题目内容
(10分)如图所示,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯性演示实验。若砝码和纸板的质量分别为m1和m2,各接触面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度为g。
(1)当纸板相对砝码运动时,求纸板所受摩擦力的大小;
(2)要使纸板相对砝码运动,求所需拉力的大小;
(3)本实验中,m1 =0.5kg,m2 =0.1kg,μ=0.2,砝码与纸板左端的距离d=0.1m,取g ="10" m/ s2。若砝码移动的距离超过l ="0.002" m,人眼就能感知。为确保实验成功,纸板所需的拉力至少多大?
(1) (2)F>(3)F=22.4N
解析
试题分析:(1)砝码对纸板的摩擦力为,桌面对纸板的摩擦力如图所示,
所以纸板受到的摩擦力
(2)设砝码的加速度为,由牛顿第二定律
纸板的加速度为,由牛顿第二定律
两物体发生相对运动,则解得
(3)纸板抽出前,砝码运动的距离
纸板运动的距离为
纸板抽出前,砝码在桌面上运动的距离
由物体的位移关系知砝码移动的距离超过l=x1+x2
由题意知,
解得
将m1 =0.5kg,m2 =0.1kg,μ=0.2,砝码与纸板左端的距离d=0.1m代入上式得F=22.4N
考点:物体相对运动的位移关系 牛顿第二定律 匀变速直线运动规律
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