题目内容

9.如图所示,物体A重10N,物体B重10N,物体A与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,绳重、绳与定滑轮的摩擦均不计,为使A处于静止状态,水平力F应取何值?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)

分析 先隔离物体B分析,根据平衡条件求解细线的拉力;再隔离物体A,根据共点力平衡条件列式分析.

解答 解:对物体B分析,受重力和拉力而平衡,故:T=mg=10N;
对物体A分析,受重力、支持力、细线的拉力、静摩擦力(可能没有)和外力,根据平衡条件,有:
竖直方向:N+Tsin60°=mg
解得:N=1.34N
故物体A与桌面间的最大静摩擦力为:f=μN=0.2×1.34=0.27N
拉力的最大值为:${F}_{max}=f+Tcos60°=0.27+10×\frac{1}{2}$=5.27N
拉力的最小值为:${F}_{min}=Tcos60°-f=10×\frac{1}{2}-0.27=4.73N$
故拉力F的取值范围为:4.73N≤F≤5.27N;
答:要使物体静止不动,水平力F的取值范围为:4.73N≤F≤5.27N.

点评 本题关键是采用整体法和隔离法分析,对物体A分析时,要抓住物体恰好不滑动的两个临界情况进行分析,不难.

练习册系列答案
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1.用拉力传感器和速度传感器“探究加速度a与物体受力F的关系”的实验装置示意图如图1所示,实验中用拉力传感器记录小车所受拉力大小,在长木板上相距L=48.0cm的A、B两个位置分别安装速度传感器1和2,用以记录小车到达A、B两位置时的速率.

(1)实验主要步骤如下:
①将拉力传感器固定在小车上;
②调整长木板的倾角角度,以平衡小车受到的摩擦力,在不挂钩码的情况下,轻推小车,看小车是否做匀速直线运动;
③把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;
④接通电源后自O点静止释放小车,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB
⑤改变所挂钩码的数量,重复④的操作.
(2)表中记录了实验测得的几组数据,(vB2-vA2)是两个速度传感器记录速率的平方差,用本题中设定的物理量表述加速度,其表达式a=$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$.
次数F(N) (vB2-vA2)(m2/s2a(m/s2
10.600.770.80
21.041.611.68
31.422.34 2.44
42.624.654.84
53.005.495.72
(3)请根据表中提供的数据,在如图2“a-F”坐标系中描点作图,作出“a-F”图象.
(4)从理论上来看“a-F”图象是过原点的一条直线,本次实验得到的图线却不过坐标原点,其中原因是没有完全平衡摩擦力或拉力传感器读数偏大.

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