4.如圖所示,繃緊的傳送帶在電動機的帶動下,始終保持v0=2m/s的速度勻速行駛,傳送帶與水平地面的夾角θ=30°.現(xiàn)把一質(zhì)量m=10kg的工件輕輕地放在傳送帶底端,由傳送帶送至h=2m的高處,已知工件與傳送帶間動摩擦因數(shù)μ=$\frac{\sqrt{3}}{2}$,g=10m/s2.求:
(1)試通過計算分析工件在傳送帶上做怎樣的運動?
(2)在工件從傳送帶底端運動至h=2m高處的過程中,摩擦力對工件做了多少功?
(3)由于傳送工件,電動機多消耗的能量△E為多少?

分析 (1)要分析工件的運動情況,首先分析工件的受力情況,工件受到重力、支持力和沿斜面向上的摩擦力作用,合力沿斜面向上,物體加速運動,由牛頓第二定律求出加速度.由運動學(xué)公式求出物體速度達到與傳送帶相同時通過的位移,再根據(jù)此位移與傳送帶長度的關(guān)系,分析接下來工件的運動情況;
(2)分析兩個過程,根據(jù)功的公式,分別求出摩擦力對物體所做的功.
(3)多消耗的能量轉(zhuǎn)化為工件的動能和重力勢能以及摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能,然后求和即可.

解答 解:(1)工件輕輕地放在傳送帶底端后,受到重力、支持力和沿斜面向上的摩擦力作用,由牛頓第二定律得知,上滑過程中加速度為:
μmgcosθ-mgsinθ=ma   
得:a=g(μcosθ-sinθ)=2.5m/s2
設(shè)工件加速到v0=2m/s時運動的位移為x,則有:
2a x=v02  得 x=0.8m
可得:x<$\frac{h}{sinθ}$=4m
所以工件在傳送帶上先勻加速運動后勻速運動.
(2)勻加速運動過程中,動摩擦力對工件做功為:W1=μmgcosθ•x=60J
勻速運動后,工件受到的靜摩擦力大小為:f=mgsinθ
通過的位移為:x′=$\frac{h}{sin30°}$-x=4m-0.8=3.2m
勻速運動過程中,摩擦力對工件做功為:W2=mgsinθ•x′=160J
所以摩擦力對工件做的總功為:W=W1+W2=220J
(3)多消耗的能量轉(zhuǎn)化為工件的動能和重力勢能以及摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能
其中:Q=Ff•x相對=μmgcosθ•(2x-x)=60J
所以:$△E=\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}+mgh+Q$
代入數(shù)據(jù)得:△E=280J
答:(1)工件在傳送帶上先勻加速運動后勻速運動;
(2)在工件從傳送帶底端運動至h=2m高處的過程中,摩擦力對工件做功220J;
(3)由于傳送工件,電動機多消耗的能量△E為280J.

點評 本題的解題關(guān)鍵是根據(jù)受力情況分析工件的運動情況,再由牛頓第二定律和運動學(xué)公式結(jié)合求解位移,即可輕松求出功.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

18.如圖所示的豎直平面內(nèi),水平條形區(qū)域I和Ⅱ內(nèi)有方向垂直豎直面向里的勻強磁場,其寬度均為d,I和Ⅱ之間有一寬度為h的無磁場區(qū)域,h>d.一質(zhì)量為m、邊長為d的正方形線框由距區(qū)域I上邊界某一高度處靜止釋放,在穿過兩磁場區(qū)域的過程中,通過線框的電流及其變化情況相同.重力加速度為g,空氣阻力忽略不計.則下列說法正確的是(  )
A.線框進入?yún)^(qū)域Ⅰ時與離開區(qū)域Ⅰ時的電流方向相同
B.線框進入?yún)^(qū)域Ⅱ時與離開區(qū)域Ⅱ時所受安培力的方向相同
C.線框有可能勻速通過磁場區(qū)域Ⅰ
D.線框通過區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ產(chǎn)生的總熱量為Q=2mg(d+h)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

15.宇航員在地球表面以一定初速度豎直上拋一小球,經(jīng)過時間t小球落回原處;若他在某星球表面以相同的初速度豎直上拋同一小球,需經(jīng)過時間5t小球落回原處.已知該星球的半徑與地球半徑之比R:R=1:4,地球表面重力加速度為g,設(shè)該星球表面重力加速度為g′,地球的質(zhì)量為M,該星球的質(zhì)量為M.空氣阻力不計.則( 。
A.g′:g=5:1B.g′:g=1:5C.M:M=1:20D.M:M=80:1

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

12.2011年3月11日在日本海域發(fā)生強烈地震,強震引發(fā)了福島核電站危機.核電中的${\;}_{92}^{235}$U發(fā)生著裂變反應(yīng),試完成下列反應(yīng)方程式${\;}_{92}^{235}$U+${\;}_{0}^{1}$n→${\;}_{56}^{141}$Ba+${\;}_{36}^{92}$Kr+${3}_{0}^{1}n$;已知${\;}_{92}^{235}$U、${\;}_{56}^{141}$Ba、${\;}_{36}^{92}$Kr和中子的質(zhì)量分別是mU、mBa、mKr、mn,該反應(yīng)中一個${\;}_{92}^{235}$U裂變時放出的能量為(mu-mBa-mKr-2mn)c2.(已知光速為c)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

19.原來靜止的氫核(${\;}_1^1H$)、氘核(${\;}_1^2H$)、氚核(${\;}_1^1H$)混合物經(jīng)同一電場加速后,具有相同的( 。
A.速度B.動能
C.質(zhì)量和速度的乘積D.以上都不對

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

9.如圖所示,一根張緊的水平彈性長繩上的a、b兩點,相距4.5m,a點在b點的左方.當一列簡諧波沿此長繩向右傳播時,若a點的位移達到正向最大時,b點的位移恰好為零,且向下運動;此后再經(jīng)過t=3.0s,a點恰好第二次通過平衡位置,設(shè)該波的波長2m≤λ≤3m.求
(1)這列波的周期.
(2)這列波的波速.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

16.如圖所示,一塊橡皮用細線懸掛于O點,現(xiàn)用一支鉛筆貼著細線的左側(cè)水平向右以速度v勻速移動,運動過程中保持鉛筆的高度不變,懸掛橡皮的那段細線始終保持豎直,則在鉛筆未碰到橡皮前,橡皮的運動情況是( 。
A.橡皮在水平方向上作勻速運動B.橡皮在豎直方向上作加速運動
C.橡皮的運動軌跡是一條直線D.橡皮在圖示位置時的速度大小為v

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

13.將地球同步衛(wèi)星與月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道半徑分別記為R1、R2.已知月球的公轉(zhuǎn)周期為27d,則$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$=$\frac{1}{9}$.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

14.ρ為某種液體的密度,M 表示摩爾質(zhì)量,m表示分子質(zhì)量,V0表示分子體積,Vm表示摩爾體積,NA表示阿伏加德羅常數(shù),下列關(guān)系式不正確的是( 。
A.${N_A}=\frac{V_0}{V_m}$B.${N_A}=\frac{V_m}{V_0}$C.${V_m}=\frac{M}{ρ}$D.$m=\frac{M}{N_A}$

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案