解题思路:(1)根据平抛运动的规律求出物体的平抛运动的初速度,因为平抛运动的初速度等于传送带匀速运动的速度,结合煤块到达轮的最高点时对轮的压力为零,根据牛顿第二定律求出半径的大小.
(2)根据牛顿第二定律煤块匀加速直线运动的加速度,通过速度时间公式求出煤块在传送带上由静止开始加速至与传送带速度相同所经过的时间.
(3)根据能量守恒定律求出传送带由于传送煤块多消耗的电能.
( l )由平抛运动的公式,得x=vt
H=
1
2gt2代入数据解得v=x•
g
2H=1.2×
10
2×1.8=2m/s.
要使煤块在轮的最高点做平抛运动,则煤块到达轮的最高点时对轮的压力为零,由牛顿第二定律,得mg=m
v2
R
代入数据得R=
v2
g=
4
10=0.4m
(2)由牛顿第二定律F=ma得
a=[F/m=μgcosθ−gsinθ=0.8×10×0.8-10×0.6=0.4m/s2
由v=v0+at得,加速过程时间t=
v
a]=5s
(3)根据s=[1/2]at2得,S=5m
S带=vt=2×5=10m
△S=S带-S=10-5=5m
由能量守恒得
E=mglsin37°+[1/2]mv2+f△S
=20×20×0.6+
1
2×2×4+0.8×20×0.8×5J=308J.
答:(1)传送带匀速运动的速度为2m/s,从动轮的半径为0.4m.
(2)煤块在传送带上由静止开始加速至与传送带速度相同所经过的时间为5s.
(3)传送带由于传送煤块多消耗308J电能.
点评:
本题考点: 平抛运动;牛顿第二定律;能量守恒定律.
考点点评: 本题综合考查了平抛运动和圆周运动的规律,掌握牛顿第二定律、能量守恒定律以及运动学公式,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.