随位移x的变化图像如图乙所示(重力加速度g取10m/s2)，则下列说法正确的是()3A.传送带与水平面的夹角为30B.包裹与传送带间的动摩擦因数为0.4C.传送带运行的速度大小为6m/sD.包裹到B点时的速度为8m/s7如图甲所示，逆时针匀速传动的传送带与水平面的夹角=37。在传送带的顶端A处无初速度地释放一个小物块，一段时间后物块到达底端B处。当改变传送带匀速传动的速度v1时，小物块到达B处的速度v2也会相应变化，v2和v1的关系如图乙所示，取重力加速度大小g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=

7、0.8。下列说法正确的是()A.小物块可能先匀加速再匀速运动B.传送带A、B之间的距离为25mC.小物块和传送带间的动摩擦因数为0.375D.小物块从A运动到B的最短时间为5s8如图所示，现将一长为L、质量为m且分布均匀的金属链条通过装有传送带的斜面输送到高处。斜面与传送带靠在一起连成一直线，与水平方向夹角为，斜面光滑，链条与传送带之间的动摩擦因数为常数。传送带以足够大的恒定速率顺时针转动。已知链条处在斜面或者传送带上任意位置时，支持力都均匀作用在接触面上。将链条放在传送带和斜面上，将位于传送带部分的长度记为x，当x=L4时，链条恰能保持静止。现将链条从x=L3的位置由静止释放，假设最大静摩擦

8、力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是()A.链条与传送带之间的动摩擦因数=4tanB.释放瞬间链条的加速度为4gsin3C.链条从x=L2的位置静止释放，到完全进入传送带的瞬间，速度大小v=2gLsin4D.链条从xL4的某一位置静止释放，到完全进入传送带的过程中，链条增加的机械能一定小于链条和传送带间的摩擦生热9如图所示，电动机带动的传送带与水平方向夹角=37，与两皮带轮O1、O2相切与A、B两点，从A到B长度为L1=5.6m。传送带以v0=0.8m/s的速率顺时针转动。两皮带轮的半径都为R=1.5m。长度为L2=2.0m水平直轨道CD和传送带皮带轮最高点平滑无缝连接。现有一体积可忽略，质量

9、为m=0.5kg小物块在传送带下端A无初速度释放。若小物块与传送带之间的动摩擦因数为1=0.8，与水平直轨道CD之间的动摩擦因数为2，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则()A.小物块从A运动到B的时间为8sB.小物块运动到皮带轮O2最高点时，一定受到皮带轮O2的支持力作用C.将小物块由A点送到C点电动机多消耗的电能为21.02JD.若小物块刚好停在CD中点，则2=0.3210如图甲所示，一足够长的传送带倾斜放置，以大小为v=2m/s的恒定速率顺时针传动。一质量m=2kg的煤块以初速度v0=12m/s从A端冲上传送带又滑了下来，煤块的速度随时间变化的图像如图乙所示，重力加速度g=10m/s2，则下

10、列说法正确的是()A.煤块上升的最大位移为7mB.煤块与传送带间的动摩擦因数=0.5C.煤块从冲上传送带到返回A端所用时间为 2+2sD.煤块在皮带上留下的划痕为 9+4 2m三、电磁场中的传送带模型电磁场中的传送带模型11如图，一质量为m、电荷量为q的带负电绝缘小物块以水平初速度v0从左端冲上长为L的水平传送带，并从传送带右端滑下。已知物块与传送带间的动摩擦因数为，传送带沿顺时针方向运行，速度大小恒为0.5v0，整个空间存在场强大小E=mgq、方向水平向左的匀强电场。关于物块在传送带上的运动，下列5说法正确的是()A.物块先做匀减速直线运动后做匀速直线运动B.物块一直做匀速直线运动C.电动机

11、因物块在传送带上的运动而多消耗的电能为mgLD.电动机因物块在传送带上的运动而多消耗的能量为mgL212如图所示，在真空环境中有一足够长的绝缘、粗糙、水平传送带，其上放置带正电的甲物体，且甲物体的电荷量始终保持不变，整个传送带所在区域存在垂直于纸面向里的匀强磁场。假如由静止开始让传送带做匀加速运动，发现刚开始甲物体与传送带保持相对静止，则下列说法正确的是()A.甲物体开始阶段所受摩擦力均匀增大B.经过一段时间后甲物体的加速度会逐渐减小C.甲物体有可能离开传送带作曲线运动D.甲物体最终会沿传送带做匀速直线运动13如图甲所示，一带电物块无初速度地放在皮带底端，皮带轮以恒定的速率沿顺时针方向转动，该

12、装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，物块由底端E运动至皮带顶端F的过程中，其v-t图像如图乙所示，物块全程运动的时间为4.5s。关于带电物块及其运动过程，下列说法正确的是()A.该物块带负电B.皮带轮的转动速度大小一定为1m sC.若已知皮带的长度，可求出该过程中物块与皮带发生的相对位移D.在24.5s内，物块与皮带仍可能有相对运动14一水平足够长绝缘传送带处于静止状态，其上方空间存在垂直纸面向外的匀强磁场，另有一带正电的物块静止于传送带左端，且与传送带间动摩擦因数为。从某时刻起，传送带开始以恒定加速度a(ag)启动，则物块的v-t图像大致为()6A.B.C.D.15传送带使用简便，节省人力物

13、力，被广泛应用。现需要传送可能带电的物体到达一定的高度，为此商家设计了如图所示的绝缘倾斜传送带，并在传送带所在的空间内施加电场强度E=5N/C、方向沿传送带向上的匀强电场，传送带的长度lAB=40m、倾角=37，在电动机带动下传送带以v0=4m/s的速度顺时针转动。现将质量m=0.1kg的物体轻放在传送带的底端A，经14s物体到达顶端B，此时的速度大小也为v0=4m/s。已知物体与传送带间的动摩擦因数=0.8，重力加速度g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8，物体可视为质点，请判断物体是否带电，若物体带电，求出物体所带的电荷量，若不带电请说明理由。120242024年高三物理

14、二轮常见模型年高三物理二轮常见模型专题专题 传送带模型传送带模型特训目标特训目标特训内容特训内容目标目标1 1水平传送带模型水平传送带模型(1 1T T-5 5T T)目标目标2 2倾斜传送带模型倾斜传送带模型(6 6T T-1010T T)目标目标3 3电磁场中的传送带模型电磁场中的传送带模型(1111T T-1515T T)【特训典例】【特训典例】一、水平传送带模型水平传送带模型1如图所示，足够长的水平传送带以v0=2m/s的速度沿逆时针方向匀速转动，在传送带的左端连接有一光滑的弧形轨道，轨道的下端水平且与传送带在同一水平面上，滑块与传送带间的动摩擦因数为=0.4。现将一质量为m=1kg的

15、滑块(可视为质点)从弧形轨道上高为h=0.8m的地方由静止释放，重力加速度大小取g=10m/s2，则()A.滑块刚滑上传送带左端时的速度大小为4m/sB.滑块在传送带上向右滑行的最远距离为2.5mC.滑块从开始滑上传送带到第一次回到传送带最左端所用的时间为2.5sD.滑块从开始滑上传送带到第一次回到传送带最左端的过程中，传动系统对传送带多做的功为12J【答案】AD【详解】A滑块刚滑上传送带左端时的速度大小为v=2gh=2100.8m/s=4m/s选项A正确；B滑块在传送带上向右滑行做减速运动的加速度大小为a=g=4m/s2向右运动的最远距离为xm=v22a=4224m=2m选项B错误；C滑块从

16、开始滑上传送带到速度减为零的时间t1=va=1s位移x1=v2t1=2m然后反向，则从速度为零到与传送带共速的时间t2=v0a=0.5s位移x2=v02t2=0.5m然后匀速运动回到传送带的最左端的时间t3=x1-x2v0=0.75s滑块从开始滑上传送带到第一次回到传送带最左端所用的时间为t=t1+t2+t3=2.25s选项C错误；D滑块从开始滑上传送带到第一次回到传送带最左端的过程中，传动系统对传送带多做的功等于传送带克服摩擦力做功W=mg(v0t1+v0t2)=12J选项D正确。故选AD。2如图甲所示，一足够长的水平传送带以某一恒定速度顺时针转动，一根轻弹簧一端与竖直墙面连接，另一端与工件

17、不拴接。工件将弹簧压缩一段距离后置于传送带最左端无初速度释放，工件向右运动受到的摩擦力Ff随位移x变化的关系如图乙所示，x0、Ff0为已知量，则下列说法正确的是(工件与传送带间的动摩擦因数处处相等)()2A.工件在传送带上先做加速运动，后做减速运动B.工件向右运动2x0后与弹簧分离C.弹簧的劲度系数为Ff0 x0D.整个运动过程中摩擦力对工件做功为0.75Ff0 x0【答案】BD【详解】A从图乙可知，摩擦力在x0处方向发生变化，在x02x0区间工件的摩擦力大小发生变化，说明工件与传送带相对静止，故工件先做加速运动后做匀速运动，故A错误；B在x02x0区间摩擦力大小等于弹簧弹力大小，2x0位置摩

18、擦力为零，所以弹力为零，所以工件运动2x0后与弹簧分离，故B正确；C由胡克定律得kx0=0.5Ff0解得弹簧的劲度系数k=Ff02x0故C错误；D摩擦力对工件先做正功后做负功，图乙图像与x轴围成的面积在数值上等于摩擦力对工件做的功，即W=Ff0 x0-120.5Ff0 x0=0.75Ff0 x0故D正确。故选BD。3如图所示，水平传送带AB长L=10m，以恒定速率v1=2m/s运行。初速度大小为v2=4m/s的小物块(可视为质点)从与传送带等高的光滑水平地面上经A点滑上传送带。小物块的质量m=1kg，物块与传送带间的动摩擦因数=0.4，g取10m/s2，则()A.小物块离开传送带时的速度大小为

19、2m/sB.小物体在传送带上的运动时间为2sC.小物块与传送带间的摩擦生热为16JD.小物块和传送带之间形成的划痕长为4.5m【答案】AD【详解】A物块先向左做匀减速运动，加速度为a=g=4m/s2物块做减速运动的时间为t1=v2a=1s物块做减速运动的位移为x1=12at21=12412m=2mL4的某一位置静止释放，到完全进入传送带的过程中，链条增加的机械能一定小于链条和传送带间的摩擦生热【答案】ACD【详解】A将位于传送带部分的长度记为x，当x=L4时，链条恰能保持静止，则有mgsin=14mgcos可得，链条与传送带之间的动摩擦因数为=4tan故A正确；B链条从x=L3的位置由静止释放

20、，则根据牛顿第二定律有 13mgcos-mgsin=ma可得，释放瞬间链条的加速度为a=13gsin故B错误；C从x的位置释放瞬间，链条受到的合力为F合=xLmgcos-mgsin可知，链条受到的合力大小随着链条进入传送带的长度x的增大而均匀增大的，则链条从x=L2的位置静止释放时的合力大小为F1=L2Lmgcos-mgsin=mgsin链条完全进入传送带的瞬间的合力大小为F2=LLmgcos-mgsin=3mgsin根据动能定理可得W合=F1+F22L2=12mv2解得，链条完全进入传送带的瞬间速度大小为v=2gLsin 故C正确；D从x的位置释放瞬间，链条受到的摩擦力为 f=xLmgcos

21、可知，链条受到的摩擦力大小随着链条进入传送带的长度x的增大而均匀增大的，设链条的位移为x0，则根据功能关系有，从某一位置静止释放，到完全进入传送带的过程中，链条增加的机械能为E=Wf=fx0设传送带与链条的相对位移为x，链条和传送带间摩擦产生的内能为Q=fx由上述分析可知，链条受到的合力随着x的增大而增大，则链条运动的加速度随时间的增加而增大，故链条做加速度增大的加速运动，而传送带是匀速转动，其速度与时间关系的大致图像如下图所示由图可知，传送带与链条的相对位移x一定大于链条的位移x0，则有QE，故D正确。故选ACD。9如图所示，电动机带动的传送带与水平方向夹角=37，与两皮带轮O1、O2相切与

22、A、B两点，从A到B长度为L1=5.6m。传送带以v0=0.8m/s的速率顺时针转动。两皮带轮的半径都为R=1.5m。长度为L2=2.0m水平直轨道CD和传送带皮带轮最高点平滑无缝连接。现有一体积可忽略，质量为m=0.5kg小物块在传送带下端A无初速度释放。若小物块与传送带之间的动摩擦因数为1=0.8，与水平直轨道CD之间的动摩擦因数为2，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则()7A.小物块从A运动到B的时间为8sB.小物块运动到皮带轮O2最高点时，一定受到皮带轮O2的支持力作用C.将小物块由A点送到C点电动机多消耗的电能为21.02JD.若小物块刚好停在CD中点，则2=0.32【答案】ABC【详

23、解】A小物块在传送带下端A无初速度释放后，受到的滑动摩擦力沿传送带向上，做匀加速直线运动由牛顿第二定律可得 1mgcos37-mgsin37=ma解得a=0.4m/s2假设小物块能与传送带达到相同速度，则匀加速直线运动小物块上滑的位移为x1=v022a=0.8220.4m=0.8mmgsin37小物块与传送带一起匀速，小物块匀速运动的时间为t2=L1-x1v0=5.6-0.80.8s=6s则小物块从A运动到B所用的时间为t=t1+t2=8s，A正确；B小物块运动到皮带轮O2最高点时所需的向心力F=mv02R=0.21Nl1，所以有一部分痕迹是重合的，则煤块在皮带上留下的划痕为(9+4 2)m，

24、故D正确；故选BD。三、电磁场中的传送带模型电磁场中的传送带模型11如图，一质量为m、电荷量为q的带负电绝缘小物块以水平初速度v0从左端冲上长为L的水平传送带，并从传送带右端滑下。已知物块与传送带间的动摩擦因数为，传送带沿顺时针方向运行，速度大小恒为0.5v0，整个空间存在场强大小E=mgq、方向水平向左的匀强电场。关于物块在传送带上的运动，下列说法正确的是()A.物块先做匀减速直线运动后做匀速直线运动B.物块一直做匀速直线运动C.电动机因物块在传送带上的运动而多消耗的电能为mgLD.电动机因物块在传送带上的运动而多消耗的能量为mgL2【答案】BD【详解】AB物块在初始状态相对传送带运动方向向

25、右，所受摩擦力向左，受到水平向右的电场力 qE=mg，故物块受力平衡匀速向右运动，选项A错误，B正确；CD由于传送带所受摩擦力水平向右，摩擦力对传送带做正功，故电动机因物块在传送带上的运动而多9消耗能量，其数值等于摩擦力对传送带所做的功，由于传送带运行速度为物块速度的一半，可知在物块从左端运动至右端的过程中，传送带通过的位移为L2，故摩擦力对传送带所做的功即电动机多消耗的能量为mgL2，选项C错误，D正确。故选BD。12如图所示，在真空环境中有一足够长的绝缘、粗糙、水平传送带，其上放置带正电的甲物体，且甲物体的电荷量始终保持不变，整个传送带所在区域存在垂直于纸面向里的匀强磁场。假如由静止开始让

26、传送带做匀加速运动，发现刚开始甲物体与传送带保持相对静止，则下列说法正确的是()A.甲物体开始阶段所受摩擦力均匀增大B.经过一段时间后甲物体的加速度会逐渐减小C.甲物体有可能离开传送带作曲线运动D.甲物体最终会沿传送带做匀速直线运动【答案】BD【详解】A发现刚开始甲物体与传送带保持相对静止，由于皮带做匀加速运动，根据左手定则可知，物体受到的洛伦兹力竖直向上，且大小增大，那么导致物体对皮带的压力减小，但由于物体受到是静摩擦力，依据牛顿第二定律可知 f=ma则甲物体开始阶段所受摩擦力应该不变，故A错误；B经过一段时间后，甲物体相对皮带滑动，则其受到是滑动摩擦力，由于竖直向上的洛伦兹力增大，导致物体

27、对皮带的压力减小，那么滑动摩擦力大小也减小，因此物体的加速度会逐渐减小，故 B正确；CD依据A选项分析，当洛伦兹力增大到等于重力时，则物体将离开传送带，从而做匀速直线运动，故 C错误，故D正确；故选BD。13如图甲所示，一带电物块无初速度地放在皮带底端，皮带轮以恒定的速率沿顺时针方向转动，该装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，物块由底端E运动至皮带顶端F的过程中，其v-t图像如图乙所示，物块全程运动的时间为4.5s。关于带电物块及其运动过程，下列说法正确的是()A.该物块带负电B.皮带轮的转动速度大小一定为1m sC.若已知皮带的长度，可求出该过程中物块与皮带发生的相对位移D.在24.5s内，

28、物块与皮带仍可能有相对运动【答案】D【详解】A由图像可知，物块先做加速度逐渐减小的加速运动，后做匀速运动，物块的最大速度是 1m s，对物块进行受力分析可知，开始时物块受到重力、支持力和摩擦力的作用，设动摩擦因数为，沿皮带的方向，有FN-mgsin=ma 物块运动后，又受到洛伦兹力的作用，加速度逐渐减小，由式可知，物块的加速度逐渐减小，一定是FN逐渐减小，而开始时FN=mgcos后来FN=mgcos-F洛即洛伦兹力的方向是斜向10上的，物块沿皮带向上运动，由左手定则可知，物块带正电，A错误；BD物块向上运动的过程中，加速度越来越小，当加速度等于0时，物块达到最大速度，此时mgsin=mgcos

29、-F洛由式可知，只要皮带的速度大于或等于 1m s 即可，所以皮带的速度可能是1m s，也可能大于1m s，物块可能相对皮带静止，也可能相对皮带运动，B错误，D正确；C由以上分析可知，皮带的速度不能确定，所以若已知皮带的长度，也不能求出该过程中物块与皮带发生的相对位移，C错误。故选D。14一水平足够长绝缘传送带处于静止状态，其上方空间存在垂直纸面向外的匀强磁场，另有一带正电的物块静止于传送带左端，且与传送带间动摩擦因数为。从某时刻起，传送带开始以恒定加速度a(ag)启动，则物块的v-t图像大致为()A.B.C.D.【答案】C【详解】由于ag，则物块将相对传送带向左运动，物块向右做运动，根据左手

30、定则，物块受到竖直向下的洛伦兹力，在竖直方向上有N=qvB+mg水平方向上有 f=N=ma1则有a1=qvB+mgm可知物块先做加速度增大的变加速直线运动，经历一段时间后，加速度将大于传送带的加速度 a，之后速度将增大至与传送带速度相等，两者保持相对静止，共同做加速度为a的匀加速直线运动，由于v-t图像的斜率表示加速度，可知第三个图像是正确的。故选C。15传送带使用简便，节省人力物力，被广泛应用。现需要传送可能带电的物体到达一定的高度，为此商家设计了如图所示的绝缘倾斜传送带，并在传送带所在的空间内施加电场强度E=5N/C、方向沿传送带向上的匀强电场，传送带的长度lAB=40m、倾角=37，在电

31、动机带动下传送带以v0=4m/s的速度顺时针转动。现将质量m=0.1kg的物体轻放在传送带的底端A，经14s物体到达顶端B，此时的速度大小也为v0=4m/s。已知物体与传送带间的动摩擦因数=0.8，重力加速度g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8，11物体可视为质点，请判断物体是否带电，若物体带电，求出物体所带的电荷量，若不带电请说明理由。【答案】物体带正电，电荷量为210-3C【详解】由mgsinmgcos设物体带正电，电荷量为q，则物体和传送带共速前qE-mgsin+mgcos=ma1经过时间t达到共速，则v0=a1t1；2a1x1=v20由题意，之后物体和传送带一起匀速运动lAB-x1=v0t-t1解得q=210-3C故物体带正电，电荷量为210-3C。