题目内容

【题目】如图所示,在光滑水平面上有一辆小车A,其质量为mA=2.0kg,小车上放一个物体B,其质量为mB=1.0kg.如图甲所示,给B一个水平推力F,当F增大到稍大于3.0N时,A、B开始相对滑动.如果撤去F,对A施加一水平推力F′,如图乙所示.要使A、B不相对滑动,求F′的最大值Fmax

【答案】解:根据题图甲所示,设A、B间的静摩擦力达到最大值Ffmax时,系统的加速度为a.

根据牛顿第二定律,对A、B整体有 F=(mA+mB)a,

对A有 Ffmax=mAa,

代入数据解得 Ffmax=2.0 N.

根据题图乙所示情况,设A、B刚开始滑动时系统的加速度为a′,

根据牛顿第二定律得:

以B为研究对象有 Ffmax=mBa′

以A、B整体为研究对象,有 Fmax=(mA+mB)a′

代入数据解得 Fmax=6.0 N.

答:F′的最大值Fmax是6.0 N.


【解析】在图甲中,对整体分析,求出整体的加速度,隔离对A分析,根据牛顿第二定律求出A、B间的最大静摩擦力.在图乙中,隔离对B分析,求出最大的加速度,再对整体分析,根据牛顿第二定律求出F′的最大值Fmax

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