题目内容

皮带运输机是靠货物和传送带间的摩擦力将货物送往高处,如图所示,已知传送带与水平面的倾角为=37°,以4 m/s的速度匀速斜向上运行,在传送带的底部无初速的放上一个质量为0.5 kg的物体,它与传送带间的动摩擦因数为0.8,传送带底部到顶端的长度为25 m,则物体从底部到顶端的过程所用的时间是多少?物体机械能增加了多少?物体和传送带间产生的内能是多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10 m/s2)

答案:
解析:

  解:开始时物体受力如图

  由牛顿第二定律知:

  f-mgsinα=ma①

  f=μN=μmgcosα②

  由①②得:

  a=(f-mgsinα)/m=μgcosα-gsinα

  =0.8×10×0.8-10×0.6=0.4 m/s2(4分)

  物体从0加速到4 m/s,做匀加速运动

  由vt=v0+at知:4=0+0.4t

  t=10 s

  ∴S=at2/2=0.4×102/2=20 m,还剩下5 m做速度为4 m/s的匀速运动,时间为1.25 s.共用时间11.25 s(4分)

  到最高得到的机械能E=mgh+mv2/2

  =0.5×10×25×0.6+0.5×42/2=79 J(2分)

  产生的内能Q=fΔS=μmgcosαΔS

  ΔS=S带-S物=4×10-20=20 m

  ∴Q=0.8×0.5×10×0.8×20=64 J(2分)


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