如图所示,由电动机带动的水平传送带以速度为v=2.0m/s匀速运行,A端上方靠近传送带料斗中装有煤,打开阀门,煤以流量为Q=50kg/s落到传送带上,煤与传送带达共同速度后被运至B端,在运送
问题描述:
如图所示,由电动机带动的水平传送带以速度为v=2.0m/s匀速运行,A端上方靠近传送带料斗中装有煤,打开阀门,煤以流量为Q=50kg/s落到传送带上,煤与传送带达共同速度后被运至B端,在运送煤的过程中,下列说法正确的是( )
A. 电动机应增加的功率为100W
B. 电动机应增加的功率为200W
C. 在一分钟内因煤与传送带摩擦产生的热为6.0×103J
D. 在一分钟内因煤与传送带摩擦产生的热为1.2×104J
答
设足够小的时间△t内落到传送带上煤的质量为△m,显然Q=△m/△t;这部分煤由于摩擦力f的作用被传送带加速,由功能关系得:
fs=
△mv2
2
煤块在摩擦力作用下加速前进,因此有:
s=
t=v+0 2
tv 2
传送带的位移为:s传=vt
相对位移为:△s=s传-s=s,由此可知煤的位移与煤和传送带的相对位移相同,
因此摩擦生热为:Q=f△s=
.△mv2
2
传送带需要增加的能量分为两部分:第一部分为煤获得的动能,第二部分为传送带克服摩擦力做功保持传送带速度.所以传送带△t内增加的能量△E为:
△E=
+fs=△mv2△mv2
2
功率:P=
=Qv2=200W,由此可知A错误,B正确.△E △t
由前面的分析可知单位时间内产生的热量为:Q热=
v2.Q 2
因此一分钟产生的热量为:
Q总=Q热t=
t=6.0×103J,故C正确,D错误.Qv2
2
故选BC.