题目内容

12.质量M=4kg,m=2kg的物体如图所示,M与地面的摩擦力不计,m与M的摩擦因数为0.1,现在有一个力F分别两次作用在M和m上,至少为多大,M和m发生相对运动(  )
A.2N   6NB.3N   2NC.3N   6ND.6N  3N

分析 当m与M的静摩擦力达到最大值时两者刚要发生相对滑动,分别隔离m和M分析,求出最大加速度,再对整体,结合牛顿第二定律求出最小拉力.

解答 解:当力F作用在M上时,若M和m刚要发生相对运动,则两者之间的静摩擦力达到最大值.
根据牛顿第二定律,对m有:μmg=ma,得:a=μg=1m/s2
对整体有:F=(M+m)a=(4+2)×1N=6N.
同理,当力F作用在m上时,若M和m刚要发生相对运动,则两者之间的静摩擦力达到最大值.
根据牛顿第二定律对M有:μmg=Ma,得:a=0.5m/s2
对整体有:F=(M+m)a=(4+2)×0.5N=3N.
故D正确,ABC错误
故选:D

点评 解决本题的关键是要明确两个刚要发生相对滑动时静摩擦力达到最大值,要灵活选择研究对象,运用隔离法和整体法结合进行研究.

练习册系列答案
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1.我们知道滑动摩擦力的大小所遵循的规律,那么,滚动摩擦力的大小与哪些因素有关呢?对自行车而言,滚动摩擦必定与车轮的轮轴摩擦及路面摩擦都有关,那么,在轮轴摩擦非常小的情况下,对一辆确定的自行车,它与路面间,是否也有一确定的滚动摩擦因数呢?小江同学与他的伙伴们准备用自己的自行车亲自测一测.

为此,小江在自行车上安装了骑行里程表(如图2示,可以在即时显示瞬时速度的同时,通过启动按钮,准确测定运动中任意一段的路程与时间),小江和准备了一台体重计(量程足够大),并选取了一段平直,很少有机动车行驶的路段,开始了以下的实验和测量.
(1)用体重计测量小江和自行车的质量M;
(2)小江先猛踩自行车使其加速,观察里程表,当车达到某一速度值时,停止踩动踏板,同时启动里程表测量按钮,让自行车自由“滑行”,直到不能再向前“滑行”时,按停按钮,记录自行车在这一过程中的初速度v0和前进的位移s(填要记录的物理量及其字母代号)
(3)由此可求得在不计轮轴摩擦及空气阻力的情况下,自行车在“滑行”过程中所受的滚动摩擦阻力f=$\frac{M{v}_{0}^{2}}{2s}$;
(4)小江参照动摩擦因数的计算方法,测得“滚动摩擦因数”k=$\frac{{v}_{0}^{2}}{2gs}$;
(5)由求得的k值是否可判断,k与质量M无关?否(填“是”“否”),理由是在相同初速度v0的情况下,滑行的位移s,不同质量的人骑行,滑行的位移可能会不同.

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