题目内容

(10分) 如图所示,传送带与水平面的夹角 =30°,皮带在电动机的带动下,始终保持顺时针运行,速率为v0=2m/s。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。

(1)   (2)230J

解析试题分析:(1) 由题意可知皮带长为s=h/sin30°=3m;
工件速度达到v0前,做匀加速运动的位移为s1=v01/2
工件速度达到v0后做匀速运动的位移为s-s1=v0(t-t1)
解得t1=0.8s
工件的加速度为a=v0/t1=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t1内,皮带运动的位移为s2=v0t1=1.6m
工件相对皮带的位移为Δs=s2-s1=0.8m
在时间t1内,皮带与工件的摩擦生热为Q=μmgcosθ·Δs=60J
工件获得的动能为Ek=mv02/2=20J
工件增加的势能为Ep=mgh=150J
电动机多消耗的电能为W=Q+Ek+Ep=230J
考点:牛顿运动定律和运动学公式,功能关系

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