解题思路:(1)轮子做圆周运动,根据公式:v=ωr即可求得角速度;
(2)为了将地面上的物体运送到平台上,物体所受到的力应该满足:μmgcosθ>mgsinθ,进而求出倾角θ的范围;
(3)P物体放在皮带上先做匀加速运动,当速度达到皮带的速度时做匀速运动,物体匀加速运动时,根据牛顿第二定律可求出加速度,物体速度增加到与传送带速度相同时与传送带一起做匀速运动,求出物体与皮带的相对位移,根据Q=μmgcosθ•△s求出因滑动摩擦产生的热量,运送此物体运输机比空载时多消耗的电能为:滑动摩擦产生的热量、机械能的增加量之和.
(1)轮子做圆周运动,根据公式:v=ωr
可得轮子转动的角速度为:ω=[v/r]=[3/0.25]=8rad/s
(2)要将物体运送到平台上,物体所受到的力应该满足:μmgcosθ>mgsinθ
tanθ<μ=0.75 所以θ<37°
(3)P物体放在皮带上先做匀加速运动,当速度达到皮带的速度时做匀速运动,物体匀加速运动时,根据牛顿第二定律可得:μmgcosθ-mgsinθ=ma
解得物体的加速度为:a=μgcosθ-gsinθ=0.75×10×0.8-10×0.6=1.5m/s2
物体速度达到2m/s所经过的位移为:S=
v2
2a=
22
2×
3
2=[4/3]m;
物体与皮带开始接触的点通过的位移为:S′=vt=
v2
a=[4
3/2]=[8/3]m;
物体与皮带的相对位移为:△s=[8/3]-[4/3]=[4/3]m
因滑动摩擦产生的热量为:Q=μmgcosθ•△s=0.75×10×0.8×[4/3]=8.7J
因此运送此物体运输机比空载时多消耗的电能为:△E=Q+mgh+[1/2]mv2=8.7+10×5+[1/2]×1×4=60.7J;
答:(1)此时轮子转动的角速度是8rad/s;
(2)皮带的倾角θ最大不能超过37°;
(3)由于运送此物体,运输机比空载时多消耗的能量为60.7J.
点评:
本题考点: 动能定理的应用;牛顿第二定律;功能关系.
考点点评: 本题要注意物块在传送带上的运动情况,能正确对物体进行受力分析,同时注意能量关系的分析,即可求解.