题目内容
【题目】如图所示,质量分布均匀的刷子刷地面上的薄垫子,开始时刷子和垫子的左边缘对齐,刷子的质量为m,垫子的质量为M,刷子和垫子间的动摩擦因数为
,垫子和地面间的动摩擦因数为
,刷子和地面间的动摩擦因数为
,重力加速度为g
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(1)若给刷子施加一个斜向右下方、与水平方向成60°角的推力F1,垫子和刷子保持静止,求刷子受到的摩擦力大小
和地面对垫子的支持力大小
;
(2)若给刷子施加一个斜向右下方、与水平方向成30°角的推力F2,刷子和垫子以同一加速度运动,求刷子受到的摩擦力大小
;
(3)若给刷子施加一个水平向右的推力F3,刷子从图示位置开始运动,垫子保持静止,已知刷子的长为b,垫子的长为L(L>b),求刷子完全离开垫子的速度大小为v。
【答案】(1)
(2)
(3)![]()
【解析】(1)刷子受到重力、垫子的支持力、推力
和摩擦力作用
则水平方向受力平衡有![]()
刷子和垫子整体在竖直方向受力平衡有![]()
(2)设刷子和垫子运动的加速度为a,由牛顿第二定律可得:
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对刷子有: ![]()
解得![]()
(3)刷子离开垫子的过程受到的摩擦力做的功![]()
由动能定理有![]()
解得![]()
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