• 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

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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s1=Vt1
      工件速度达到v
      后做匀速运动的位移为s-s1=v(t-t1
      解得t
      1=0.8s
      工件的加速度为a=
      =2.5m/s2
      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s2=vt1=1.6m
      工件相对皮带的位移为△s=s
      2-s1=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=mv2=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+Ep=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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