题目内容

11.如图所示,长为L=2.5m的传送带与水平面的夹角θ=37°,皮带在电动机的控制下,始终保持v=1m/s的速率顺时针运行.现把一个质量为m=l kg的小物体轻放到传送带的底端.物体与皮带间的动摩擦因数为μ=$\frac{7}{8}$,g取l0m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8试求:
(1)物体从底端传送至顶端所需的时间;
(2)全过程中物体与传送带间摩擦生热是多大?
(3)由于传输该物体,电动机需要多做的功为多少?

分析 (1)对物品进行受力分析,求出合外力,再根据牛顿第二定律求加速度,注意需要根据物品与传送带间速度大小判定滑动摩擦力的方向.
(2)求出物体与传送带相对运动过程中两个物体的位移,得到两者相对位移,根据摩擦力做功公式求解,
(3)由能量守恒求出电动机由于传送工件多消耗的电能.

解答 解:(1)对工件,受力如图,据牛顿第二定律得:μmgcosθ-mgsinθ=ma   
代入数据得:a=1m/s2
工件速度由0达到v0所用的时间为:t1=$\frac{{v}_{0}}{a}$=1s,
在这段时间内的位移为:s=$\frac{1}{2}$at12=0.5m<2.5m,速度相等后,
由于摩擦力为:fmax=μmgcosθ=7N>mgsinθ=6N,故物体受力平衡,继续做匀速运动,
匀速运动的时间:L-s=v0t2,解得:${t}_{2}=\frac{L-s}{{v}_{0}}=\frac{2.5-0.5}{1}=2s$
故运动总时间:t=t1+t2=1+2=3s,
(2)由(1)可知,整个运动过程中,只有匀加速中两者有相对位移,且相对位移为:△x=x皮-s=v0t-s=1×1-0.5=0.5m
根据摩擦力做功和摩擦生热的关系得:Q=f△x=$μmgcosθ△x=\frac{7}{8}×1×10×0.8×0.5=3.5J$.
(3)根据能量守恒定律得,电动机多做功等于物体动能和势能的增加,以及过程中摩擦生热,
故:W=$\frac{1}{2}m{v}^{2}+mgLsinθ+Q=\frac{1}{2}×1×{1}^{2}+1×10×$2.5×0.6+3.5=19J.
答:(1)物体从底端传送至顶端所需的时间为3s;
(2)全过程中物体与传送带间摩擦生热是3.5J;
(3)由于传输该物体,电动机需要多做的功为19J.

点评 本题一方面要分析工件的运动情况,由牛顿第二定律和运动学公式结合求解相对位移,即可求出摩擦产生的热量,另一方面要分析能量如何转化,由能量守恒定律求解电动机多消耗的电能.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网