题目内容

(08年鄂尔多斯市一模)(20分)长为6L质量为6m的匀质绳,置于特制的水平桌面上,绳的一端悬垂于桌边外,另一端系有一个可视为质点的质量为M的木块,如图所示。木块在AB段与桌面无摩擦在BE段与桌面有摩擦,匀质绳与桌面的摩擦可忽略。初始时刻用手按住木块使其停在A处,绳处于绷紧状态,AB=BC=CD=DE=L,放手后,木块最终停在C处。桌面距地面高度大于6L。

       (1)求木块刚滑至B点时的速度v和木块与BE段的动摩因数μ;

       (2)若木块在BE段与桌面的动摩擦因数变为,则木块最终停在何处?

(3)是否存在一个μ值,能使木块从A处放手后,最终停在E处,且不再运动?若能,求出该μ值;若不能,简要说明理由。

   

解析:

(1)木块从A处释放后滑至B点的过程中,由机械能守恒得

 

        ①    (3分)

 

    则木块滑至B点时的速度                ②    (2分)

 

    木块从A处滑至C点的过程中,由功能关系得

 

                ③    (3分)

 

    由③式得                                    ④    (2分)

 

   (2)若,设木块能从B点向右滑动x最终停止,由功能关系得

 

        ⑤    (3分)

 

    将代入⑤式并整理得

 

    解得x=2L (x=2.5L不合题意舍去)

 

    即木块将从B点再滑动2L最终停在D处。     (2分)

 

   (3)不存在符合要求的μ值,即不可能使木块从A处放手后最终停在E处且不再运动。(2分)

 

    解法一:

        这是由于当时,若木块滑至E点,恰好有,此时绳全部悬于桌边外,对木块的拉力恰好也为6mg,而从(2)的结果知,更使木块继续向E点滑行,必须再减小μ值 ,因而木块尚未滑至E点时,木块所受滑动摩擦力已与悬绳拉力相等,此时,再向E点滑行时,悬绳对木块拉力将大于木块受到的滑动摩擦力而使合力向右,木块又重新获得加速度。因此不可能保持静止状态。         (3分)

    解法二:

        设满足此条件的动摩擦因数为,有:

 

      ,

 

        因为:,所以满足此条件的动摩擦因数不存在。

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