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专题07 传送带模型和“滑块—木板”模型
核心考点
考点梳理1 传送带模型.........................................................................................................................................1
母题考点一 传送带模型........................................................................................................................................3
考点梳理2 “滑块—木板”模型.........................................................................................................................6
母题考点二 “滑块—木板”模型........................................................................................................................7
考点梳理1 传送带模型
1.信息分析
(1)摩擦力方向的判断:同向“以快带慢”、反向“互相阻碍”。
(2)共速时摩擦力突变的可能:①滑动摩擦力突变为0;②滑动摩擦力突变为静摩擦力;③
摩擦力方向突变。
2.注意物体位移、相对位移和相对路程的区别
(1)物体位移:以地面为参考系,单独对物体由运动学公式求得的位移。
(2)物体相对传送带的位移大小Δx
①若有一次相对运动:Δx=x 传-x 物或Δx=x 物-x 传。
②若有两次相对运动:两次相对运动方向相同,则Δx=Δx1+Δx2(图甲);
两次相对运动方向相反,则划痕长度等于较长的相对位移大小Δx2(图乙)。
3.水平传送带问题的常见情形及运动分析
情景
物块的运动情况
传送带不足够长(物块最终未
与传送带相对静止)
传送带足够长(物块先与传送
带达到相对静止)
一直加速(加速度a=μg)
先加速后匀速
v0<v 时,一直加速(加速度a=
μg)
v0<v 时,先加速再匀速
v0>v 时,一直减速(加速度a=
μg)
v0>v 时,先减速再匀速
滑块一直减速到右端(加速度a
=μg)
物块先减速到速度为0,后被
传送带传回左端
若v0≤v,则返回到左端时速
度为v0;若v0>v,则返回到左
端时速度为v
4.倾斜传送带问题的常见情形及运动分析
情景
物块的运动情况
传送带不足够长(物块最终未与传送
带相对静止)
传送带足够长(物块先与传送带
达到相对静止)
一直加速( 一定满足μmgcos
θ>mgsin θ,即μ>tan θ)
先加速后匀速(一定满足关系
μ>tan θ)
一直加速(加速度为a1=gsin θ+
μgcos θ)
若μ≥tan θ,先加速后匀速
若μ<tan θ,先以a1 加速,共速
后摩擦力方向改变,再以a2=
gsin θ-μgcos θ 加速
v0<v 时,一直加速(加速度为a1=
gsin θ+μgcos θ)
v0<v 时,若μ≥tan θ,先加速后
匀速;若μ<tan θ,先以a1 加
速,后以a2=gsin θ-μgcos θ
加速
v0>v 时,若μ<tan θ,一直加速,
加速度大小为gsin θ-μgcos θ;若
μ>tan θ,一直减速,加速度大小为
μgcos θ-gsin θ;若μ=tan θ,一
直匀速
v0>v 时,若μ>tan θ,先减速后
匀速;若μ<tan θ,一直加速;
若μ=tan θ,一直匀速
μ<tan θ,一直加速;μ=tan θ,一直匀速
μ>tan θ,一直减速
μ>tan θ,先减速到速度为0
后反向加速,若v0≤v,运
(摩擦力方向
一定沿传送
动到原位置时速度大小为
v0;若v0>v,运动到原位置
时速度大小为v
母题考点一 传送带模型
【母题1】(2025·福建·高考真题)传送带转动的速度大小恒为1m/s,顺时针转动。两个物
块A、B,A、B 用一根轻弹簧连接,开始弹簧处于原长,A 的质量为1kg,B 的质量为
2kg,A 与传送带的动摩擦因数为0.5,B 与传送带的动摩擦因数为0.25。t=0 时,将两物块
放置在传送带上,给A 一个向右的初速度v0=2m/s,B 的速度为零,弹簧自然伸长。在t=t0
时,A 与传送带第一次共速,此时弹簧弹性势能Ep=0.75J,传送带足够长,A 可在传送带
上留下痕迹,重力加速度
,则( )
A.在t=
时,B 的加速度大小大于A 的加速度大小
B.t=t0时,B 的速度为0.5m/s
C.t=t0时,弹簧的压缩量为0.2m
D.0﹣t0过程中,A 与传送带的痕迹小于0.05m
【答案】BD
【详解】AB.根据题意可知传送带对AB 的滑动摩擦力大小相等都为
初始时A 向右减速,B 向右加速,故可知在A 与传送带第一次共速前,AB 整体所受合外
力为零,系统动量守恒有
,
代入数值解得t=t0时,B 的速度为
在A 与传送带第一次共速前,对任意时刻对AB 根据牛顿第二定律有
,
由于
,故可知
故A 错误,B 正确;
C.在
时间内,设AB 向右的位移分别为
,
;,由功能关系有
解得
故弹簧的压缩量为
故C 错误;
D.A 与传送带的相对位移为
B 与传送带的相对为
故可得
由于
时间内A 向右做加速度逐渐增大的减速运动,B 向右做加速度逐渐增大的加速运
动,且满足
,作出AB 的
图像
可知
等于图形
的面积,
等于图形
的面积,故可得
结合
可知
,故D 正确。
故选BD。
【练1】(2025·四川达州·模拟预测)如图甲所示为一顺时针匀速转动的水平传送带,工人将
一质量为
的货物轻放在传送带的左端A 点,货物从静止开始匀加速运动,从传送带
的右端
点以速度
水平飞出,最后落在水平地面上的
点,平抛过程速度与水平方向夹角
为
,
与下落时间的关系如图乙所示。不计空气阻力,重力加速度
,货物
可以看成质点。则下列说法正确的是( )
A.传送带的速度大于等于
B.
、
的高度差为
C.货物运动到
点时的速度大小为
D.传送带对货物做功为
【练2】(2025·安徽合肥·模拟预测)图1 所示为某超市的倾斜式自动人行道,将顾客随自动
人行道上行的情境简化为图2 所示的示意图。若运动过程中顾客与自动人行道始终保持相对
静止,下列说法正确的是( )
A.自动人行道减速向上运行的过程中,顾客一定受重力、支持力和静摩擦力
B.自动人行道减速向上运行的过程中,顾客受摩擦力方向一定沿人行道向上
C.自动人行道加速向上运行的过程中,顾客受到的支持力比匀速时小
D.自动人行道加速向上运行的过程中,顾客受到的摩擦力比匀速时大
【练3】(2025·重庆渝中·模拟预测)如图甲所示,倾角为θ 的足够长的传送带以恒定的速率
v0沿逆时针方向运行。t=0 时,将质量m=1kg 的物体(可视为质点)轻放在传送带上,物体相
举一反三
对地面的v-t 图像如图乙所示。设沿传送带向下为正方向,取重力加速度
。则正
确的是( )
A.传送带的速率
B.传送带的倾角
C.物体与传送带之间的动摩擦因数
D.0~2s 内物体在传送带上留下的痕迹为5m
考点梳理2 “滑块—木板”模型
1.模型特点:滑块(视为质点)置于木板上,滑块和木板均相对地面运动,且滑块和木板在
摩擦力或者外力作用下发生相对滑动。
2.解题关键
(1)由滑块与木板的相对运动来判断“板块”间的摩擦力方向。
(2)当滑块与木板速度相同时,“板块”间的摩擦力可能由滑动摩擦力转变为静摩擦力或者
两者间不再有摩擦力(水平面上共同匀速运动)。
3.常见情境
常
见
情
境
木板获得一初速度v0,则“板块”同向
运动,两者加速度不同,x 板>x 块,Δx=x
板-x 块,最后分离或相对静止
滑块获得一初速度v0,则板块“”同向
运动,两者加速度不同,x 板<x 块,Δx=x
块-x 板,最后分离或相对静止
开始时“板块”运动方向相反,两者加
速度不同,最后分离或相对静止,Δx=x
块+x 板
木板或滑块受到拉力作用,要判断两者
是否有相对运动,以及木板与地面是否
有相对运动
母题考点二 “滑块—木板”模型
【母题2】(2024·辽宁·高考真题)一足够长木板置于水平地面上,二者间的动摩擦因数为
μ。
时,木板在水平恒力作用下,由静止开始向右运动。某时刻,一小物块以与木板
等大、反向的速度从右端滑上木板。已知
到
的时间内,木板速度v 随时间t 变
化的图像如图所示,其中g 为重力加速度大小。
时刻,小物块与木板的速度相同。
下列说法正确的是( )
A.小物块在
时刻滑上木板
B.小物块和木板间动摩擦因数为2μ
C.小物块与木板的质量比为3︰4
D.
之后小物块和木板一起做匀速运动
【答案】ABD
【详解】A.
图像的斜率表示加速度,可知
时刻木板的加速度发生改变,故可
知小物块在
时刻滑上木板,故A 正确;
B.结合图像可知
时刻,木板的速度为
设小物块和木板间动摩擦因数为
,由题意可知物体开始滑上木板时的速度为
,负号表示方向水平向左
物块在木板上滑动的加速度为
经过
时间与木板共速此时速度大小为
,方向水平向右,故可得
解得
故B 正确;
C.设木板质量为M,物块质量为m,根据图像可知物块未滑上木板时,木板的加速度为
故可得
解得
根据图像可知物块滑上木板后木板的加速度为
此时对木板由牛顿第二定律得
解得
故C 错误;
D.假设
之后小物块和木板一起共速运动,对整体
故可知此时整体处于平衡状态,假设成立,即
之后小物块和木板一起做匀速运动,
故D 正确。
故选ABD。
举一反三