Question

（19分）如圖所示的傳送帶裝置，長度為4 m，與水平方向之間的夾角為37°，傳送帶以0.8 m/s的速度勻速運(yùn)行,從流水線上下來的工件每隔2 s有一個(gè)落到A點(diǎn)(可認(rèn)為初速度為零)，工件質(zhì)量為1 kg.經(jīng)傳送帶運(yùn)送到與B等高處的平臺(tái)上，再由工人運(yùn)走．已知工件與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.8，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s².求：

（1）每個(gè)工件從落上傳送帶的A點(diǎn)開始到被傳送至最高點(diǎn)B所經(jīng)歷的時(shí)間；
（2）傳送帶對(duì)每個(gè)工件所做的功；
（3）由于傳送工件，傳送帶的動(dòng)力裝置需增加的功率．

Answer 1

（1）6 s （2）24.32 J（3）14.72 W

解析試題分析：(1)工件剛放上傳送帶時(shí)的加速度為
a＝μgcos 37°－gsin 37°＝0.4 m/s²     (2分)
當(dāng)工件速度達(dá)v＝0.8 m/s時(shí)，工件相對(duì)傳送帶靜止
工件加速的時(shí)間t₁＝＝s＝2 s      (1分)
加速運(yùn)動(dòng)的位移
s₁＝at₁²＝×0.4×2² m＝0.8 m       (1分)
在AB段勻速運(yùn)動(dòng)的位移為
s₂＝4 m－0.8 m＝3.2 m         (1分)
所用的時(shí)間為t₂＝＝s＝4 s       (1分)
總時(shí)間為t＝t₁＋t₂＝6 s         (1分)
(2)由動(dòng)能定理得
W－mgLsin 37°＝mv²        (3分)
W＝mgLsin 37°＋mv²
＝1×10×4×0.6 J＋×1×0.8² J＝24.32 J           (2分)
(3)因工件在AB段上加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為2 s，所以在位移x_t內(nèi)總是有一個(gè)工件位于傳送帶上，該工件對(duì)傳送帶的滑動(dòng)摩擦力為F_f1＝mgμcos 37°＝6.4 N (2分)
工件在AB段上勻速運(yùn)動(dòng)過程中，因前后兩工件相隔時(shí)間為2 s，兩工件之間的距離為2×0.8 m＝1.6 m，所以這段距離內(nèi)始終有兩個(gè)工件位于傳送帶上，每個(gè)工件對(duì)傳送帶的摩擦力為F_f2＝mgsin 37°＝6 N   (3分)
傳送帶動(dòng)力裝置需增加的功率為
P＝(F_f1＋2F_f2)v＝18.4×0.8 W＝14.72 W     (2分)
考點(diǎn)：牛頓第二定律 勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律 動(dòng)能定理