题目内容

13.如图(a)所示,将质量为500g的木块放在水平长木板上,用力沿水平方向拉木块,拉力从零开始逐渐增大,分别用力传感器采集拉力和木块所受到的摩擦力,并用计算机绘制出摩擦力f随拉力F的变化图线如图(b)所示.
(1)求木块与长木板间的动摩擦因数;
(2)若木块在恒定的水平拉力F作用下,以2m/s2的加速度从静止开始沿长木板做匀加速直线运动,拉力F应为多大?
(3)在第(2)问中的拉力F作用t0=1s后撤去,求木块整个运动过程的平均速度大小.

分析 (1)根据图(b)可以求出木块所受滑动摩擦力大小,然后根据Ff=FNμ可以求出木块与长木板间的动摩擦因数;
(2)应用牛顿第二定律可以求出拉力大小;
(3)物块在拉力作用下做初速度为零的匀加速直线运动,撤去拉力后物块做匀减速直线运动直到速度为零,加速的末速度与减速的初速度相等,应用匀变速直线运动的平均速度公式可以求出平均速度.

解答 解:(1)由(b)图可知,木块所受到的滑动摩擦力:f=2.0N,
由f=μN=μmg可知,动摩擦因数:μ=$\frac{f}{mg}$=$\frac{2.0}{0.5×10}$=0.4;   
(2)由牛顿第二定律得:F-μmg=ma,解得:F=3N;
(3)拉力F作用t0=1s撤去,撤去拉力时物体的速度:v=at0=2×1=2m/s,
物体先做初速度为零的匀加速直线运动,后做匀减速直线运动直到速度为零,
两过程的平均速度相等,整个过程的平均速度:$\overline{v}$=$\frac{v}{2}$=$\frac{2}{2}$=1m/s;
答:(1)木块与长木板间的动摩擦因数为0.4;
(2)拉力F应大小为3N;
(3)木块整个运动过程的平均速度大小为1m/s.

点评 本题考查了丢动摩擦因数、拉力与平均速度问题,分析清楚物体运动过程、分析清楚图示图象是解题的前提,应用滑动摩擦力公式、牛顿第二定律与运动学公式可以解题.

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