解题思路:当电机不开启,小煤块在传送带上做匀减速直线运动,结合牛顿第二定律和运动学公式求出小煤块到达传送带右端时的速度大小和运动的时间.当电机开启,传送带顺时针转动,小煤块在传送带上做匀加速直线运动,当速度达到传送带速度,一起做匀速直线运动,结合牛顿第二定律和运动学公式求出相对滑动的距离.当电机开启,传送带逆时针转动,小煤块在传送带上做匀减速直线运动,结合运动学公式求出相对滑动的距离,从而求出摩擦力产生的热量.
AB、当电机不开启,小煤块在传送带上做匀减速直线运动,加速度为:a=μg=0.1×10m/s2=1m/s2
根据速度位移公式有:v02−v2=2aL
解得:v=
v02−2aL=
16−2×1×6m/s=2m/s
运动的时间为:t=
v0−v
a=
4−2
1s=2s.故A正确,B错误.
C、当电机开启,传送带顺时针转动,小煤块在传送带上做匀加速直线运动,当速度达到传送带速度,一起做匀速直线运动,则煤块达到传送带速度所经历的时间为:t=
v−v0
a=
5−4
1s=1s
此时小煤块的位移为:x1=
v2−v02
2a=
25−16
2m=4.5m
传送带的位移为:x2=vt=5×1m=5m
则黑色痕迹的长度为:△x=x2-x1=5-4.5m=0.5m.故C正确.
D、当电机开启,传送带逆时针转动,小煤块在传送带上一直做匀减速直线运动,运动的时间为:t=2s,此时传送带的位移为:
x1=vt=5×2m=10m
则相对运动的位移大小为:△x=x1+L=10+6m=16m
则摩擦产生的热量为:Q=μmg△x=0.1×2×16J=3.2J.故D正确.
故选:ACD.
点评:
本题考点: 功能关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系;牛顿第二定律.
考点点评: 解决本题的关键理清煤块在传送带上的运动规律,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解.