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题目
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

提问时间:2020-10-15

答案
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=
v+0
2
t=
v
2
t

传送带的位移为:s=vt
相对位移为:△s=s-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=
△mv2
2
+fs=△mv2

功率:P=
△E
△t
=Qv2=200W
,由此可知A错误,B正确.
由前面的分析可知单位时间内产生的热量为:Q
Q
2
v2

因此一分钟产生的热量为:
QQt=
Qv2
2
t=6.0×103J
,故C正确,D错误.
故选BC.
举一反三
已知函数f(x)=x,g(x)=alnx,a∈R.若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)相交,且在交点处有相同的切线,求a的值和该切线方程.
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