分析 物体在滑动摩擦力的作用下作匀加速运动,先根据牛顿第二定律求解出加速度,然后假设物块的速度达到v,所用时间为t,求出在t时间内的位移,看物块是否到达B轮的正上方,再判断有无匀速运动,然后结合运动学的公式求得时间;由于摩擦产生的热量等于物块相对于传送带的位移与摩擦力的乘积.该过程机器多付出的能量等于摩擦生热与物体获得的动能之和.
解答 解:设物体匀加速过程的加速度为a,根据牛顿第二定律得:
μmg=ma
代入数据得:a=2 m/s2
设物块的速度达到v=4m/s时所用时间为t1,则:v=at1
所以:t1=$\frac{v}{a}$=$\frac{4}{2}$s=2s
2s内的位移:x1=$\frac{v}{2}{t}_{1}$=$\frac{4}{2}$×2m=4m<L=12m
所以此后物体做匀速直线运动的时间,用时:t2=$\frac{L-{x}_{1}}{v}$=$\frac{12-4}{2}$s=4s
故物块运动到B轮的正上方的时间:t=t1+t2=6s
只有在物体相对于传送带滑动的过程中,才会因摩擦产生热量,该过程中物块与传送带间的相对位移:
△x=vt1-x1=4×2-4=4m
产生的热量:Q=f△x=μmg△x=0.2m×10×4=8m(J)
相对空载时该过程机器多付出的能量 E=Q+$\frac{1}{2}m{v}^{2}$=8m+$\frac{1}{2}m×{4}^{2}$=16m (J)
答:物体m经过6s时间运动到B轮的正上方.该过程放出8m J的热量.相对空载时该过程机器多付出16m的能量.
点评 本题关键要对物体受力分析后,根据牛顿第二定律求解出加速度,根据运动学公式判断出物体的运动情况.
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 电源给电容器充电后,M板带正电 | |
B. | 导体棒在安培力作用下向右运动 | |
C. | 超级电容器相当电源,放电时两端电压不变 | |
D. | 在电容器放电过程中,电容器电容不断减小 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | E和B都沿水平方向,并与电子运动方向相同 | |
B. | E和B都沿水平方向,并与电子运动方向相反 | |
C. | E竖直向上,B垂直于纸面向外 | |
D. | E竖直向上,B垂直于纸面向里 |
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科目:高中物理 来源: 题型:实验题
U/V | 0 | 1.0 | 3.0 | 5.0 | 7.0 | 9.0 | 11.0 |
I/μA | 0 | 22 | 65 | 109 | 155 | 175 | 240 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | φa>φb>φc | B. | Ea>Eb>Ec | C. | φa-φb=φb-φc | D. | Ea<Eb<Ec |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 电压表V1、电流表A的读数都增大 | |
B. | 电压表V1、电流表A读数变化量的比值增大 | |
C. | 电压表V2与电流表A读数的比值变大 | |
D. | 电压表V1与电流表A读数的比值保持不变 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 粒子的电荷量变为原来的$\frac{1}{2}$ | B. | 两板间电压减为原来的$\frac{1}{2}$ | ||
C. | 两板间距离变为原来的4倍 | D. | 两板间距离变为原来的2倍 |
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 火星探测器匀速飞行的向心加速度约为$\frac{4{π}^{2}{N}^{2}r}{{t}^{2}}$ | |
B. | 火星探测器匀速飞行的速度约为$\frac{2πNR}{t}$ | |
C. | 火星探测器的质量为$\frac{4π{N}^{2}{r}^{3}}{g{R}^{2}{t}^{2}}$ | |
D. | 火星的平均密度为$\frac{3π{N}^{2}}{G{t}^{2}}$ |
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