专题7:传送带模型中的能量问题 专项训练-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册
2026-05-12
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版必修 第二册 |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | 第八章 机械能守恒定律 |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 机械能及其守恒定律 |
| 使用场景 | 同步教学-单元练习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.36 MB |
| 发布时间 | 2026-05-12 |
| 更新时间 | 2026-05-21 |
| 作者 | 彩虹物理 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-05-12 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57821769.html |
| 价格 | 2.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
聚焦传送带模型能量问题,通过分层题型构建从基础到综合的能量分析体系,强化能量观念与科学推理。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|基础型|6单选|水平/倾斜传送带能量计算|摩擦力做功与动能变化关系|
|综合型|4多选|多过程运动能量转化分析|运动图像与能量守恒结合|
|应用拓展型|4解答题|实际情境传送带能量综合应用|能量损耗与机械效率关联推导|
内容正文:
第八章专题7:传送带模型中的能量问题
一、单选题
1.如图所示,水平传送带以的速度匀速运行,质量为的物块(可视为质点)无初速度地放在传送带左端点A处,若物块与传送带间的动摩擦因数为,A与传送带右端点B相距,重力加速度g取10m/s2,则物块从A运动到B的过程中( )
A.传送带对物块做功为4 J B.因摩擦产生的热量为4 J
C.电动机因运送物块多消耗的电能为4 J D.传送带克服摩擦力做功为2 J
1.C
【详解】A.物块放在A处后,先做初速度为0的匀加速直线运动,加速度大小为
与传送带共速时位移为
因为,则物块在传送带上滑动2m后与传送带一起做匀速直线运动,则传送带对物块做功为
故A错误;
B.物块放在A处直到共速,传送带位移为,,解得
则因摩擦产生的热量为,故B错误;
C.电动机因运送物块多消耗的电能为物块增加的动能和摩擦力生热之和,则
故C正确;
D.送带克服摩擦力做功为,故D错误。
故选C。
2.如图甲所示,向飞机上装货时,通常用到可移动式皮带输送机。如图乙所示,皮带输送机倾角为,以1m/s顺时针匀速转动,现将货物在输送带下端A点无初速度释放后从A点运动B点,已知货物均可视为质点,质量为m=10kg,A、B两端点间的距离为s=9.8m,货物与输送带间的动摩擦因数为,重力加速度取10m/s2。则货物从低端到顶端要消耗的能量为( )
A.510J B.490J C.375J D.260J
2.A
【详解】货物先做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律有
解得,加速阶段的加速度为
则加速到与传送带共速的时间为
加速的位移为,此时传送带的路程为
则摩擦产生的热量为
则根据能量守恒定律,货物从低端到顶端要消耗的能量为
故选A。
3.如图甲所示,倾角为37°的传送带在电动机带动下沿顺时针方向匀速转动,将一质量m=10 kg的货物(可视为质点)轻放到传送带底端A,货物运动的速度v随时间t变化的图像如图乙所示,t=10 s时刻货物到达传送带顶端B,取重力加速度大小,sin37°=0.6,cos37°=0.8,货物从A端运动到B端的过程中,下列说法正确的是( )
A.货物受到的摩擦力大小始终为64 N
B.货物受到的摩擦力做的功为320 J
C.货物受到的合力做的功为920 J
D.传送带因传送货物而多消耗的能量为1240 J
3.D
【详解】A.图像中斜率表示加速度,因此货物在内的加速度大小
由牛顿第二定律得
解得内货物做匀速直线运动,有。故A错误;
B.0~5s内货物受到的摩擦力做的功
5s~10s内货物受到的摩擦力做的功。故B错误;
C.根据动能定理有,故C错误;
D.传送带因传送货物而多消耗的能量用来克服货物给传送带的摩擦力做的功,有
故D正确。故选D。
4.如图(a),安检机在工作时,通过水平传送带将被检物品从安检机一端传送到另一端,其过程可简化为如图(b)所示。已知传送带长L=2m,速度v=3m/s,质量m=1kg的被检物品(可视为质点)与传送带的动摩擦因数,g取。若被检物品无初速度放在传送带A端,则( )
A.从A到B的过程中物品与传送带因摩擦产生的热量为9J
B.从A到B的过程中物品与传送带因摩擦产生的热量为4.5J
C.物品加速阶段,传送带对物品的摩擦力不做功
D.物品加速阶段,传送带对物品的摩擦力做负功
4.B
【详解】AB.物品刚放在传送带上时相对传送带滑动,做初速度为零的匀加速直线运动,对物品由牛顿第二定律得,解得
假设物品可以加速到与传送带共速,则加速运动的时间为
物品加速运动的距离为
则物品先做匀加速直线运动,后做匀速直线运动;物品做匀加速直线运动阶段传送带运动的距离
从A到B的过程中物品与传送带因摩擦产生的热量为
故B正确,A错误。
CD.物品加速阶段,物品相对传送带向后运动,物品受到向前的摩擦力作用,传送带对物品的摩擦力做正功,故CD错误;故选B。
5.某快递公司用于分拣包裹的传输装置如图所示。足够长的水平传送带以的速度顺时针转动,现将一质量的包裹无初速度放在传送带上,一段时间后与传送带达到共速。已知包裹和传送带间的动摩擦因数,重力加速度包裹可以视为质点。在包裹由放上传送带至与传送带达到共同速度的过程中,下列说法正确的是( )
A.摩擦力对包裹做的功为4.5J
B.包裹相对传送带滑动的距离为0.9m
C.包裹机械能的增加量2.5J
D.包裹与传送带间因摩擦产生的热量为2.25J
5.D
【详解】A.对包裹,根据动能定理,摩擦力对包裹做的功为,故A错误;
B.在包裹由放上传送带至与传送带达到共同速度的过程中,包裹做匀加速运动,根据牛顿第二定律有,可得
匀加速运动的时间为
包裹相对传送带滑动的距离为。故B错误;
C.包裹机械能的增加量,故C错误。
D.包裹与传送带间因摩擦产生的热量为,故D正确;
故选D。
6.如图甲所示,绷紧的足够长的水平传送带始终以恒定速率运行,一质量为、水平初速度大小为的小物块,从与传送带等高的光滑水平面上的A处滑上传送带;若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的图像(以地面为参考系)如图乙所示。则( )
A.小物块向左运动的过程中离A处的最大距离为2m
B.小物块返回A点时动能增加了6J
C.小物块与传送带之间由摩擦产生的热量为18J
D.0~4s时间内,传送带克服摩擦力做功为16J
6.C
【详解】A.由速度−时间图象可知,2s时小物块向左运动的距离最远,根据速度−时间图象得面积等于位移,故A错误;
B.小物块的初动能,小物块返回A点时动能
故动能减少了6J,故B错误;
C.煤块匀变速运动的加速度
由牛顿第二定律得
煤块在传送带上滑动的3s内,皮带的位移s′=v2t3=6m,方向向右;
煤块的位移s=s1−s2=3m,方向向左。
两个物体的相对位移,整个过程中摩擦产生的热量,故C正确;
D.由速度−时间图象,传送带速度大小v2=2m/s
前3s煤块与传送带间有相对运动,存在摩擦力,传送带克服摩擦力做功为W=μmgv2t3=2×2×3J=12J
故D错误。
故选C。
二、多选题
7.如图甲所示的传送带以恒定速率运动,皮带始终是绷紧的。将质量1kg的货物放在传送带上的A处,经过1.2s到达传送带的B端,用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化的图像如图乙所示,重力加速度g取10 m/s2,则下列说法正确的是( )
A.A、B两点的距离为3.4m
B.货物与传送带的动摩擦因数为0.5
C.货物从A运动到B过程中,传送带对货物做功为
D.货物从A运动到B过程中,货物与传送带摩擦产生的热量为4.8J
7.BCD
【详解】A.A、B两点的距离为货物运动的位移,由速度v随时间t的图像可知图形的面积表示位移则有,所以A错误;
B.在内,由牛顿第二定律有,由图像可知
在内,由牛顿第二定律有,由图像可知
联立解得,,所以B正确;
C.货物从A运动到B过程中,由动能定理有,解得
则传送带对货物做功为,所以C正确;
D.货物从A运动到B过程中,货物与传送带摩擦产生的热量为
由于,则,所以D正确。
故选BCD。
8.一质量为M=1.98kg的小物块随足够长的水平传送带一起运动,被一水平向左飞来的子弹击中并留在物块中,子弹质量为0.02kg。如图甲所示,地面观察者记录了小物块被击中后的速度随时间变化的关系如图乙所示(图中取向右运动的方向为正方向)。已知传送带的速度保持不变,g取10m/s2。下列说法正确的是
A.子弹射入物块前的速度大小为498m/s
B.物块与传送带间的动摩擦因数0.2
C.子弹射入后,电动机对传送带多做的功为12J
D.子弹射入后,系统产生的内能为36J
8.BD
【详解】A.从图像看出,物块被向左运动的子弹射入后,速度为v=4m/s,先向左减速运动到速度为零,然后向右加速到v=2.0m/s,以后随传送带一起做匀速运动,所以传送带的速度方向向右,其速度,根据动量守恒可得
解得,故A错误;
B.由图像可得,物块在滑动摩擦力的作用下做匀变速运动的加速度大小为
由牛顿第二定律得,滑动摩擦力
代入数据解得物块与传送带间的动摩擦因数,故B正确;
CD.由速度图像可知,传送带与物块存在摩擦力的时间只有3秒,0~2s内:(向左),(向右)
2~3s内:(向右),(向右)
所以,物块与传送带之间的相对位移
产生的内能
传送带对物块做的功由动能定理可得
电动机对传送带多做的功为,故C错误,D正确。
故选BD。
9.如图甲所示,传送带是物料搬运系统机械化和自动化传送用具。如图乙所示,传送带与水平面间的夹角,逆时针匀速转动。某次将静止的物体从高处传送至低处的过程中,以水平地面为重力势能的零势能面,物体的机械能和传送距离的关系如图丙所示。已知物体的质量为10 kg,可视为质点,重力加速度为10 m/s2,下列说法中正确的是( )
A.传送带的运行速度为2 m/s
B.物体与传送带之间的滑动摩擦因数为0.25
C.在0~0.2 m内与0.2 m~0.4 m内,传送带对物体做的功大小相等
D.在0~0.2 m内与0.2 m~0.4 m内,物体与传送带之间产生的热量相等
9.AC
【详解】B.传送距离时,物体速度小于传送带速度,受到摩擦力沿传送带向下,摩擦力做正功,物体的机械能增加,可得
物体与传送带之间的滑动摩擦因数为,故B错误;
A.传送距离时,物块的加速度为
传送带的运行速度为,故A正确;
C.在内与内,物块受到滑动摩擦力大小相等,方向相反,物体的位移相同,可知传送带对物体做的功大小相等,故C正确;
D.在内,传送带的位移,物块的位移为,
物块与传送带相对位移为
物体与传送带之间产生的热量
在内,物体与传送带之间产生的热量
物块与传送带相对位移为可得在内与内,物体与传送带之间产生的热量不相等,故D错误。
故选AC。
10.如图所示,半径R=0.8m、竖直固定的光滑圆弧轨道与水平传送带相切于B点,水平传送带B、C间的距离L=24m,传送带在电动机的带动下以v0=8m/s的恒定速率顺时针运行。现将质量m=2kg、可视为质点的小物块从圆弧轨道的最高点A由静止释放,不计空气阻力,物块与传送带间的动摩擦因数,重力加速度,下列说法正确的是( )
A.小物块刚滑至圆弧轨道最低点B时,对轨道的压力大小为
B.小物块在传送带B、C间的运动时间为
C.整个过程中电动机多消耗的电能为
D. 小物块在传送带上运动时,因摩擦而产生的热量为
10.AD
【详解】A.根据机械能守恒定律得,解得
根据牛顿第二定律得 ,解得
根据牛顿第三定律可知,对轨道的压力大小为,故A正确;
B.由于,小物块在传送带上先做加速运动,根据牛顿第二定律可得
解得加速度大小为
小物块匀加速的时间为
小物块匀加速运动的位移
小物块匀速运动的时间,小物块在传送带B、C间的运动时间为,故B错误;
C.根据能量守恒可知,整个过程中电动机多消耗的电能为,故C错误。
D.小物块与传送带的相对位移为,因摩擦而产生的热量为,D正确;
故选AD。
三、解答题
11.如图为分拣邮件的传输装置示意图,固定在竖直平面内的光滑四分之一圆弧轨道与水平传送带相切于B点,圆弧的半径为R=0.8m;传送带的长度L=3m,以速度v=2m/s沿顺时针方向匀速转动。现将一质量m=2kg的邮件(可视为质点)由圆弧顶点A点静止释放,已知邮件和皮带间的动摩擦因数μ=0.5,g=10m/s2,求:
(1)邮件滑到B点时的速度大小;
(2)邮件由B点运动到C点的时间;
(3)邮件与皮带摩擦产生的热量。
11.(1) ;(2) ;(3)
【详解】(1)由动能定理得,邮件从A点滑到B点有,代入数据解得
(2)邮件在传送带上滑动
减速到v的过程中,,解得,
匀速阶段,则
邮件由B点运动到C点的时间
(3)邮件与皮带相对位移,代入数据可得摩擦生热。
12.在生活中,很多地方都使用传送带来搬运货物。如图所示,倾角为的传送带以的速率沿逆时针方向匀速转动,皮带始终是绷紧的,将5kg的货物放在传送带的上端点,经过2s到达传送带的下端点。已知货物与传送带之间的动摩擦因数为0.5,重力加速度,,。问:
(1)传送带间的距离为多少?
(2)货物与传送带间因摩擦产生的热量为多少?
12.(1)8.44m;(2)66.8J
【详解】(1)设货物刚开始下滑时的加速度为,由牛顿第二定律有
设经时间货物速度达到与传送带速度相等,由运动学公式可得
解得
由运动学公式可得,此时货物运动的位移为
由于
则货物速度达到传送带速度后继续加速,由牛顿第二定律有
运动时间为
由运动学公式可得,货物运动的位移为
则传送带间的距离为
(2)时间内货物与传送带的相对路程
时间内货物与传送带的相对路程
整个过程因摩擦产生的热量
13.自动卸货装置的设计体现劳动人民的智慧,如图所示,A点为货物装载位置,水平直轨道AB段为长度L1=1 m的加速路段,BC段为长度L2=12 m的水平传送带,传送带始终以速率v=10 m/s顺时针转动,CD段可视为光滑,轨道右端固定一轻弹簧。在A点工人将货物装入一个质量为M=10 kg的货箱中,并以恒定水平推力F=300 N推动货箱与货物,使之从A点由静止开始运动到B点。若某次装载货物质量为m1(未知),到达B点时速度v1=4 m/s,同时撤去推力,货箱和货物滑离传送带后压缩弹簧,弹簧压缩到最短时立即被锁定,待取走货物后解除弹簧锁定,弹簧把货箱弹回C点,已知货箱两次经过C点的速度大小相等,货箱恰好能返回货物装载位置A点。货箱和货物均可视为质点,货箱与AB轨道之间的动摩擦因数μ1=0.2,货箱与传送带间的动摩擦因数μ2=0.4,货物在货箱中始终与货箱保持相对静止,传送带与AB、CD轨道在B、C两点平滑相接,取重力加速度g=10 m/s2,求:
(1)货箱所装载货物的质量m1是多少?
(2)货箱和货物在传送带上从B点运动到C点所需时间是多少?
(3)若工人推力不变,要求货箱恰好回到货物装载位置A点,求货箱所装载货物的最大质量m2是多少?
13.(1)20kg (2)1.65s (3)65kg
【详解】(1)由A到B过程,根据牛顿第二定律
根据运动学规律,解得
(2)货箱和货物在传送带上加速过程,运动距离
匀速运动时间
货箱和货物在传送带上从B点运动到C点所需时间
(3)根据题意分析,要求货箱恰好回到货物装载位置A点,则到达C点时货物的速度应为10m/s,当货物在传送带上一直加速到C时恰好与传送带共速,为所求临界值;
由B到C过程:
由A到B过程:,
解得:。
14.如图是利用传送带装运煤块的示意图,其中传送带的从动轮与主动轮圆心之间的距离为,传送带与水平方向间的夹角,煤块与传送带间的动摩擦因数,传送带的主动轮和从动轮半径相等,主动轮轴顶端与运煤车底板间的竖直高度,与运煤车车箱中心的水平距离。现在传送带底端由静止释放一质量为m=1kg煤块(可视为质点)。煤块在轮的最高点水平抛出并落在车箱中心,取,,,求:
(1)传送带匀速运动的速度;
(2)摩擦产生的热量为多少
(3)因传送煤块电动机多消耗的能量。
14.(1)1m/s (2)8J (3)26.5J
【详解】(1)由题意,煤块在轮的最高点水平抛出并落在车箱中心,则有,
代入数据解得
对煤块根据牛顿第二定律得 ,代入数据解得
由,得
即煤块到达顶端之前已与传送带取得共同速度,故传送带的速度为
(2)由,解得煤块加速运动的时间
该过程传送带匀速运动的位移为
则摩擦产生的热量为
(3)根据能量守恒定律,可得煤块在传送带上运动的整个过程中,因传送煤块电动机多消耗的能量为
第4页,共12页
第3页,共12页
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第八章专题7:传送带模型中的能量问题
一、单选题
1.如图所示,水平传送带以的速度匀速运行,质量为的物块(可视为质点)无初速度地放在传送带左端点A处,若物块与传送带间的动摩擦因数为,A与传送带右端点B相距,重力加速度g取10m/s2,则物块从A运动到B的过程中( )
A.传送带对物块做功为4 J B.因摩擦产生的热量为4 J
C.电动机因运送物块多消耗的电能为4 J D.传送带克服摩擦力做功为2 J
2.如图甲所示,向飞机上装货时,通常用到可移动式皮带输送机。如图乙所示,皮带输送机倾角为,以1m/s顺时针匀速转动,现将货物在输送带下端A点无初速度释放后从A点运动B点,已知货物均可视为质点,质量为m=10kg,A、B两端点间的距离为s=9.8m,货物与输送带间的动摩擦因数为,重力加速度取10m/s2。则货物从低端到顶端要消耗的能量为( )
A.510J B.490J C.375J D.260J
3.如图甲所示,倾角为37°的传送带在电动机带动下沿顺时针方向匀速转动,将一质量m=10 kg的货物(可视为质点)轻放到传送带底端A,货物运动的速度v随时间t变化的图像如图乙所示,t=10 s时刻货物到达传送带顶端B,取重力加速度大小,sin37°=0.6,cos37°=0.8,货物从A端运动到B端的过程中,下列说法正确的是( )
A.货物受到的摩擦力大小始终为64 N
B.货物受到的摩擦力做的功为320 J
C.货物受到的合力做的功为920 J
D.传送带因传送货物而多消耗的能量为1240 J
4.如图(a),安检机在工作时,通过水平传送带将被检物品从安检机一端传送到另一端,其过程可简化为如图(b)所示。已知传送带长L=2m,速度v=3m/s,质量m=1kg的被检物品(可视为质点)与传送带的动摩擦因数,g取。若被检物品无初速度放在传送带A端,则( )
A.从A到B的过程中物品与传送带因摩擦产生的热量为9J
B.从A到B的过程中物品与传送带因摩擦产生的热量为4.5J
C.物品加速阶段,传送带对物品的摩擦力不做功
D.物品加速阶段,传送带对物品的摩擦力做负功
5.某快递公司用于分拣包裹的传输装置如图所示。足够长的水平传送带以的速度顺时针转动,现将一质量的包裹无初速度放在传送带上,一段时间后与传送带达到共速。已知包裹和传送带间的动摩擦因数,重力加速度包裹可以视为质点。在包裹由放上传送带至与传送带达到共同速度的过程中,下列说法正确的是( )
A.摩擦力对包裹做的功为4.5J
B.包裹相对传送带滑动的距离为0.9m
C.包裹机械能的增加量2.5J
D.包裹与传送带间因摩擦产生的热量为2.25J
6.如图甲所示,绷紧的足够长的水平传送带始终以恒定速率运行,一质量为、水平初速度大小为的小物块,从与传送带等高的光滑水平面上的A处滑上传送带;若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的图像(以地面为参考系)如图乙所示。则( )
A.小物块向左运动的过程中离A处的最大距离为2m
B.小物块返回A点时动能增加了6J
C.小物块与传送带之间由摩擦产生的热量为18J
D.0~4s时间内,传送带克服摩擦力做功为16J
二、多选题
7.如图甲所示的传送带以恒定速率运动,皮带始终是绷紧的。将质量1kg的货物放在传送带上的A处,经过1.2s到达传送带的B端,用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化的图像如图乙所示,重力加速度g取10 m/s2,则下列说法正确的是( )
A.A、B两点的距离为3.4m
B.货物与传送带的动摩擦因数为0.5
C.货物从A运动到B过程中,传送带对货物做功为
D.货物从A运动到B过程中,货物与传送带摩擦产生的热量为4.8J
8.一质量为M=1.98kg的小物块随足够长的水平传送带一起运动,被一水平向左飞来的子弹击中并留在物块中,子弹质量为0.02kg。如图甲所示,地面观察者记录了小物块被击中后的速度随时间变化的关系如图乙所示(图中取向右运动的方向为正方向)。已知传送带的速度保持不变,g取10m/s2。下列说法正确的是
A.子弹射入物块前的速度大小为498m/s
B.物块与传送带间的动摩擦因数0.2
C.子弹射入后,电动机对传送带多做的功为12J
D.子弹射入后,系统产生的内能为36J
9.如图甲所示,传送带是物料搬运系统机械化和自动化传送用具。如图乙所示,传送带与水平面间的夹角,逆时针匀速转动。某次将静止的物体从高处传送至低处的过程中,以水平地面为重力势能的零势能面,物体的机械能和传送距离的关系如图丙所示。已知物体的质量为10 kg,可视为质点,重力加速度为10 m/s2,下列说法中正确的是( )
A.传送带的运行速度为2 m/s
B.物体与传送带之间的滑动摩擦因数为0.25
C.在0~0.2 m内与0.2 m~0.4 m内,传送带对物体做的功大小相等
D.在0~0.2 m内与0.2 m~0.4 m内,物体与传送带之间产生的热量相等
10.如图所示,半径R=0.8m、竖直固定的光滑圆弧轨道与水平传送带相切于B点,水平传送带B、C间的距离L=24m,传送带在电动机的带动下以v0=8m/s的恒定速率顺时针运行。现将质量m=2kg、可视为质点的小物块从圆弧轨道的最高点A由静止释放,不计空气阻力,物块与传送带间的动摩擦因数,重力加速度,下列说法正确的是( )
A.小物块刚滑至圆弧轨道最低点B时,对轨道的压力大小为
B.小物块在传送带B、C间的运动时间为
C.整个过程中电动机多消耗的电能为
D. 小物块在传送带上运动时,因摩擦而产生的热量为
三、解答题
11.如图为分拣邮件的传输装置示意图,固定在竖直平面内的光滑四分之一圆弧轨道与水平传送带相切于B点,圆弧的半径为R=0.8m;传送带的长度L=3m,以速度v=2m/s沿顺时针方向匀速转动。现将一质量m=2kg的邮件(可视为质点)由圆弧顶点A点静止释放,已知邮件和皮带间的动摩擦因数μ=0.5,g=10m/s2,求:
(1)邮件滑到B点时的速度大小;
(2)邮件由B点运动到C点的时间;
(3)邮件与皮带摩擦产生的热量。
12.在生活中,很多地方都使用传送带来搬运货物。如图所示,倾角为的传送带以的速率沿逆时针方向匀速转动,皮带始终是绷紧的,将5kg的货物放在传送带的上端点,经过2s到达传送带的下端点。已知货物与传送带之间的动摩擦因数为0.5,重力加速度,,。问:
(1)传送带间的距离为多少?
(2)货物与传送带间因摩擦产生的热量为多少?
13.自动卸货装置的设计体现劳动人民的智慧,如图所示,A点为货物装载位置,水平直轨道AB段为长度L1=1 m的加速路段,BC段为长度L2=12 m的水平传送带,传送带始终以速率v=10 m/s顺时针转动,CD段可视为光滑,轨道右端固定一轻弹簧。在A点工人将货物装入一个质量为M=10 kg的货箱中,并以恒定水平推力F=300 N推动货箱与货物,使之从A点由静止开始运动到B点。若某次装载货物质量为m1(未知),到达B点时速度v1=4 m/s,同时撤去推力,货箱和货物滑离传送带后压缩弹簧,弹簧压缩到最短时立即被锁定,待取走货物后解除弹簧锁定,弹簧把货箱弹回C点,已知货箱两次经过C点的速度大小相等,货箱恰好能返回货物装载位置A点。货箱和货物均可视为质点,货箱与AB轨道之间的动摩擦因数μ1=0.2,货箱与传送带间的动摩擦因数μ2=0.4,货物在货箱中始终与货箱保持相对静止,传送带与AB、CD轨道在B、C两点平滑相接,取重力加速度g=10 m/s2,求:
(1)货箱所装载货物的质量m1是多少?
(2)货箱和货物在传送带上从B点运动到C点所需时间是多少?
(3)若工人推力不变,要求货箱恰好回到货物装载位置A点,求货箱所装载货物的最大质量m2是多少?
14.如图是利用传送带装运煤块的示意图,其中传送带的从动轮与主动轮圆心之间的距离为,传送带与水平方向间的夹角,煤块与传送带间的动摩擦因数,传送带的主动轮和从动轮半径相等,主动轮轴顶端与运煤车底板间的竖直高度,与运煤车车箱中心的水平距离。现在传送带底端由静止释放一质量为m=1kg煤块(可视为质点)。煤块在轮的最高点水平抛出并落在车箱中心,取,,,求:
(1)传送带匀速运动的速度;
(2)摩擦产生的热量为多少
(3)因传送煤块电动机多消耗的能量。
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