题目内容
【题目】如图,质量
的木板静止在水平地面上,质量
、大小可以忽略的铁块静止在木板的右端。设最大摩擦力都等于滑动摩擦力,书籍木板与地面间的动摩擦因数
,铁块与木板之间的动摩擦因数
,取
。现给铁块施加一个水平向左的力F。
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(1)若力F恒为8 N,经1 s铁块运动到木板的左端.求木板的长度;
(2)若力F从零开始逐渐增加,且木板足够长.试通过分析与计算,在坐标图中作出铁块受到的摩擦力f随力F大小变化的图象.
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【答案】(1)L=1 m (2)![]()
【解析】
(1)根据牛顿第二定律分别求出铁块和木板的加速度,铁块相对木板的位移等于木板的长度时铁块滑到木板的左端,由位移公式求解木板的长度.
(2)若力F从零开始逐渐增加,根据F与铁块的最大静摩擦力关系,以及铁块对木板的滑动摩擦力与木板所受地面的最大 静摩擦力,分析铁块的运动状态,确定平衡条件或牛顿第二定律研究铁块所受的摩擦力.
(1)对铁块,由牛顿第二定律:![]()
对木板,由牛顿第二定律:![]()
设木板的长度为L,经时间t铁块运动到木板的左端,
则:![]()
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联立解得![]()
(2)①当
,系统没有被拉动,静摩擦力与外力成正比,即![]()
②当
时,如果M、m相对静止,铁块与木板有相同的加速度a,则![]()
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解得![]()
此时:
,也即F6 N
所以当2<F6 N时,![]()
③当F>6 N时,M、m相对滑动,此时铁块受到的摩擦力为:![]()
FfF图象如图所示:
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