一传送带装置示意图如图所示,传送带的倾角
,工作时传送带的运行速度保持
=2m/s不变。现将质量均为
=2kg的小货箱(可视为质点)一个一个在A处放到传送带上,放置小货箱的时间间隔均为
=1s,放置的初速度为零,小货箱一到达B处立即被取走。已知小货箱刚放在A处时,前方相邻的小货箱还处于匀加速运动阶段,此时两者间的距离为
m。传送带装置由电动机带动,传送带与轮子间无相对滑动,不计轮轴处的摩擦,取
=10m/s
。
求小货箱在传送带上做匀加速运动的加速度大小;AB的长度至少多长才能使小货箱最后的速度能达到=2m/s;除了刚释放货箱的时刻,若其他时间内总有4个货箱在传送带上运动,求每运送一个小货箱,电动机对外多做多少功?并求电动机的平均输出功率
。
解析:
释放小货箱的时间间隔为s,刚释放一个货箱时,前一个仍在匀加速,两者相距
,根据位移时间关系
得:
m/s
小货箱匀加速到2m/s需要的距离可以根据位移速度关系求得
传送带上总有4个货箱,说明当一个货箱到达B处被取走后,必有一个货箱从A处释放,一个货箱从A处运动到B处经历
s。电动机因此多做的功可以从两个角度思考:
其一,从功的定义出发算。电动机多做功是因为皮带要克服多出来的小货箱的摩擦力做功,摩擦力的作用分两个阶段:第一段是滑动摩擦力,小货箱匀加速,故
得:第二段是静摩擦力,小货箱匀速。
其二,从功能关系来算。电动机多做的功等于小货箱增加的动能、重力势能和系统增加的内能。
则
内
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