题目内容

11.某火力发电厂用传送带供煤,装置简化为如图所示,其中AB段是水平的,长度LAB=4m,BC段是倾斜的,长度LBC=5m,倾角为370,AB和BC在B点通过一段极短的圆弧连接(图中未画出圆弧),传送带以v=4m/s的恒定速率顺时针运转.已知煤与传送带间的动摩擦因素μ=0.5,重力加速度取10m/s2.若一煤块(可看做质点)无初速度放在A点,求:
(1)煤块第一次到达B点所用的时间;
(2)煤块沿传送带上升的最大高度.

分析 工件刚放在水平传送带上进行受力分析,运用牛顿第二定律和运动学公式进行求解.
由动能定理求解工件上升的最大高度.

解答 解:(1)工件刚放在水平传送带上的加速度为${a}_{1}^{\;}$
由牛顿第二定律得$μmg=m{a}_{1}^{\;}$
解得:${a}_{1}^{\;}=μg=5m/{s}_{\;}^{2}$
经${t}_{1}^{\;}$时间与传送带的速度相同,则${t}_{1}^{\;}=\frac{v}{{a}_{1}^{\;}}=0.8s$
煤块前进的位移为:${x}_{1}^{\;}=\frac{1}{2}{a}_{1}^{\;}{t}_{1}^{2}=1.6m$
此后工件将与传送带一起匀速运动至B点,用时${t}_{2}^{\;}=\frac{{L}_{AB}^{\;}-{x}_{1}^{\;}}{v}=0.6s$
所以工件第一次到达B点所用的时间为$t={t}_{1}^{\;}+{t}_{2}^{\;}=1.4s$
(2)设工件上升的最大高度为h,由动能定理得:
$-mgh-μmgcosθ•\frac{h}{sinθ}=0-\frac{1}{2}m{v}_{\;}^{2}$
解得:h=2.4m
答:(1)煤块第一次到达B点所用的时间1.4s
(2)煤块沿传送带上升的最大高度2.4m

点评 本题关键分析清楚工件的运动情况,根据牛顿第二定律求解出加速过程的加速度,再根据运动学公式和动能定理列式求解

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