Question

【題目】如圖所示，一傳送帶與水平面的夾角為30°，以v0=2m/s的初速度按圖示方向勻加速1s后再做勻速運動，加速時的加速度為1m/s2 ． 現(xiàn)將一質(zhì)量為10kg的質(zhì)點小工件輕放于傳送帶底端皮帶，經(jīng)一段時間后送到高2m的平臺上，工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ= ，取g=10m/s2 ． 求：電動機由于傳送工件多消耗的電能．

Answer 1

【答案】解：設(shè)工件向上運動的距離x時，速度達到傳送帶的速度v，由動能定理可知，此過程中有重力和摩擦力對工件做功：

代入數(shù)據(jù)可解得：x= =1.8m

故工件未達到平臺時，速度已達到v，

所以在此過程中，工件動能的增量為： =45J

勢能的增加量為：△Ep=mgh=10×10×2J=200J

工件在加速運動過程中的工件的位移：x= = =1.8m

傳送帶的位移為：x′=vt

所以可知，x′=3.6m

所以在皮帶上滑過程中由于滑動摩擦力做功而增加的內(nèi)能：Q=μmgcosθ（x′﹣x）=135J

根據(jù)能量守恒定律知，電動機多消耗的電能為：E=△Ek+△Ep+Q=45J+200J+135J=380J

答：電動機由于傳送工件多消耗的電能為380J

【解析】本題的關(guān)鍵是根據(jù)能量守恒定律，多消耗的電能應是煤塊增加的機械能與系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量之和．關(guān)鍵是物體由底端運送到平臺上需要經(jīng)過勻加速和勻速兩個過程需要分過程分析．
【考點精析】通過靈活運用功能關(guān)系和能量守恒定律，掌握當只有重力（或彈簧彈力）做功時，物體的機械能守恒；重力對物體做的功等于物體重力勢能的減少:W G =E p1 -E p2；合外力對物體所做的功等于物體動能的變化:W 合 =E k2 -E k1 （動能定理）；除了重力（或彈簧彈力）之外的力對物體所做的功等于物體機械能的變化:W F =E 2 -E 1；能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變即可以解答此題．