2017-2018学年鲁科版选修3-3 能量的转化与守恒 第1课时 作业
2017-2018学年鲁科版选修3-3 能量的转化与守恒   第1课时 作业第4页

  

  解析:选C 根据滑块与斜面间的动摩擦因数μ=tan θ可知,滑动摩擦力等于重力沿斜面向下的分力。施加一沿斜面向上的恒力F=mgsin θ,物体机械能保持不变,重力势能随位移x均匀增大,选项C正确,D错误。产生的热量Q=Ffx,随位移均匀增大,滑块动能Ek随位移x均匀减小,选项A、B错误。

  12.如图5所示,绷紧的传送带与水平面的夹角θ=30°,皮带在电动机的带动下,始终保持v0=2 m/s的速率运行。现把一质量为m=10 kg的工件(可看为质点)轻轻放在皮带的底端,经时间1.9 s,工件被传送到h=1.5 m的高处,取g=10 m/s2。求:

  

  图5

  (1)工件与皮带间的动摩擦因数;

  (2)电动机由于传送此工件多消耗的电能。

  解析:(1)由题意得,皮带长为:L==3 m,

  工件速度达到v0之前,从静止开始做匀加速运动,设匀加速运动的时间为t1,位移为x1,有x1=t1=t1,

  假设工件最终取得了与传送带相同的速度,则达到v0之后工件将做匀速运动,有L-x1=v0(t-t1),

  解得t1=0.8 s<1.9 s,故工件最终取得与传送带相同的速度的假设正确。

  加速运动阶段的加速度为a==2.5 m/s2,

  在加速运动阶段,根据牛顿第二定律,有

  μmgcos θ-mgsin θ=ma,解得μ=。

  (2)在时间t1内,传送带的位移为x=v0t1=1.6 m,

  工件的位移为x1=t1=t1=0.8 m,所以在时间t1内,工件相对传送带的位移Δx=x-x1=0.8 m,

  在时间t1内,因摩擦而产生的热量为Q=μmgcos θ·Δx=60 J,

  工件到达最高点时获得的动能为Ek=mv02=20 J,

  工件增加的势能为Ep=mgh=150 J,

  所以电动机由于传送工件多消耗的电能为E=Q+Ek+Ep=230 J。

  答案:(1) (2)230 J

13.风力发电是一种环保的电能获取方式。图6为某风力发电机外观图,现设计的每台风力发电机的功率为40 kW。实验测得风的动能转化为电能的效率约为20%,