如圖所示,質(zhì)量M=1kg的木板靜止在粗糙的水平地面上,木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.1,在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量m=1kg、大小可忽略的鐵塊,鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.4,g取10m/s2,試求:

(1)若木板長(zhǎng)L=1m,在鐵塊上加一個(gè)水平向右的恒力F=8N,經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間鐵塊運(yùn)動(dòng)到木塊的右端?
(2)若在鐵塊右端施加一個(gè)從零開始連續(xù)增大的水平向右的力F,假設(shè)木板足夠長(zhǎng),在圖中畫出鐵塊受到木板的摩擦力f2隨拉力F大小的變化而變化的圖象.

解:(1)假設(shè)相對(duì)滑動(dòng),則根據(jù)牛頓第二定律得
鐵塊的加速度大小

木塊的加速度大小

由a2>0可見 假設(shè)成立.
設(shè)經(jīng)過時(shí)間t鐵塊運(yùn)動(dòng)到木塊的右端,則有
解得 t=1s
(2)①當(dāng)F≤μ1(M+m)g=2N時(shí),m、M相對(duì)靜止且對(duì)地靜止,有:f2=F;
②設(shè)F=F1時(shí),m、M恰保持相對(duì)靜止,此時(shí)系統(tǒng)的加速度為:a=a2=2m/s2
以系統(tǒng)為研究對(duì)象,據(jù)牛頓第二定律有:F11(M+m)g=(M+m)a,
解得:F1=6N
所以,當(dāng)2N<F≤6N時(shí),m、M相對(duì)靜止,系統(tǒng)向右做勻加速運(yùn)動(dòng),
其加速度:
以M為研究對(duì)象,據(jù)牛頓第二定律有:f21(M+m)g=Ma
解得:
③當(dāng)F>6N時(shí),m、M發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)有:f22mg=4N
所以,f2隨拉力F大小的變化而變化的圖象如圖所示.
答:
(1)若木板長(zhǎng)L=1m,在鐵塊上加一個(gè)水平向右的恒力F=8N,經(jīng)過1s時(shí)間鐵塊運(yùn)動(dòng)到木塊的右端.
(2)鐵塊受到木板的摩擦力f2隨拉力F大小的變化而變化的圖象如圖所示.
分析:(1)根據(jù)牛頓第二定律分別求出鐵塊和木板的加速度.當(dāng)鐵塊運(yùn)動(dòng)到木塊的右端時(shí),鐵塊相對(duì)于木板的位移等于板長(zhǎng),根據(jù)位移公式,列式求出時(shí)間.
(2)討論水平向右的力從零開始連續(xù)增大時(shí),鐵塊和木板的狀態(tài).當(dāng)鐵塊和木板都靜止時(shí),根據(jù)平衡條件求摩擦力f2.當(dāng)兩個(gè)物體一起勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)牛頓第二定律求解摩擦力f2.當(dāng)鐵塊與木板有相對(duì)運(yùn)動(dòng)做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)牛頓第二定律求解摩擦力f2
點(diǎn)評(píng):鐵塊相對(duì)于木板的運(yùn)動(dòng),在分別研究?jī)蓚(gè)物體運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上,關(guān)鍵找到位移關(guān)系.求摩擦力時(shí),要根據(jù)鐵塊所處的狀態(tài),選擇不同的規(guī)律進(jìn)行研究.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,質(zhì)量M=1.0kg的木塊隨傳送帶一起以v=2.0m/s的速度向左勻速運(yùn)動(dòng),木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.50.當(dāng)木塊運(yùn)動(dòng)至最左端A點(diǎn)時(shí),一顆質(zhì)量m=20g的子彈以v0=3.0×102m/s水平向右的速度擊穿木塊,穿出木塊時(shí)的速度v1=50m/s.設(shè)傳送帶的速度始終恒定,子彈擊穿木塊的時(shí)間極短,且不計(jì)木塊質(zhì)量變化,g=10m/s2.求:
(1)木塊在被子彈擊穿后,向右運(yùn)動(dòng)離A點(diǎn)的最大距離;
(2)子彈擊穿木塊過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能;
(3)從子彈擊穿木塊到最終木塊相對(duì)傳送帶靜止的過程中,木塊與傳送帶間由于摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,質(zhì)量m=1.0kg的小球B靜止在平臺(tái)上,平臺(tái)高h(yuǎn)=0.8m.一個(gè)質(zhì)量M=2.0kg的小球A沿平臺(tái)自左向右運(yùn)動(dòng),與小球B處發(fā)生正碰,碰后小球B的速度vB=6.0m/s,小球A落在水平地面的C點(diǎn),DC間距離s=1.2m.求:
(1)碰撞結(jié)束時(shí)小球A的速度vA
(2)小球A與B碰撞前的速度v0的大。

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,質(zhì)量m=1.0kg的物體靜止水平面上,水平恒力F=3.0作用于物體上,使物體從靜止開始運(yùn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間t=2.0s撤去拉力F,已知物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.15,取g=10m/s2.求:
(1)撤去拉力F的瞬間,物體速度的大;
(2)撤去拉力F后,物體在水平地板上還能滑行多遠(yuǎn)?

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如圖所示,質(zhì)量M=1.0kg,長(zhǎng)L=l.0m的木板靜止在粗糙的水平地面上,木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.1kg.在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量m=1.0kg、大小可以忽略的鐵塊,鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.4.認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,取g=10m/s2.若在鐵塊上加一個(gè)水平向右的恒力F=8.0N,求:
(1)鐵塊的加速度的大小是多少?
(2)木板的加速度的大小是多少?
(3)經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間鐵塊運(yùn)動(dòng)到木板的右端?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,質(zhì)量m=1.0kg的小物塊從P點(diǎn)隨傳送帶運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)后,以v1=3m/s的速度被水平拋出.小物塊恰好無碰撞地沿圓弧切線從B點(diǎn)進(jìn)入豎直光滑圓弧軌道下滑.已知圓弧半徑R=1.0m,B、C為圓弧的兩端點(diǎn),其連線水平,軌道最低點(diǎn)為O,A點(diǎn)距水平面的高度h=0.80m.試求:(取sin53°=0.8,cos53°=0.6)
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(1)小物塊落到B點(diǎn)時(shí)的速度大小v2;   弧BOC對(duì)應(yīng)的圓心角θ的大小
(2)小物塊經(jīng)過O點(diǎn)時(shí),速度大小v3,軌道對(duì)它的支持力大小FN;
(3)若小物塊離開C點(diǎn)后恰能無碰撞地沿固定斜面向上運(yùn)動(dòng),0.8s后經(jīng)過D點(diǎn),物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1=
13
.求斜面上CD間的距離SCD

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