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如图是一个货物运输装置示意图,BC是平台,AB是长L=12m的传送带,BA两端的...

如图是一个货物运输装置示意图,BC是平台,AB是长L=12m的传送带,BA两端的高度差h=2.4m。传送带在电动机M的带动下顺时针匀速转动,安全运行的最大速度为vm=6m/s。假设断电后,电动机和传送带都立即停止运动。现把一个质量为20kg的货物,轻轻放上传送带上的A点,然后被传送带运输到平台BC上,货物与传送带之间的动摩擦因数为0.4。由于传送带较为平坦,可把货物对传送带的总压力的大小近似等于货物的重力;由于轮轴的摩擦,电动机输出的机械功率将损失20%,取g=10m/s2。求:

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(1)要使该货物能到达BC平台,电动机需工作的最短时间;

(2)要把货物尽快地运送到BC平台,电动机的输出功率至少多大?

(3)如果电动机接在输出电压为120V的恒压电源上,电动机的内阻r=6Ω,在把货物最快地运送到BC平台的过程中,电动机消耗的电能共有多少?

 

(1) 3s , (2) 600W , (3) 3776 J 【解析】 试题分析:(1)要使货物到达平台,电机工作的最短时间为货物到达平台时速度恰好为零;设AB与水平面的夹角为θ,当货物速度达到v时电机工作停止货物恰到达平台,设电机工作停止前货物做匀加速运动货物加速度为a1(假定电机工作停止前货物达到的速度v小于等于vm)、停止后货物加速度为a2,电机工作停止时距B端距离为x,电机工作的时间为t,货物对传送带的总压力的大小近似等于货物的重力,即有,则有(m/s2)、(m/s2),由匀加速运动有①、②,联立①②可得x=3m,由,代入数值有v=vm=6(m/s),满足货物一直做匀加速运动的假设条件,故可得t = 3s; (2) 要把货物尽快地运送到BC平台,即要求传送带以最大速度vm=6m/s运行,货物对传送带的最大的摩擦力为(N),若设此时电动机的输出功率为P,则有,代入数值有P= 600(W),故电动机的输出功率至少为600W; (3) 货物最快地运送到BC平台的过程可分为两个阶段,即做初速为零的匀加速运动和以速度vm=6m/s的匀速运动两个过程,由前可知匀加速运动中电动机的输出功率为P= 600W,运行了3秒,由可得I1=10A,电能的消耗为(J);匀速运动时,由代入数值可得运行时间为0.5s,此时货物对传送带的摩擦力为=40(N),由,可得,匀速运动时电能的消耗为(J),电动机消耗的电能共有≈3776(J)。 考点:本题考查了匀加速运动、电动机的输出功率的概念  
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考点分析:
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如图所示,固定于同一条竖直线上的A、B是两个带等量异种电荷的点电荷,电荷量分别为+Q和-Q,A、B相距为2d。MN是竖直放置的光滑绝缘细杆,另有一个穿过细杆的带电小球p,其质量为m、电荷量为+q(可视为点电荷,不影响电场的分布),现将小球p从与点电荷A等高的C处由静止开始释放,小球p向下运动到距C点距离为d的O点时,速度为v,已知MN与AB之间的距离为d,静电力常量为k,重力加速度为g。求:

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(1)C、O间的电势差UCO

(2)小球p在O点时的加速度;

(3)小球p经过与点电荷B等高的D点时的速度。

 

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如图(甲)所示,质量m=2 kg的物体在水平面上向右做直线运动。过P点时给物体作用一个水平向左的恒力F并开始计时,选取水平向右为速度的正方向,通过速度传感器测出物体的瞬时速度,所得v满分5 manfen5.comt图像如图(乙)所示。取重力加速度为g=10 m/s2。求:

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(1)物体在0~4 s内和4~10 s内的加速度a1、a2的大小;

(2)力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数μ;

(3)10 s末物体离P点的距离。

 

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某同学通过实验研究小灯泡的电流与电压的关系,可用的器材如下:电源(电动势为3 V,内阻为1 Ω)、电键、滑动变阻器(最大阻值为20 Ω)、电压表、电流表、小灯泡、导线若干。(电压表和电流表均视为理想电表)

(1)实验中得到了小灯泡的U-I图象如图甲所示,则可知小灯泡的电阻随电压增大而      。(选填“增大”“减小”或“不变”)

(2)根据图甲,在图乙中把缺少的导线补全,连接成实验的电路(画在答题卷上)。

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(3)若某次连接时,把AB间的导线误接在AC之间,合上电键,任意移动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭,则此时的电路中,小灯泡获得的最小功率是      W。(计算结果保留2位有效数字)

 

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某实验小组用如图所示的实验装置和实验器材做“探究功与速度变化的关系”实验,在实验中,该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力。

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(1)为了保证实验结果的误差尽量小,在实验操作中,下面做法必要的是     

A.实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作

B.实验操作时要先放小车,后接通电源

C.在利用纸带进行数据处理时,所选的两个研究点离得越近越好

D.在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量

(2)除实验装置中的仪器外,还需要的测量仪器有            

(3)如下图所示,为实验中打出的一条纸带,现选取纸带中的A、B两点来探究功与速度变化的关系。已知打点计时器的打点周期为T,重力加速度为g。图中已经标明了要测量的物理量,另外,小车的质量为M,砂和砂桶的总质量为m。请你以小车为研究对象,把要探究的结果用题中给出的字母表达出来     

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某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,重物质量m=1kg,当地重力加速度大小为g=9.80m/s2。实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图乙所示,纸带上的第一个点记为O,另选连续的三个点A、B、C进行测量,图中给出了这三个点到O点的距离hA、hB和hC的值。回答下列问题(以下计算结果均保留3位有效数字):

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(1)打点计时器打B点时,重物速度的大小vB=      m/s;

(2)根据以上数据,可知重物由O点运动到B点的过程中,重力势能的减少量等于      J,动能的增加量等于      J。重力势能的减少量大于动能的增加量的原因是     

 

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