题目内容


如图所示,小物块(可视为质点)放在长木板正中间,已知长木板质量为M=4kg,长度为l=2m;小物块质量为m=1kg,长木板置于光滑水平地面上,两物体皆静止。现在用一大小为F的水平恒力作用于小物块上,发现只有当F超过2.5N时,才能让两物体间产生相对滑动。设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小,重力加速度g取10m/s2,试求:

(1)小物块和长木板间的动摩擦因数μ;

(2)若将力F=12N作用在长木板上,则小物块经过多长时间从长木板上滑落。


【知识点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.C2 A2

【答案解析】(1)0.2 (2)2s 解析: :(1)设两物体间的最大静摩擦力为f,当F=2.5N作用于m时,对整体由牛顿第二定律有:
F=(M+m)a                              ①
对M,由牛顿第二定律:
f=Ma                                  ②
由①②可得:f=2N
小物块竖直方向上受力平衡,所受支持力N=mg,由摩擦力性质:
f=μmg
得:μ=0.2                             ③
(2)F=12N作用于M时,两物体发生相对滑动,设M、m加速度分别为a1、a2,
对M,由牛顿第二定律:
F-f=Ma1                               ④
得a1=2.5m/s2
对m,由牛顿第二定律:
f=ma2                                ⑤
得:a2=2m/s2
由匀变速直线运动规律,两物体在t时间内位移为:
s1=a1t2                              ⑥
s2=a2t2                             ⑦
m刚滑下M时:
s1-s2=L                             ⑧
由⑥⑦⑧得:t=2s                           

【思路点拨】(1)对整体为研究对象,根据牛顿第二定律列方程求出二者一起匀加速的最大加速度,然后以M为研究对象,根据牛顿第二定律列方程求出摩擦因数;(2)小物块从模板上滑下时二者位移差等于木板长,结合运动学公式列方程求解.该题涉及到相对运动的过程,列牛顿第二定律方程时一定要先确定研究对象,要认真分析物体的受力情况和运动情况,并能熟练地运用匀变速直线运动的公式.

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