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精英家教网如图所示,用半径为0.4m的电动滚轮在长薄铁板上表面压轧一道浅槽.薄铁板的长为2.0m、质量为10kg.已知滚轮与铁板间的动摩擦因数为0.5,忽略铁板与工作台面间的摩擦.铁板从一端放入工作台的滚轮下,工作时滚轮对铁板产生恒定的竖直向下的压力为100N,在滚轮的摩擦作用下铁板由静止向前运动并被压轧出一浅槽.已知滚轮转动的角速度恒为5rad/s,g取10m/s2
(1)加工一块铁板需要多少时间
(2)加工一块铁板电动机要消耗多少电能?(不考虑电动机自身的能耗)
(3)在其他条件不变的情况下,为使加工一块铁板的时间为最短,滚轮转动的角速度至少为多大?
分析:铁板在滚轮的摩擦动力和地面摩擦阻力作用下先做匀加速直线运动,当速度达到滚轮边缘线速度大小时将做匀速直线运动,根据题目给出的参数求出铁板所受的合外力,根据牛顿运动定律求得加速度,再根据运动学公式求解铁板如何运动以及加工一块铁板的时间,加工一块铁板的时间内,电动机消耗的电能转化为铁板的动能以及摩擦产生的热量;当铁板一直加速运动时所需时间最短.
解答:解:(1)滚轮边缘线速度为:v=ωr=2m/s
铁板先加速后匀速加速时有:a=μg=5m/s2
t1=
v
a
=0.4s

x1=
1
2
at2=0.4m

匀速运动位移为:x2=x-x1=1.6m
时间为:t 2=
x2
v
=0.8s

总时间为:t=t1+t2=1.2s     
(2)铁板与滚轮的相对位移为:△x=vt-x1=2×0.4-0.4m=0.4m
发热为:Q=μmg.△x=0.5×100×0.4J=20J       
铁板动能增加为:EK=
1
2
mv2=
1
2
×10×22J=20J

消耗电能为:E=Q+EK=20+20J=40J   
(3)铁板一直做加速运动,则有:vt=
2ax
=
20
m/s

滚轮角速度为:ω=
vt
r
=5
5
rad/s

答:(1)加工一块铁板需要1.2s
(2)加工一块铁板电动机要消耗40J电能
(3)在其他条件不变的情况下,为使加工一块铁板的时间为最短,滚轮转动的角速度至少为5
5
rad/s
点评:据物体的受力确定物体的运动状况,要注意判断运动物体的运动不能死套公式,注意运动实际(铁板在滚轮摩擦力作用下做匀加速直线运动,但速度不可能大于滚轮边缘的线速度的大小).能根据能量守恒,确定能量的转化从而求出加式铁板的时间内所消耗的电能.
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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,用半径为0.4m的电动滚轮在长薄铁板上表面压轧一道浅槽.薄铁板的长为2.8m、质量为10kg.已知滚轮与铁板、铁板与工作台面间的动摩擦因数分别为0.3和0.1.铁板从一端放入工作台的滚轮下,工作时滚轮对铁板产生恒定的竖直向下的压力为100N,在滚轮的摩擦作用下铁板由静止向前运动并被压轧出一浅槽.已知滚轮转动的角速度恒为5rad/s,g取10m/s2
(1)通过分析计算,说明铁板将如何运动?
(2)加工一块铁板需要多少时间?
(3)加工一块铁板电动机要消耗多少电能?

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,用半径为0.4m的电动滚轮在长薄铁板上表面压轧一道浅槽.薄铁板的长为2.8m、质量为10kg.已知滚轮与铁板、铁板与工作台面间的动摩擦因数分别为0.3和0.1.铁板从一端放入工作台的砂轮下,工作时砂轮对铁板产生恒定的竖直向下的压力为100N,在砂轮的摩擦作用下铁板由静止向前运动并被压轧出一浅槽.已知滚轮转动的角速度恒为5rad/s,(g取10m/s2
(1)通过分析计算,说明铁板将如何运动?
(2)加工一块铁板需要多少时间?

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,用半径为0.4m的电动滚轮在长薄铁板的上表面压轧一道浅槽.薄铁板的长为2.0m、质量为10.0kg.已知滚轮与铁板、铁板与工作台面间的动摩擦因数分别为0.3和0.1.铁板从一端放人工作台的滚轮下,工作时滚轮对铁板产生恒定的竖直向下的压力为100N,在滚轮的摩擦作用下铁板南静止向前运动并被压轧出一浅槽.已知滚轮转动的角速度恒为5.0rad/s,g=10m/s2
求:
(1)铁板和滚轮分离时铁板的速度;
(2)加工一块这样的铁板电动机要消耗多少电能?(不考虑电动机自身的能耗)

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,用半径为0.4m的电动滚轮在薄铁板上表面压轧一道浅槽,铁板长L=2.8m,质量m=10Kg,已知滚轮与铁板,铁板与工作台面间的动摩擦因数分别为0.3和0.1,开始时把铁板的右端放入滚轮下,工作时滚轮对铁板产生恒定的竖直向下的压力为100N,在滚轮的摩擦力作用下铁板由静止开始向右运动并被压轧出一浅槽,已知滚轮转动的角速度恒为5rad/s,g取10m/s2,求:
(1)加工一块铁板需要的时间;
(2)加工一块铁板的过程中,电动机输出的平均功率.

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