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如图所示,绷紧的传送带与水平面的夹角θ=30°,皮带在电动机的带动下,始终保持v=2m/s的速率运行.现把一质量m=10kg的工件(可看做质点)轻轻放在皮带的底端,经时间t=1.9s,工件被传送到h=1.5m的高处,取g=10m/s2.求:(1)工件与皮带间的动摩擦因数;(2)电动机由于传送工件多消耗的电能.试题及答案-解答题-云返教育
试题详情
如图所示,绷紧的传送带与水平面的夹角θ=30°,皮带在电动机的带动下,始终保持v
=2m/s的速率运行.现把一质量m=10kg的工件(可看做质点)轻轻放在皮带的底端,经时间t=1.9s,工件被传送到h=1.5m的高处,取g=10m/s
2
.求:
(1)工件与皮带间的动摩擦因数;
(2)电动机由于传送工件多消耗的电能.
试题解答
见解析
(1)从题目给出的时间1.9s到达高出,传送带的速度只有2m/s,我们判断出物体先加速后匀速的运动方式;利用牛顿第二定律求出摩擦力,从而得出动摩擦因数.
(2)由功能关系知道电动机多消耗的电能都用来对系统做功了,而多做的功一定转化成了系统的能量,从题意中分析出系统增加的能量有物体的动能、重力势能和由于摩擦产生的热能.他们的和与多消耗的电能相等.
解析:(1)由题意可知皮带长为s=
=3m
假设物体一直匀加速,则有:平均速度最大V=
=1m/s
物体最少需要时间t=
=3s 所以物体先匀加速后匀速到达高处.
工件速度达到v
前,做匀加速运动的位移为s
1
=
V
t
1
工件速度达到v
后做匀速运动的位移为s-s
1
=v
(t-t
1
)
解得t
1
=0.8s
工件的加速度为a=
=2.5m/s
2
工件受的支持力N=mgcosθ
对工件应用牛顿第二定律,得μmgcosθ-mgsinθ=ma
解得动摩擦因数为μ=
(2)在时间t
1
内,皮带运动的位移为s
2
=v
t
1
=1.6m
工件相对皮带的位移为△s=s
2
-s
1
=0.8m
在时间t
1
内,皮带与工件的摩擦生热为Q=μmgcosθ?△s=60J
工件获得的动能为E
k
=
mv
2
=20J
工件增加的势能为E
p
=mgh=150J
电动机多消耗的电能为W=Q+E
k
+E
p
=230J
答:(1)工件与皮带间的动摩擦因数μ=
(2)电动机由于传送工件多消耗的电能为230J
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解答题
高中
物理
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