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如图是建筑工地上常用的一种“深穴打夯机”示意图,电动机带动两个滚轮匀速转动将夯杆...

manfen5.com 满分网如图是建筑工地上常用的一种“深穴打夯机”示意图,电动机带动两个滚轮匀速转动将夯杆从深坑提上来,当夯杆底端刚到达坑口时,两个滚轮彼此分开,夯杆在自身重力作用下,落回深坑,夯实坑底.然后两个滚轮再次压紧,夯杆被提上来,如此周而复始.已知两个滚轮边缘的线速度恒为v=4m/s,滚轮对夯杆的正压力FN=2×104N,滚轮与夯杆间的动摩擦因数为0.3,夯杆质量m=1×103kg,坑深h=6.4m,假定在打夯的过程中坑的深度变化不大,取g=10m/s2.求:
(1)在每个打夯周期中,电动机对夯杆所做的功;
(2)每个打夯周期中滚轮与夯杆间因摩擦产生的热量;
(3)打夯周期.
(1)夯杆底端刚到达坑口的运动过程中,先做匀加速直线运动,当速度达到滚轮的线速度时,做匀速直线运动,夯杆先受到滑动摩擦力,然后受静摩擦力,电动机对夯杆所做的功等于摩擦力做的功. (2)求出在每个周期内滚轮与夯杆间的相对位移,从而根据Q=fs相对求出因摩擦产生的热量. (3)夯杆的运动过程包括:匀加速上升、匀速上升、匀减速上升再落回到坑底.求出整个过程的时间,即为打夯周期. 【解析】 (1)夯杆所受的滑动摩擦力F1=2μFN 根据牛顿第二定律得,F1-mg=ma 夯杆匀加速运动的位移 夯杆匀速运动的位移s2=h-s1 匀速运动的过程中,夯杆受静摩擦力,F2=mg 所以电动机对夯杆所做的功W=F1s1+F2(h-s1)=7.2×104J. 故电动机对夯杆所做的功为7.2×104J. (2)夯杆与滚轮之间的相对位移为   t= 解得 所以Q=2μFN△s=4.8×104J. 故每个打夯周期中滚轮与夯杆间因摩擦产生的热量为4.8×104J. (3)夯杆的运动过程包括:匀加速上升、匀速上升、匀减速上升再落回到坑底. 匀加速运动的时间 匀速运动的时间 匀减速上升再落回坑底过程有:规定向上为正方向,-6.4= 解得t3=1.6s 所以周期T=t1+t2+t3=4.2s 故打夯周期为4.2s.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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