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如图所示是建筑工地上常用的一种“深穴打夯机”,电动机带动两个滚轮匀速转动将夯杆从深坑提上来,当夯杆底端刚到达坑口时,两个滚轮彼此分开,将夯杆释放,夯杆在自身重力作用下,落回深坑,夯实坑底,夯杆不反弹,设夯杆与坑底的接触时间为t=1.0s,然后两个滚轮再次压紧,将夯杆提上来,如此周而复始.已知两个滚轮边缘的线速度恒为v=4.0m/s,每个滚轮对夯杆的正压力均为F=2.0×104N,滚轮与夯杆间的动摩擦因数μ=0.30,夯杆质量m=1.0×103kg,坑深h=6.4m.假定在打夯的过程中坑的深度不变,g=10m/s2,求:
(1)从夯杆开始向上运动到刚开始匀速运动,夯杆上升的高度H是多少?
(2)每个打夯周期(从夯杆刚离开坑底到下一次夯杆刚离开坑底的时间)中,电动机对夯杆做的功W;
(3)打夯周期T.

解:(1)对夯杆由牛顿第二定律得:
2μF-mg=ma,解得:a=2m/s2,
当夯杆速度增加到4m/s时,
夯杆上升的高度为:H=,
解得:H=4m;
(2)电动机对夯杆所做的功等于夯杆增加的机械能,
W=EP+EK=mgh+mv2=1.0×103×10×6.4+×1.0×103×42=7.2×104J;
(3)夯杆从开始运动到落回原处共经历四个运动过程:
向上匀加速运动、向上匀速运动、向上竖直上抛运动,向下自由落体运动.
匀加速运动的时间t1===2s,
匀速运动的时间t2===0.6s,
竖直上抛上升过程的运动时间t3===0.4s,
竖直上抛的位移h′===0.8m,
自由落体运动:h+h′=gt42,
t4===1.2s,
打夯周期T=t1+t2+t3+t4=4.2s;
答:(1)从夯杆开始向上运动到刚开始匀速运动,夯杆上升的高度H是4m.
(2)每个打夯周期中,电动机对夯杆做的功为7.2×104J.
(3)打夯周期为4.2s.
分析:(1)夯杆从静止开始先做匀加速运动,当夯杆的速度等于滚轮边缘的线速度后开始做匀速直线运动,由牛顿第二定律求出夯杆做匀加速运动的加速度,然后由匀变速运动的速度位移公式求出夯杆上升的高度.
(2)电动机对夯杆做功,转化为夯杆的动能与重力势能,求出夯杆动能与势能的增加量即可求出电动机对夯杆做的功.
(3)夯杆的运动过程包括:匀加速上升、匀速上升、竖直上抛、自由落体.求出整个过程的时间,即为打夯周期.
点评:解决本题的关键理清夯杆的运动过程,知道夯杆在一个周期内先做匀加速上升,再做匀速上升,最后匀减速上升到零,做自由落体到坑底.
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A、W1<W2B、W1>W2C、EKB<EKCD、EKB>EKC

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   A.W1<W2         B.Wl>W2

   C.EKB<EKC        D.EKB>EKC

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A.减少每次运送瓦的块数
B.增多每次运送瓦的块数
C.用比原来较长的两根圆柱形木杆替代原来的木杆
D.用比原来较短的两根圆柱形木杆替代原来的木杆

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