如圖1所示,一木塊質(zhì)量為m,沿傾角為θ的斜面下滑,木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ,現(xiàn)用水平外力F推木塊,試問F為何值時,木塊會保持靜止.


?搖可以預見,F(xiàn)的取值應是一個范圍.首先以木塊為研究對象,當F較小時,如圖2所示物體受重力mg、支持力N、沿斜面向上的滑動摩擦力f和水平向右的推力F.物體剛好靜止時,應是F的邊界值,此時的摩擦力為最大靜摩擦力,可近似看成fmax=μN(最大靜摩擦力).如圖2建立坐標系,由牛頓第二定律列方程:
x軸:mgsinθ-fmax-Fcosθ=0          ①
y軸:N-mgcosθ-Fsinθ=0               ②
fmax=μN                                       ③
解上面三個方程式,得F=(sinθ-μcosθ)mg/(cosθ+μsinθ).
當F從此值開始增加時,靜摩擦力方向開始仍然斜向上,但大小會減小.當F增加到Fcosθ= mgsinθ時,即F=mgtan θ時,靜摩擦力減小到零.F再增加,靜摩擦力的方向改為沿斜面向下,可以根據(jù)受力分析圖3列出方程:
x軸:mgsinθ+f-Fcosθ=0               ④
y軸:N-mgcosθ-Fsinθ=0               ⑤
f=μN                                             ⑥
隨著推力F的增加,靜摩擦力增加,F(xiàn)最大值對應斜向下的最大靜摩擦力.
依據(jù)④⑤⑥三式,解得
F=(sinθ+μcosθ)mg/(cosθ-μsinθ).
要使木塊靜止在斜面上,推力F的值應為
mg≤F≤mg.
【試題分析】
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:

(1)如圖1為氫原子能級的示意圖,現(xiàn)有大量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài),當向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光.關(guān)于這些光下列說法正確的是
D
D
 
A.最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由n=4能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的
B.頻率最小的光是由n=2躍遷到n=1能級產(chǎn)生的
C.這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光
D.用n=2能級躍遷到n=1能級輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能產(chǎn)生光電效應
(2)在下面的核反應方程中,符號“X”表示質(zhì)子的是
B
B

A.
 
10
5
B+
 
4
2
He→
 
13
7
N+X
    B.
 
14
7
N+
 
4
2
He→
 
17
8
O+X

C.
 
9
4
Be+
 
4
2
He→
 
12
6
C+X
    D.
 
55
25
Mn+
 
1
1
H→
 
55
25
Cr+
 
1
0
n+X

(3)如圖2所示,木塊B和C的質(zhì)量分別為3M/4和M,固定在輕質(zhì)彈簧的兩端,靜止于光滑的水平面上.一質(zhì)量為M/4的木塊A以速度v水平向右與木塊B對心碰撞,并粘在一起運動,則彈簧的最大彈性勢能Em
1
64
Mv2
1
64
Mv2

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科目:高中物理 來源: 題型:

[3-5]

(1)如圖1所示,物體A靜止在光滑的水平面上,A的左邊固定有輕質(zhì)彈簧,物體B以速度v向A運動并與彈簧發(fā)生碰撞,A、B始終沿同一直線運動.則以下說法中正確的是
AC
AC

A.彈簧再次恢復至原長時,A的速度有最大值
B.A和B的速度相等時,B的速度最小
C.彈簧壓縮至最短時,A、B組成的系統(tǒng)動能減少最多
D.B的速度最小時,A、B組成的系統(tǒng)動能減少最多
(2)如圖2所示AOB是光滑水平軌道,BC是半徑為R的光滑的1/4固定圓弧軌道,兩軌道恰好相切.質(zhì)量為M的小木塊靜止在O點,一個質(zhì)量為m的子彈以某一初速度水平向右快速射入小木塊內(nèi),并留在其中和小木塊一起運動,且恰能到達圓弧軌道的最高點C(木塊和子彈均可以看成質(zhì)點).已知R=0.4m,m=1kg,M=10kg.(g=10m/s2、本題結(jié)果保留2位有效數(shù)字)
①子彈射入木塊前的速度v0
②若每當小木塊上升到圓弧并返回到O點或靜止于O點時,立即有相同的子彈射入小木塊,并留在其中.則當?shù)?顆子彈射入小木塊后,木塊速度多大.

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

Ⅰ.某同學在做測定木塊與木板間動摩擦因數(shù)的實驗過程中,測滑動摩擦力時,他設計了兩種實驗方案.
方案一:木板固定在水平面上,用彈簧測力計水平拉動木塊,如圖甲所示.
方案二:用彈簧測力計水平地鉤住木塊,用力使木板在水平面上運動,如圖乙所示.

除了實驗必需的彈簧測力計、木塊、木板、細線外,該同學還準備了若干重均為2.00N的砝碼.
(1)上述兩種方案中,你認為更合理的方案是
(填“甲”或“乙”),理由是:(回答一個理由即可)
圖乙中固定彈簧測力計,拉動木板做相對運動,更容易控制拉動的速度,使示數(shù)更穩(wěn)定,測量更準確
圖乙中固定彈簧測力計,拉動木板做相對運動,更容易控制拉動的速度,使示數(shù)更穩(wěn)定,測量更準確

(2)該同學在木塊上加砝碼,改變木塊對木板的壓力,記錄了5組實驗數(shù)據(jù),如下表所示.
實驗次序 1 2 3 4 5
砝碼個數(shù) 0 1 2 3 4
砝碼對木塊
的壓力/N
0 2.00 4.00 6.00 8.00
測力計示
數(shù)/N
1.50 2.00 2.50 2.95 3.50
木塊受到的
摩擦力/N
1.50 2.00 2.50 2.95 3.50
請根據(jù)上述數(shù)據(jù),在坐標紙上作出木塊受到的摩擦力f和砝碼對木塊的壓力F的關(guān)系圖象(以F為橫坐標).由圖象可知,重為
6.00
6.00
N;木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為
0.25
0.25

Ⅱ.某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)由靜止釋放后機械能是否守恒.實驗前已經(jīng)調(diào)整氣墊導軌底座使之水平,且選定滑塊從靜止開始運動的過程進行測量.

(1)如圖乙所示,用游標卡尺測得窄遮光條的寬度d=
0.48
0.48
cm;實驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋放,由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間△t=1.2×10-2s,則在遮光條經(jīng)過光電門時滑塊的瞬間速度為
0.40
0.40
m/s.
(2)已知當?shù)刂亓铀俣葹間,鉤碼的質(zhì)量為m,滑塊的質(zhì)量為M,在本實驗中還需要直接測量的物理量有:
B
B

A.光電門到導軌左端定滑輪的距離x
B.滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s
C.氣墊導軌的總長L
(3)本實驗通過比較
mgs
mgs
1
2
(m+M)(
d
△t
)2
是否相等(用直接測出的物理量符號寫出表達式,重力加速度為g)說明系統(tǒng)的機械能是否守恒.
(4)為提高實驗結(jié)果的準確程度,該實驗小組的同學對此實驗提出以下建議,其中確實對提高準確程度有作用的是
A
A

A.繩的質(zhì)量要輕,滑輪的質(zhì)量要輕
B.在“輕質(zhì)繩”的前提下,繩越長越好
C.鉤碼的質(zhì)量m越小越好
(5)你還有其他好的建議是
摩擦力做功對實驗有影響,減小摩擦力能提供精確度.
摩擦力做功對實驗有影響,減小摩擦力能提供精確度.

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

A(3-3模塊)
(1)下列說法正確的是
BCD
BCD

A、布朗微粒做無規(guī)則運動的原因是由于它受到水分子有時吸引、有時排斥的結(jié)果
B、一定量0℃的水結(jié)成0℃的冰,內(nèi)能一定減少
C、能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性;
D、如果附著層內(nèi)分子分布比內(nèi)部密,分子間的作用力為斥力,就會形成浸潤現(xiàn)象
(2)在粗測油酸分子大小的實驗中,具體操作如下:
①取油酸1.00mL注入250mL的容量瓶內(nèi),然后向瓶中加入酒精,直到液面達到250mL的刻度為止,搖動瓶使油酸在酒精中充分溶解,形成油酸的酒精溶液.
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒,記錄滴入的滴數(shù)直到量筒達到1.00mL為止,恰好共滴了100滴.
③在水盤內(nèi)注入蒸餾水,靜置后滴管吸取油酸的酒精溶液,輕輕地向水面滴一滴溶液,酒精揮發(fā)后,油酸在水面上盡可能地散開,形成一油膜.
④測得此油膜面積為3.60×102cm2
這種粗測方法是將每個分子視為球形,讓油酸盡可能地在水面上散開,則形成的油膜面積可視為
單分子油膜
單分子油膜
,這層油膜的厚度可視為油分子的直徑.利用數(shù)據(jù)可求得油酸分子的直徑為
1.11×10-9
1.11×10-9
m.
(3)如圖甲所示,氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體,活塞通過滑輪和一重物連接并保持平衡,已知活塞距缸口0.2m,活塞面積10cm2,大氣壓強1.0×105Pa,物重50N,活塞質(zhì)量及一切摩擦不計.緩慢升高環(huán)境溫度,使活塞剛好升到缸口,封閉氣體吸收了60J的熱量.則封閉氣體的壓強將
不變
不變
(填增加、減小或不變),氣體內(nèi)能變化量為
50
50
J.


B.選修3-4
(1)以下關(guān)于光的說法中正確的是:
ABC
ABC

A.光纖通信利用了光的全反射原理
B.無色肥皂液吹出的肥皂泡呈彩色是由于光照時發(fā)生了薄膜干涉
C.人們瞇起眼睛看燈絲時看到的彩色條紋是光的衍射圖樣
D.麥克斯韋提出光是一種電磁波并通過實驗證實了電磁波的存在
(2)甲在接近光速的火車上看乙手中沿火車前進方向放置的尺子,同時乙在地面上看甲手中沿火車前進方向放置的尺子,則甲看到乙手中的尺子長度比乙看到自己手中的尺子長度
;乙看到甲手中的尺子長度比甲看到自己手中尺子長度
(填”大”或”小”)
(3)如圖乙所示,實線是一列簡諧橫波在t1=0時的波形圖,虛線為t2=0.5s時的波形圖,已知0<t2-t1<T,t1=0時x=2m處的質(zhì)點A正向y軸正方向振動.
①質(zhì)點A的振動周期為
2
2
s;
②波的傳播方向是
向右
向右

③波速大小為
2
2
m/s.
C.選修3-5
(1)如圖丙為氫原子能級的示意圖,現(xiàn)有大量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài),當向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光.關(guān)于這些光下列說法正確的是
D
D

A.最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由n=4能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的
B.頻率最小的光是由n=2躍遷到n=1能級產(chǎn)生的
C.這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光
D.用n=2能級躍遷到n=1能級輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能產(chǎn)生光電效應
(2)在下面的核反應方程中,符號“X”表示質(zhì)子的是
B
B

A.
 
10
5
B+
 
4
2
He→
 
13
7
N+X
    B.
 
14
7
N+
 
4
2
He→
 
17
8
O+X

C.
 
9
4
Be+
 
4
2
He→
 
12
6
C+X
    D.
 
55
25
Mn+
 
1
1
H→
 
55
25
Cr+
 
1
0
n+X

(3)如圖丁所示,木塊B和C的質(zhì)量分別為
3
4
M
和M固定在輕質(zhì)彈簧的兩端,靜止于光滑的水平面上.一質(zhì)量為M/4的木塊A以速度v水平向右與木塊B對心碰撞,并粘在一起運動,求彈簧的最大彈性勢能Em

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科目:高中物理 來源:2012-2013學年黑龍江省哈爾濱三中高三(上)期末物理試卷(解析版) 題型:解答題

[3-5]

(1)如圖1所示,物體A靜止在光滑的水平面上,A的左邊固定有輕質(zhì)彈簧,物體B以速度v向A運動并與彈簧發(fā)生碰撞,A、B始終沿同一直線運動.則以下說法中正確的是______
A.彈簧再次恢復至原長時,A的速度有最大值
B.A和B的速度相等時,B的速度最小
C.彈簧壓縮至最短時,A、B組成的系統(tǒng)動能減少最多
D.B的速度最小時,A、B組成的系統(tǒng)動能減少最多
(2)如圖2所示AOB是光滑水平軌道,BC是半徑為R的光滑的1/4固定圓弧軌道,兩軌道恰好相切.質(zhì)量為M的小木塊靜止在O點,一個質(zhì)量為m的子彈以某一初速度水平向右快速射入小木塊內(nèi),并留在其中和小木塊一起運動,且恰能到達圓弧軌道的最高點C(木塊和子彈均可以看成質(zhì)點).已知R=0.4m,m=1kg,M=10kg.(g=10m/s2、本題結(jié)果保留2位有效數(shù)字)
①子彈射入木塊前的速度v;
②若每當小木塊上升到圓弧并返回到O點或靜止于O點時,立即有相同的子彈射入小木塊,并留在其中.則當?shù)?顆子彈射入小木塊后,木塊速度多大.

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