题目内容

一传送带装置示意如图,其中传送带经过AB区域时是水平的,经过BC区域时变为圆弧形(圆弧由光滑模板形成,未画出)经过CD区域时是倾斜的,AB和CD都与BC相切.现将大量的质量均为m的小货箱一个一个在A处放到传送带上,放置时初速为零,经传送运送到D处,D和A的高度差为h,稳定工作时传送带速度不变,CD段上各箱等距排列,相邻两箱的距离为L.每个箱子在A处投放后,在到达B之前已经相对传送带静止,且以后也不再滑动(忽略经BC段时的微小滑动).已知在一段相当长的时间T内,共运送小货箱的数目为N.这装置由电动机带动,传送带与轮子间无相对滑动,不计轮轴处的摩擦.求电动机的平均输出功率P.

答案:
解析:

  以地面为参考系,设传送带的运动速度为v0,在水平段运输的过程中,小货箱先在滑动摩擦力作用下做匀加速运动,设这段路程为S,所用时间为t,加速度为a,则对小箱有

      S=at2

      v0=at

在这段时间内,传送带运动的路程为

      S0=2s

传送带对小箱做功为

     FfS=

传送带克服小箱对它的摩擦力做功

     FfS0=2·

克服摩擦力做功发出的热量

     Q=

根据能量守恒有

     =N·+Nmgh+NQ

在T时间传送带运动的距离

     NL=v0T

联立解得

   


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