【題目】如圖所示,長(zhǎng)L=9 m的傳送帶與水平方向的傾角θ=37°,在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下以v=4 m/s的速率沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)行,在傳送帶的B端有一離傳送帶很近的擋板P可將傳送帶上的物塊擋住,在傳送帶的頂端A點(diǎn)無(wú)初速度地放一質(zhì)量m=1 kg的物塊,它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,物塊與擋板碰撞的能量損失及碰撞時(shí)間不計(jì).(g10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) 求物體從靜止釋放到第一次返回上升至最高點(diǎn)的過(guò)程中:

(1)系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量;

(2)傳送帶多消耗的電能;

(3)物體的最終狀態(tài)及該狀態(tài)后電動(dòng)機(jī)的輸出功率.

【答案】(1)100.8 J  (2)76.8J (3)16 W

【解析】

(1)物塊從A點(diǎn)由靜止釋放,物塊相對(duì)傳送帶向下滑,物塊沿傳送帶向下加速運(yùn)動(dòng)的速度a1=gsin θ-μgcos θ=2 m/s2

P碰前的速度大小v1==6 m/s,

物塊從AB的時(shí)間t1==3 s

在此過(guò)程中物塊相對(duì)傳送帶向下的位移s1=L+vt1=21 m

物塊與擋板碰撞后,以大小為v1的速度反彈,v1>v,物塊相對(duì)傳送帶向上滑,物塊向上做減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a2=gsin θ+μgcos θ=10 m/s2

物塊速度減小到與傳送帶速度相等的時(shí)間t2==0.2 s,

t2時(shí)間內(nèi)物塊向上的位移L1=t2=1 m

此過(guò)程中物塊相對(duì)傳送帶向上的位移s2=L1-vt2=0.2 m

物塊速度與傳送帶速度相等后相對(duì)傳送帶向下滑,物塊向上做減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小

a3=gsin θ-μgcos θ=2 m/s2,

物塊速度減小到零的時(shí)間t3==2 s,

t3時(shí)間內(nèi)物塊向上的位移L2=t3=4 m

此過(guò)程中物塊相對(duì)傳送帶向下的位移s3=vt3-L2=4 m

摩擦生熱Q=μmg(s1+s2+s3)cos θ=100.8 J

(2)多消耗的電能等于傳送帶克服摩擦力做的總功

ΔE=-Ff(x傳送帶1-x傳送帶2+x傳送帶3)=-μmgcosθ(vt1-vt2+vt3)=-76.8J

即傳送帶多消耗的電能為76.8J.

(3)物體返回上升到最高點(diǎn)時(shí)速度為零,以后將重復(fù)上述過(guò)程,且每次碰后反彈速度、上升高度依次減小,最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)態(tài):穩(wěn)態(tài)的反彈速度大小應(yīng)等于傳送帶速度4m/s,此后受到的摩擦力總是斜向上,加速度為a4=gsinθ-μgcosθ=2m/s2,方向斜向下,物體相對(duì)地面做往返類(lèi)豎直上拋運(yùn)動(dòng),對(duì)地上升的最大位移為xm=4m,往返時(shí)間為T==4s;傳送帶受到的摩擦力大小始終為Ff=μmgcosθ,穩(wěn)態(tài)后方始終斜向下,故電動(dòng)機(jī)的輸出功率穩(wěn)定為P=Ffv=μmgcosθ×v=16W.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖甲所示,質(zhì)量為m1 kg的物體置于傾角為θ37°的固定且足夠長(zhǎng)的斜面上,對(duì)物體施以平行于斜面向上的拉力F,t11 s時(shí)撤去拉力,物體運(yùn)動(dòng)的部分vt圖象如圖乙所示.試求:

(1)拉力 F的大。

(2)t4 s時(shí)物體的速度v的大。

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【題目】某校研究性學(xué)習(xí)小組為估測(cè)太陽(yáng)對(duì)地面的輻射功率,制作了一直徑0.2 m0 ℃的冰球在環(huán)境溫度為0 ℃時(shí),用黑布把冰球包裹后懸吊在彈簧測(cè)力計(jì)下放在太陽(yáng)光中.經(jīng)過(guò)40 min后彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)減少了3.49 N.請(qǐng)你幫助這個(gè)小組估算太陽(yáng)光垂直照射在某一單位面積上的輻射功率.冰的熔化熱為3.35×105 J/kg.

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【題目】某探究小組利用氣墊導(dǎo)軌和光電門(mén)計(jì)時(shí)器等裝置探究動(dòng)能定理.他們通過(guò)改變滑輪下端小盤(pán)中沙子的質(zhì)量來(lái)改變滑塊水平方向的拉力;滑塊上裝有寬為d的擋光片.實(shí)驗(yàn)中,用天平稱(chēng)出小盤(pán)和沙子的總質(zhì)量為m,滑塊(帶擋光片)的質(zhì)量為M,計(jì)時(shí)器顯示擋光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)12的時(shí)間分別為Δt1,Δt2.

(1)在滿(mǎn)足____的條件下,才可以認(rèn)為小盤(pán)和沙子的總重力所做的功等于繩的拉力對(duì)滑塊做的功.

(2)實(shí)驗(yàn)中還必須測(cè)量的物理量是________,若可以認(rèn)為小盤(pán)和沙子的總重力所做的功等于繩的拉力對(duì)滑塊做的功,試寫(xiě)出本次需要探究的關(guān)系式__________(用測(cè)量量和已知量表示).

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【題目】如圖是A、B兩質(zhì)點(diǎn)從同一地點(diǎn)同向運(yùn)動(dòng)的x-t圖像,則下列說(shuō)法正確的是(  )

A. 0-4s,兩質(zhì)點(diǎn)走過(guò)的路程不相等

B. A、B兩質(zhì)點(diǎn)在4s時(shí)相遇

C. B質(zhì)點(diǎn)0-8s內(nèi)的位移x≥0,故其運(yùn)動(dòng)方向一直不變

D. 0-4s內(nèi)的某一時(shí)刻,A、B的瞬時(shí)速度相等

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【題目】如圖所示是某質(zhì)點(diǎn)做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的v-t圖象,請(qǐng)回答:

(1)質(zhì)點(diǎn)在AB、BC、CD段各做什么運(yùn)動(dòng)?

(2)AB、CD段的加速度各是多少?

(3)質(zhì)點(diǎn)在5 s末的速度多大?

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【題目】關(guān)于能量,下列敘述中正確的是  

A. 每個(gè)分子的內(nèi)能等于它的勢(shì)能和動(dòng)能的總和

B. 自然界中每種物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形式都有其相對(duì)應(yīng)的能

C. 能量發(fā)生轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化時(shí),一定伴有做功的過(guò)程

D. 物體的內(nèi)能變化時(shí),它的溫度一定發(fā)生變化

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【題目】(1)在探究求合力的方法的實(shí)驗(yàn)中

①該實(shí)驗(yàn)中某彈簧測(cè)力計(jì)顯示的讀數(shù)如圖所示,其大小是________N。

②實(shí)驗(yàn)中,在用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)成一定角度拉橡皮條時(shí),必須記錄的有________。

A.兩細(xì)繩的方向 B.橡皮條的原長(zhǎng)

C.兩彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù) D.結(jié)點(diǎn)O的位置

(2) 某同學(xué)利用如圖a裝置做探究彈簧彈力大小與其長(zhǎng)度的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。

①他通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如圖b所示的彈力大小F與彈簧長(zhǎng)度x的關(guān)系圖線(xiàn)。由此圖線(xiàn)可得該彈簧的原長(zhǎng)x0________ cm,勁度系數(shù)k________ N/m。

②他又利用本實(shí)驗(yàn)原理把該彈簧做成一把彈簧測(cè)力計(jì),當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)上的示數(shù)如圖c所示時(shí),該彈簧的長(zhǎng)度x______ cm。

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【題目】如圖所示,這是我們常見(jiàn)的關(guān)系圖像,這種圖像如果在橫、縱坐標(biāo)加上適當(dāng)?shù)奈锢砹考皢挝豢梢杂脕?lái)描述一定的關(guān)系,下列對(duì)應(yīng)關(guān)系合理的是(

A. 同一種物質(zhì)的m-V的關(guān)系

B. 同質(zhì)量的不同燃料的Q-q的關(guān)系

C. 壓力一定時(shí)P-S的關(guān)系

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