题目内容

一传送带装置示意如图所示,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,经传送带运送到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,相邻两箱的距离均为L.每个箱子在A处投放后,在到达B之前已经相对于传送带静止,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:

  巧解分析:本题是2003年两省一市理综高考的压轴题

  巧解分析:本题是2003年两省一市理综高考的压轴题.我们必须要知道,电动机输出的能量转化为哪几部分能量之和N个小货箱的重力势能、动能以及摩擦力所做的功,所以就要求出这些物理量.

  以地面为参考系(下同),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,则对小货箱有:s=at2,v0=at,

  在这段时间内,传送带运动的路程为s0=v0t,

  由以上可得s0=2s,

  用f表示小箱与传送带之间的滑动摩擦力,则传送带对小货箱做功为A=fs=

  传送带克服小箱对它的摩擦力做功A0=fs0=2×

  两者之差就是克服摩擦力做功发出的热量Q=

  可见,在小箱加速运动过程中,小箱获得的动能与热量相等.

  T时间内,电动机输出的功为W=T.

  此功用于增加小箱的动能、势能以及克服摩擦力发热,即

  W=+Nm gh+NQ,

  已知相邻两小箱的距离为L,所示有v0T=NL,

  由以上各式解得 (+gh).


提示:

命题意图:本题考查匀变速直线运动、匀速运动、求力做的功以及能量守恒知识的综合分析能力

命题意图:本题考查匀变速直线运动、匀速运动、求力做的功以及能量守恒知识的综合分析能力.


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