题目内容

如图所示,水平传送带以速度v=2m/s匀速前进.上方料斗中以每秒50kg的速度把煤粉竖直落到传送带上,然后一起随带运动,如果要使传送带保持原来的速度匀速前进,则皮带机应增加的功率为(g=10m/s2)(  )
分析:煤流到传送带上后,在摩擦力作用下做初速度为零的匀加速直线运动,摩擦力对煤做正功,对传送带做负功,传送带多做的功转化为煤的动能以及系统之间产生热量,正确分析煤块的运动情况,利用功能关系可正确解答本题.
解答:解:在1s内落到传送带上煤的质量为△m;这部分煤由于摩擦力f的作用被传送带加速,由功能关系得:
fs=
△mv2
2

煤块在摩擦力作用下加速前进,因此有:s=
0+v
2
t=
vt
2

传送带的位移为:s=vt
相对位移为:△s=s-s=s,由此可知煤的位移与煤和传送带的相对位移相同,
因此摩擦生热为:Q=f△s=
△mv2
2

传送带需要增加的能量分为两部分:第一部分为煤获得的动能,第二部分为传送带克服摩擦力做功保持传送带速度.所以传送带1s内增加的能量△E为:
△E =
△mv2
2
+f△s=△mv2
=50×22J=200J
皮带机应增加的功率为:P=
△E
t
=
200
1
W =200W

故选:B
点评:传送带问题是高中物理中的一个重要题型,解答这类问题重点做好两类分析:一是运动分析,二是功能关系分析.
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