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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;由于轮轴等方面的摩擦,电动机(转化为机械功)的效率为80%。取g=10m/s2。求:

(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)3776J
(1)要使时间最短,货物应一直加速(打滑),设匀加速上行的加速度为,则有,把带入得
由于受的限制,意知经后匀速了
此前的位移,此后货物还得运动,假设此后电动机不再工作,货物上滑的加速度,能上行的最大距离为,刚好能到达平台,假设()正确
故电动机工作的最短时间
(2)要把货物尽快的运送到BC平台,由第(1)小题可知货物应先加速,后匀速,在加速过程中传送带受到的摩擦力,需提供的最大功率
之后匀速运动受到的摩擦力,功率
考虑到效率,故电动机的输出功率不小于
(3)由上述分析知,匀加速时间此过程电动机的输出功率,消耗的电能
为求出,根据,求得,则
匀速运动过程,同理可得A,另一根舍去

总耗能
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,cd、ef是两根电阻不计的光滑金属轨道,其所在的平面与水平面间的夹角为600, 将两导轨用电键s相连,在两导轨间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度为B=0.5T,可在导轨上自由滑动的金属棒的长L=0.5m、质量为m=1.010kg,金属棒电阻为5Ω,设导轨足够长。(g=10m/s2)则:

(1)若先将电键s断开,金属棒由静止开始释放后,经多长时间将s接通,ab恰作匀速运动?
(2)若先将电键s闭合,再将金属棒由静止释放,ab上的最大热功率为多大?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(18分)如图所示,在矩形ABCD内对角线BD以上的区域存在有平行于AD向下的匀强电场,对角线BD以下的区域存在有垂直于纸面的匀强磁场(图中未标出),矩形AD边长L,AB边长为L。一个质量为m、电荷+q的带电粒子(不计重力)以初速度v0从A点沿AB方向进入电场,在对角线BD的中点P处进入磁场,并从DC边上的Q点垂直于DC离开磁场,试求:

(1)电场强度的大小
(2)带电粒子经过P点时速度的大小和方向
(3)磁场的磁感应强度的大小和方向

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,电阻可忽略导线框abcd固定在竖直平面内,导线框ab和dc的宽度为l,在bc段接入阻值为R的电阻,ef是一电阻可忽略的水平放置的导电杆,杆的质量为m,杆的两端分别与ab和cd保持良好接触,且能沿导线框ab和dc无摩擦地滑动,磁感应强度为B的匀强磁场方向与框面垂直. 现用一恒力F竖直向上拉导体杆ef,当导体杆ef上升高度为h时,导体杆ef恰好匀速上升,求:

(1)此时导体杆ef匀速上升的速度v的大小;
(2)导体杆ef上升h的整个过程中产生的焦耳热Q的大小.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:实验题

如图所示,在直角坐标系O-xyz中存在磁感应强度为、方向竖直向下的匀强磁场,在(0,0,h)处固定一电量为+q(q>0)的点电荷,在xOy平面内有一质量为m(m未知),电量为-q的微粒绕原点O沿图示方向作匀速圆周运动。若微粒的圆周运动可以等效为环形电流,求:

(1)若已知+q与-q的连线与z轴的夹角θ和静电力常量k,则此微粒所受的库仑力多大
(2)此微粒作匀速圆周运动的角速度ω;
(3)等效环形电流的电流强度I(已知重力加速度为g)。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图,一玻璃管平放在水平面上,管内底端放有一个的带正电微粒,玻璃管置于一方向垂直水平面向下的匀强磁场中,磁感强度B=0.01T,磁场范围足够大,磁场中有一屏,距玻璃管口上方d= 60cm处。现让玻璃管水平向右匀速运动,当运动到如图虚线所示位置时,带电微粒恰好离开管口,再过.带电微粒恰好到达屏上,且与屏相切。(一切摩擦均可忽略)求:
(1)小球脱离玻璃管后在磁场中运动的半径
(2)玻璃管的长度是多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图,在xoy直角坐标系中,在第三象限有一平行x轴放置的平行板电容器,板间电压U=1×102V。现有一质量m=1.0×10-12kg,带电量q=2.0×10-10C的带正电的粒子(不计重力),从下极板处由静止开始经电场加速后通过上板上的小孔,垂直x轴从A点进入第二象限的匀强磁场中。磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度B=1T。粒子在磁场中转过四分之一圆周后又从B点垂直y轴进入第一象限,第一象限中有平行于y轴负方向的匀强电场E,粒子随后经过x轴上的C点,已知OC=1m。求:

(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径r。
(2)第一象限中匀强电场场强E的大小。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2),存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图所示),电场强度的大小为E0,E>0表示电场方向竖直向上.t=0时,一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域,沿直线运动到Q点后,做二次完整的圆周运动(其轨迹恰好不穿出边界L1),以后可能重复该运动形式,最后从边界L2穿出.重力加速度为g,上述d、E0、m、v、g为已知量.
(1)求该微粒通过Q点瞬间的加速度;
(2)求磁感应强度B的大小和电场变化的周期T;
(3)若微粒做圆周运动的轨道半径为R,而d=4.5R,使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域,求微粒所用的时间.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

在S点的电量为质量为的静止带电粒子被加速电压U,柜间距离为的匀强电场加速后,从正中央垂直射入板间距离和板长度均为L,电压为U的匀强偏转电场偏转后,立即进入一个垂直纸面方面的匀强磁场,其磁感应强度为B,若不计重力影响,欲使带电粒子通过某距径返回S点,求:

小题1:匀强磁场的宽度D至少多少?
小题2:该带电粒子周期T是多少?偏转电压正负极多长时间变换一次方向。

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