高考物理传送带模型主要有以下几种:
1. 水平传送带:物体在水平传送带上滑动,受到滑动摩擦力作用而产生加速度,随着速度增加达到匀速,与传送带保持相对静止。
2. 倾斜传送带(向上、向下):物体与传送带之间的摩擦力因相对运动方向不同而不同,从而产生不同的加速度,形成不同的运动过程。
3. 弯曲传送带(传送带与物体接触,但不产生摩擦力):物体在传送带上受到重力的分力,可能做曲线运动。
4. 皮带扣松动导致传送带加速运动:原来物体与传送带保持相对静止,当皮带松动后,物体由于摩擦力作用产生加速度。
此外,还有水平粗糙传送带上的物体,初始时施加一恒定动力使其加速或减速到特定速度等复杂模型。这些是高考物理中常见的传送带模型,需要考生对相关概念和公式有深入的理解和运用。
例题:
一个传送带以恒定的速度v1=2m/s运动,长度为L=1m,传送带上有一个质量为m的小物体,与传送带一起以相同的速度运动。已知小物体与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.5,求小物体在传送带上运动的时间。
首先,我们需要分析小物体在传送带上受到的力以及运动状态的变化。
1. 小物体与传送带一起以速度v1运动,说明它们之间没有相对运动。这意味着小物体受到的摩擦力与传送带的摩擦力大小相等,方向相反。
2. 小物体受到的摩擦力为μmg,其中μ为摩擦系数,mg为小物体的重力。这个力使小物体加速或减速,直到与传送带的速度相同。
3. 小物体在传送带上运动的时间取决于它的加速度和位移。如果小物体在传送带上滑动的时间足够长,那么它最终会与传送带一起以相同的速度运动。
根据以上分析,我们可以列出物理方程:
1. 动量守恒方程:mv0 = mv1 + mv2 (v0为小物体的初速度,v2为小物体的末速度)
2. 牛顿第二定律:μmg = ma (a为小物体的加速度)
3. 位移方程:s = v2t + 1/2at^2 (s为小物体在传送带上滑动的距离)
其中,v1为传送带的速度,L为传送带的长度,μ为摩擦系数,m为小物体的质量。
解以上方程组可以得到小物体在传送带上运动的时间t。
解:
根据动量守恒定律,我们有mv0 = mv1 + mv2 (v0为小物体的初速度,v1为传送带的速度,v2为小物体的末速度)
根据牛顿第二定律,我们有μmg = ma (a为小物体的加速度)
根据位移方程,我们有s = v2t + 1/2at^2 (s为小物体在传送带上滑动的距离)
其中,L = 1m, v1 = 2m/s, μ = 0.5, m = 0.5kg, t是我们要求解的变量。
将这些值带入方程组中,我们得到:
s = 2t + 0.5t^2 (位移方程)
v2 = 2t (速度方程)
将这两个方程带入动量守恒方程中:mv0 = mv1 + mv2 (mv0是原来的动量,mv1是传送带和小物体的总动量,mv2是小物体的动量)
解这个方程可以得到t:
t = sqrt( (v1 - v0) / a ) + v1 / a (sqrt表示开平方)
带入数值得到t = sqrt( (2 - 0) / (0.5 9.8) ) + 2 / (0.5 9.8) = 0.77s。
所以,小物体在传送带上运动的时间大约为0.77秒。