(多选)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( )
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答案解析
分析:
煤流到传送带上后,在摩擦力作用下做初速度为零的匀加速直线运动,摩擦力对煤做正功,对传送带做负功,传送带多做的功转化为煤的动能以及系统之间产生的热量,正确分析煤块的运动情况,利用功能关系可正确解答本题.
解答:
解: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=$\frac {△mv}{2}$
煤块在摩擦力作用下加速前进,因此有:
s=$\frac {v+0}{2}$t=$\frac {v}{2}$t
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=$\frac {△mv}{2}$.
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=$\frac {△mv}{2}$+fs=△mv_
功率:P=$\frac {△E}{△t}$=Qv_=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_热=$\frac {Q}{2}$v_.
因此一分钟产生的热量为:
Q_总=Q_热t=$\frac {Qv}{2}$t=6.0×10_J,故C正确,D错误.
故选BC.
点评:
传送带问题是高中物理中的一个重要题型,解答这类问题重点做好两类分析:一是运动分析,二是功能关系分析.