题目内容

18.如图1所示,一质量为m=1㎏的木块放在质量为M=2kg木板上,木板置于光滑的水平面上,现用一恒定的水平拉力F拉动木块.已知木块和木板的a-t图象如图2所示,重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是(  )
A.木块与木板之间的动摩擦因数为0.2
B.拉力F=4N
C.当F=2.5N时,木块的加速度大小为0.5m/s2
D.无论拉力F多大,木板的加速度都不会超过1m/s2

分析 由题意知,两者相对滑动,分别由牛顿第二定律列式联立求木块与木板之间的动摩擦因数和拉力大小;当F=2.5N时,假设相对静止,求出整体加速度,再与木块的摩擦力比较可得;假设相对滑动,单独对木块分析,由牛顿第二定律求出最大加速度进行判断.

解答 解:AB、对m分析,木块受重力、支持力、向左的摩擦力和拉力,竖直方向受力平衡,水平方向由牛顿第二定律可得:F-μmg=ma1,对M分析,M在m向右的滑动摩擦力作用下做加速运动,由牛顿第二定律可得:μmg=Ma2,分析可知,当m的加速度大于M的加速度时,两者有相对滑动,所以a1=2m/s2,a2=1m/s2,联立解得:μ=0.2,F=4N,故AB正确;
C、假设两物体相对静止一起加速运动,由牛顿第二定律可得a=$\frac{2.5}{1+2}$=$\frac{5}{6}$,m的摩擦力为f′=ma=1×$\frac{5}{6}$=$\frac{5}{6}$N<μmg=0.2×1×10=2N,则甲乙相对静止,所以木块的加速度为a=$\frac{5}{6}$,故C错误;
D、如果相对滑动,木板的合力是由木块的摩擦力提供,所以最大加速度为:amax=$\frac{μmg}{M}$=$\frac{0.2×1×10}{2}$=1m/s2,所以无论拉力F多大,木板的加速度都不会超过1m/s2,
故D正确.
故选:ABD.

点评 本题考查牛顿第二定律与图象的综合,知道滑块和木板在不同拉力作用下的运动规律是解决本题的关键,掌握处理图象问题的一般方法,通常通过图线的斜率和截距入手分析.但本题是a-t图象,主要知道当m的加速度大于M的加速度时,两者有相对滑动,从而由图象可得两者的加速度.

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