问题 计算题

如图所示,质量M=1kg的木板静止在粗糙的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1,在木板的左端放置一个质量m=1kg,大小可忽略的铁块,铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4,g取10m/s2,试求:

(1)若木板长L=1m,在铁块上加一个水平向右的恒力F=8N,经过多长时间铁块运动到木板的右端?

(2)若在铁块右端施加一个从零开始连续增大的水平向右的力F,假设木板足够长,在图中画出铁块受到木板的摩擦力f2随拉力F大小的变化而变化的图象。

答案

(1)1s (2)

题目分析:(1)由牛顿第二定律:木块的加速度大小

=4m/s2 

木板的加速度大小 2m/s2   

设经过时间t铁块运动到木板的右端,则有           解得:t="1s" (3分)

(2)铁块与木板间的最大静摩擦力为:f=μmg=4N,

木板与地面间的最大静摩擦力为:F`= μ1(mg+Mg)=2N

①当F≤ μ1(mg+Mg)=2N时,A、B相对静止且对地静止,f2="F" (2分)

②当F≥2N时,设AB恰好保持相对静止(AB间的静摩擦力大达到最大)时的力为F,

以系统为研究对象,由牛顿第二定律:F-μ1(M+m)g=(M+m)a

以M为研究对象,由牛顿第二定律:f21(M+m)g=Ma

联立解得:a=2m/s2   F=6N,

所以当2N ≤ F ≤ 6N时,M、m相对静止,一起做匀加速直线运动,

加速度a===

f21(M+m)g+Ma=

③当F>6N,A、B发生相对运动,=4N 

画出f2随拉力F大小变化的如图(2分)

单项选择题
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