大题05 传送带模型-2025年高考物理三轮冲刺大题突破试题（含答案）

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传送带模型是高考物理动力学与能量综合题的典型载体，近五年全国卷及新高考卷中出现频率约80%，分值占比8%-15%，常见于压轴计算题。建议关注：如工厂流水线物料传输、地铁安检传送带简化模型；智能传送带的速度自适应控制（结合PID算法思想）；利用函数图像分析临界点（如物块恰好到达传送带顶端的位移条件）；节能传送带的功率优化与摩擦生热损耗计算；AGV机器人配合传送带的协同运动分析；超导材料传送带的零摩擦理想模型（探讨能量守恒的边界条件）；太空站微重力环境下的传送带运动特性（如依赖静电吸附）。 2025年高考对“传送带模型”的考查将延续“重过程分析、强综合应用、拓创新情境”的命题风格，突出多阶段动态建模与跨模块整合能力。备考需以相对运动为核心抓手，强化图像分析与数学工具应用，同时关注科技前沿与实际工程背景，做到“以动制动，以简驭繁”。
题型1 功能关系和能量观点在传送带模型中的应用
例1.（2025甘肃酒泉一模）如图所示，竖直平面内有一段固定的光滑圆弧轨道PQ，所对应圆心角，半径，O为圆心，圆弧轨道末端与粗糙水平地面相切。圆弧轨道左侧有一速度大小且沿顺时针方向转动的足够长的水平传送带，传送带上表面与P点高度差。现一质量（可视为质点）的滑块从传送带的左侧由静止释放后从右侧水平飞出，由P点沿圆弧切线方向进入圆弧轨道，最后在水平地面滑行一段距离后静止在地面上。已知滑块与传送带、地面间的动摩擦因数均为，重力加速度g取，，，求：

(1)滑块从传送带右端飞出时的速度大小；
(2)滑块经过Q点时对圆弧轨道的压力大小；
(3)滑块运动全过程因摩擦产生的热量。
例2.如图甲所示，水平传送带逆时针匀速转动，一质量为m＝2 kg的小物块(可视为质点)沿光滑曲面从一定高度处由静止开始下滑，以某一初速度从传送带的最左端A滑上传送带，取向右为正方向，以地面为参考系，从小物块滑上传送带开始计时，其运动的v－t图像如图乙所示，传送带的速率保持不变，g取10 m/s2。
(1)求小物块与传送带之间的动摩擦因数；
(2)若小物块能在传送带上留下划痕，求最长划痕；
(3)求小物块在传送带上向右运动的最大位移。
1.(2023安徽芜湖统考模拟)如图所示，四分之一光滑圆弧轨道和水平传送带固定在同一竖直平面内，圆弧轨道半径R＝5.0 m，其底端切线水平且通过一段光滑水平轨道与传送带连接，传送带长度为L，离地高度为h1＝1.5 m，沿逆时针方向转动的速度为v＝6.0 m/s，在距传送带右侧水平距离d＝1.0 m处有一离地高度h2＝1.3 m的平台。一质量m＝2.0 kg的小物块(可视为质点)从圆弧顶点处由静止释放，物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，不计物块经过轨道连接处时的动能损失，且传送带转动轮足够小，g取10 m/s2，求：
(1)若传送带长度为L1＝6.4 m，请通过计算判断物块能否到达右侧平台；
(2)若传送带长度为L2＝12 m，物块能否返回圆弧轨道？若能，求物块在圆弧轨道能上升的最大高度H。
题型二 斜面上的传送带模型
例3.传送带是一种常见的搬运工具，如图所示为某快递公司卸车时的情境，倾角为α＝30°的传送带长度为L＝6 m，传送带以v0＝4 m/s的速度沿逆时针方向匀速转动，现将一包裹无初速地放到传送带顶端A点，已知包裹与传送带之间的动摩擦因数为μ＝eq \f(\r(3),5)，重力加速度为g＝10 m/s2。
(1)求包裹运动到传送带最低点B时的速度大小；
(2)若包裹的质量为m＝1 kg，求该过程中因摩擦产生的热量。
例4.(2023湖南郴州市质检)近些年网购流行，物流业发展迅速，工作人员常利用传送带来装卸快递或包裹。如图所示为某仓库卸货时的示意图，以恒定速率v1＝0.6 m/s逆时针运行的传送带与水平面间的夹角α＝37°。工作人员沿传送方向以速度v2＝1.4 m/s从传送带顶端推下一质量m＝5 kg的小包裹(可视为质点)。5 s后突然停电，传送带立即停止运动，经过一定时间后包裹到达传送带底端速度恰好为0；包裹与传送带间的动摩擦因数μ＝0.8，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8。求：
(1)传送带顶端到底端的距离L；
(2)整个过程中产生的热量。
2.(2023江苏高三期末)如图所示，一长L＝6 m的倾斜传送带在电动机带动下以速度v＝4 m/s沿顺时针方向匀速转动，传送带与水平方向的夹角θ＝37°，质量m1＝4 kg的小物块A和质量m2＝2 kg的小物块B由跨过定滑轮的轻绳连接，A与定滑轮间的绳子与传送带平行，不可伸长的轻绳足够长。某时刻将物块A轻轻放在传送带底端，已知物块A与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，不计滑轮的质量与摩擦，在A运动到传送带顶端前物块B都没有落地。取sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2。求：
(1)物块B刚下降时的加速度a；
(2)物块A从底端到达顶端所需的时间t；
(3)物块A从底端到达顶端时，电动机多做的功W。
题型三 动量观点在传送模型中的应用
例5.（2024河南郑州二模）如图所示，水平传送带与左、右两边的光滑的水平台面等高，并能平滑对接，静止在台面上可视为质点的滑块A的质量为m＝0.9 kg，长l＝3.5 m的传送带始终以v＝1 m/s的速率顺时针转动，滑块A左侧的枪膛长1 m，高压气体对质量为m0＝100 g子弹的平均作用力为80 N，若把子弹在枪膛内的运动看作匀变速直线运动，子弹击中滑块A（子弹与滑块作用时间极短），并留在滑块A内，两者一起滑上传送带的左端，已知滑块A与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，忽略空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，求：
（1）子弹出膛的速度大小；
（2）子弹与小滑块A组成的整体滑上传送带左端时的速度大小；
（3）小滑块A到达传送带右端时速度大小。
例6.（2024辽宁抚顺三模）一水平传送带以v＝2 m/s的速度顺时针匀速转动。如图甲所示，将物块A轻轻放到传送带左端，物块A与传送带之间的动摩擦因数μ0＝0.2。传送带紧挨着右侧水平地面，地面左侧O点放一物块B，物块B与水平面间的动摩擦因数为μ，且μ随物体到O点的距离x按图乙所示的规律变化，传送带水平部分长L＝1.2 m，物块A运动到水平地面上和B发生弹性碰撞，碰后B向右运动挤压弹簧，B向右运动的最大距离为d＝0.5 m，物块A、B的大小可忽略，质量均为m＝0.5 kg。重力加速度g取10 m/s2。求：
（1）A碰B前的瞬间，A物块的速度大小；
（2）A碰B后，B物块的速度大小；
（3）弹簧的最大弹性势能。
3.（2024福建泉州一模）如图所示，光滑的水平面上静止一质量为M＝0.98 kg的物块。紧挨平台右侧有一传送带，其与水平面成θ＝30°角，传送带底端A点和顶端B点相距L＝3 m。一颗质量为m＝0.02 kg的子弹，以v0＝300 m/s的水平向右的速度击中物块并陷在其中。物块滑过水平面并冲上传送带，物块通过A点前后速度大小不变。已知物块与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.23，取重力加速度g＝10 m/s2。
（1）如果传送带静止不动，求物块在传送带上滑动的最远距离；
（2）如果传送带顺时针匀速运行（如图），为使物块能滑到B端，求传送带运行的最小速度；
（3）若物块用最短时间从A端滑到B端，求此过程中传送带对物块做的功。

1．（2024天津和平区三模）如图所示，上表面长为L＝4 m的水平传送带与木板紧靠在一起，且二者上表面在同一水平面，皮带以v0＝3.0 m/s的速度顺时针转动。在传送带左端无初速度地放上一质量为m＝1.0 kg的物块（可视为质点），物块与传送带及物块与木板上表面之间的动摩擦因数均为μ＝0.20，经过一段时间物块被传送到传送带的右端，随后物块平稳滑上木板，木板的质量M＝2 kg，木板下表面光滑，物块最终刚好停在木板的右端没有滑下。不计空气阻力，重力加速度取g＝10 m/s2，求：
（1）物块在传送带上运动的时间t；
（2）木板的长度d。
2．（2024辽宁大连二模）物流公司传送小件货物，简化的传输系统如图所示。曲面AB末端与水平面BC平滑连接于B点，水平面BC与传送带等高。工人将小件货物甲从A点由静止释放，运动到C点时以速度v0＝4 m/s与遗留在平面末端C点的小件货物乙发生碰撞（碰撞时间极短，碰撞前后甲、乙在同一条直线上运动），碰后甲、乙分别以速度v1＝1.5 m/s和v2＝5 m/s冲上顺时针运行的传送带上，传送带的速度v＝4 m/s，传送带足够长。已知曲面高度h＝1 m，小件货物甲的质量m1＝4 kg，小件货物甲、乙均可视为质点，且与传送带间的动摩擦因数均为μ＝0.5，重力加速度g取10 m/s2。求：
（1）小件货物甲从A点运动到C点过程中克服摩擦阻力所做的功；
（2）小件货物乙的质量m2及甲、乙碰撞过程损失的机械能；
（3）小件货物甲和乙冲上传送带到都与传送带共速过程中，传送带的电动机需额外多消耗的电能。
3．（2024广东梅州二模）如图所示为某自动控制系统的装置示意图，装置中间有一个以v0＝3 m/s的速度逆时针匀速转动的水平传送带，传送带左端点M与光滑水平轨道PM平滑连接，左侧有一光滑圆弧的最低点与PM在P点平滑连接，在P点处安装有自动控制系统，当物块b每次向右经过P点时都会被系统瞬时锁定从而保持静止。传送带右端与半径r＝0.8 m的四分之一光滑圆弧轨道平滑连接，物块a从右侧圆弧最高点由静止下滑后滑过传送带，经过M点时控制系统会使静止在P点的物块b自动解锁，之后两物块发生第一次弹性碰撞。已知物块a、b的质量分别为m1＝0.6 kg、m2＝6.6 kg，两物块均可视为质点，物块a与传送带间的动摩擦因数μ＝0.25，M、N间的距离为L＝1.5 m，重力加速度取g＝10 m/s2，求：
（1）物块a运动到圆弧轨道最低点N时对轨道的压力；
（2）物块a第一次碰后的速度大小；
（3）若物块a每次经传送带到达M点时，物块b都已锁定在P点，即将碰撞时物块b自动解锁，求：物块a第一次碰撞后经过M点到第二次碰撞前经过M点因摩擦而产生的热量Q1；两物块从第一次碰撞后到最终都静止，物块a与传送带之间由于相对运动产生的总热量Q。
4． (2023汕尾二模)如图所示，一长度L＝11 m的水平传送带，左侧与竖直平面内一倾角θ＝37°的斜面相邻，右侧在同一水平面上紧邻一水平平台．现有质量为m＝0.1 kg的小滑块从距离B点s＝4 m处的A点静止释放．斜面与传送带距离较小且其底端B、C间有一小圆弧(运动过程可忽略)，可以使小滑块在B、C两点速度大小不变．已知小滑块与倾斜轨道、传送带间的动摩擦因数分别为μ1＝0.5，μ2＝0.2，滑块相对传送带滑动时能留下清晰划痕．已知传送带以v0＝6 m/s的速度顺时针运动，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8.求：
(1) 小滑块从A运动到D所需的时间．
(2) 小滑块在传送带上留下划痕的长度和受到传送带的摩擦力的冲量大小．
5．（2024浙江模拟预测）如图所示，质量为的小滑块，被弹簧枪以的速度水平射入半径表面为四分之一光滑圆弧面的小车，小车的质量为。当滑块从小车的最高点B离开的瞬间，小车恰好与薄挡板P相碰并立即停下，而滑块运动一段时间后恰好沿传送带C点切入倾斜传送装置（C点与B点等高），传送带两滑轮间CD的距离，以大小的速度匀速运行。滑块与传送带间的动摩擦因数，其它摩擦均不计，忽略传动轮的大小。（可能用到的数据）求：
(1)滑块刚滑上小车最低点A时对小车的压力；
(2)滑块在小车上运动过程中，小车对滑块做的功；
(3)滑块从离开小车直到传送带底端D所用的时间。
6．（2024四川模拟预测）如图所示，圆心角、半径的光滑圆弧轨道固定在水平地面上，其末端切线水平；质量为的薄木板置于地面上，其上表面与端等高且平滑接触；质量为的物块静止在上，至左端的距离为；水平传送带固定，且沿顺时针转动。现将质量为的物块轻放在传送带的左端，离开传送带之前与其相对静止，离开传送带后从点沿切线方向进入轨道，随后滑上，一段时间后与发生弹性碰撞。已知在点对轨道的压力大小为，与、与之间的动摩擦因数均为，与地面之间的动摩擦因数，、均可视为质点，碰撞时间忽略不计，且均未脱离，取，，。求：
(1)传送带速度的大小；
(2)与碰后瞬间速度的大小；
(3)薄板的最短长度。
7．（2024河南新乡一模）某种弹射装置的示意图如图所示，光滑的水平导轨右端处与倾斜传送带平滑连接，传送带的长度，传送带以恒定速率顺时针转动，三个质量均为的滑块A、B、C（均视为质点）置于水平导轨上，B、C之间有一段轻弹簧刚好处于原长，滑块B与轻弹簧连接，C未连接弹簧，B、C处于静止状态且离点足够远。现让滑块A以大小的初速度沿B、C连线方向向B运动，A与B碰撞后粘在一起，碰撞时间极短。滑块C脱离弹簧后滑上倾角的传送带，并从顶端点沿传送带方向滑出，最后落至水平地面上，已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数，取重力加速度大小。不计空气阻力，不计传送带的传动轮的大小。求：
(1)滑块A、B碰撞过程中损失的机械能；
(2)滑块C从点运动到点的时间；
(3)滑块C距水平导轨的最大高度。
8．（2024陕西宝鸡模拟预测）如图所示，水平传送带以m/s的速度做逆时针运动，传送带左端与水平地面平滑连接，传送带与一固定的四分之一光滑圆弧轨道相切，物块a从圆弧轨道最高点由静止下滑后滑过传送带，与静止在水平地面右端的物块b发生弹性碰撞。已知物块a的质量kg，物块b的质量kg，两物块均可视为质点，圆弧轨道半径m，传送带左、右两端的距离m，物块a与传送带和水平地面间的动摩擦因数均为，物块b与水平地面间的动摩擦因数，重力加速度m/s2，碰撞时间极短。求：
(1)物块a第一次与物块b碰撞后瞬间，物块b的速度大小；
(2)两物块最多能碰撞的次数及最终两者的距离。
9．（2025全国模拟预测）如图所示，水平传送带以速率v沿顺时针方向匀速运行。滑板A靠近传送带的右端，与上表面光滑的滑板B一起静置在光滑水平面上，A、B与传送带上表面等高，质量为m的小滑块b放在B上，用水平轻弹簧将b与B的右端相连。现将质量为m的小滑块a轻放在传送带左端，并在大小为（g为重力加速度大小）的恒定拉力F的作用下，沿传送带向右运动，a运动到传送带右端时立即撤去拉力，通过一小段光滑固定水平面滑上A上表面，a脱离A时恰好水平滑上B上表面并取走A（A、B未发生碰撞）。a与b碰撞并粘合在一起（作用时间极短），b与弹簧开始作用，经时间弹簧弹性势能恰好达到最大。已知a与传送带、A间的动摩擦因数均为，A、B的质量均为2m，传送带长度，A的长度，弹簧的劲度系数。求：
(1)a在传送带上因摩擦产生的总热量；
(2)a滑上B上表面时的速度大小；
(3)b与弹簧开始作用后，时间内B的位移大小。
1．(2024湖北高考)如图所示，水平传送带以5 m/s的速度顺时针匀速转动，传送带左右两端的距离为3.6 m。传送带右端的正上方有一悬点O，用长为0.3 m、不可伸长的轻绳悬挂一质量为0.2 kg的小球，小球与传送带上表面平齐但不接触。在O点右侧的P点固定一钉子，P点与O点等高。将质量为0.10 kg的小物块无初速度轻放在传送带左端，小物块运动到右端与小球正碰，碰撞时间极短，碰后瞬间小物块的速度大小为1 m/s、方向水平向左。小球碰后绕O点做圆周运动，当轻绳被钉子挡住后，小球继续绕P点向上运动。已知小物块与传送带间的动摩擦因数为0.5，重力加速度大小g＝10 m/s2。
(1)求小物块与小球碰撞前瞬间，小物块的速度大小；
(2)求小物块与小球碰撞过程中，两者构成的系统损失的总动能；
(3)若小球运动到P点正上方，绳子不松弛，求P点到O点的最小距离。
2．（2024贵州高考）如图，半径为的四分之一光滑圆轨道固定在竖直平面内，其末端与水平地面相切于P点，的长度。一长为的水平传送带以恒定速率逆时针转动，其右端与地面在M点无缝对接。物块a从圆轨道顶端由静止释放，沿轨道下滑至P点，再向左做直线运动至M点与静止的物块b发生弹性正碰，碰撞时间极短。碰撞后b向左运动到达传送带的左端N时，瞬间给b一水平向右的冲量I，其大小为。以后每隔给b一相同的瞬时冲量I，直到b离开传送带。已知a的质量为的质量为，它们均可视为质点。a、b与地面及传送带间的动摩擦因数均为，取重力加速度大小。求：
(1)a运动到圆轨道底端时轨道对它的支持力大小；
(2)b从M运动到N的时间；
(3)b从N运动到M的过程中与传送带摩擦产生的热量。
3．（2023浙江高考）为了探究物体间碰撞特性，设计了如图所示的实验装置。水平直轨道AB、CD和水平传送带平滑无缝连接，两半径均为的四分之一圆周组成的竖直细圆弧管道DEF与轨道CD和足够长的水平直轨道FG平滑相切连接。质量为3m的滑块b与质量为2m的滑块c用劲度系数的轻质弹簧连接，静置于轨道FG上。现有质量的滑块a以初速度从D处进入，经DEF管道后，与FG上的滑块b碰撞（时间极短）。已知传送带长，以的速率顺时针转动，滑块a与传送带间的动摩擦因数，其它摩擦和阻力均不计，各滑块均可视为质点，弹簧的弹性势能（x为形变量）。
（1）求滑块a到达圆弧管道DEF最低点F时速度大小vF和所受支持力大小FN；
（2）若滑块a碰后返回到B点时速度，求滑块a、b碰撞过程中损失的机械能；
（3）若滑块a碰到滑块b立即被粘住，求碰撞后弹簧最大长度与最小长度之差。
传送带中摩擦力做功与能量转化
(1)静摩擦力做功的特点：①静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。②相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总是等于零，不会转化为内能。
(2)滑动摩擦力做功的特点：①滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。②相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功之和的绝对值等于产生的内能。
(3)摩擦生热的计算：①Q＝Ffs相对，其中s相对为相互摩擦的两个物体间的相对路程。②传送带因传送物体多消耗的能量等于物体增加的机械能与系统产生的内能之和。
1.传送带问题的分析步骤与方法
2.划痕长度与摩擦生热的计算
若只有一个相对运动过程，划痕长度等于相对位移的大小；若有两个相对滑动过程，两过程相对位移方向相同时，划痕长度求和，相对位移方向不同时，划痕以长的为准。全过程产生的热量Q＝Ffs相对(s相对是相对路程，即相对位移绝对值的和)。