题目内容

13．某电视台的娱乐节目中，有一个拉板块的双人游戏，考验两人的默契度．如图所示，质量M=0.40kg的长木板靠在竖直墙面上，木板右下方有一质量m=0.80kg的小滑块（可视为质点），木板与墙面间的动摩擦因数为μ1=0.10，滑块与木板间的动摩擦系数μ2=0.30，滑块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2．现一人用水平向左的恒力F1作用在滑块上，另一人用竖直恒力F2向上的恒力拉动滑块，使滑块从地面由静止开始向上运动．
（1）为使木板能向上运动，求F1必须满足什么条件？
（2）若F1=22N，为使滑块与木板能发生相对滑动，求F2必须满足什么条件？

分析 （1）木板靠在光滑的墙壁上，若使木板能向上运动，则物块对木板的摩擦力应大于木板的重力和木板与墙的摩擦力，列出关系式计算可得．
（2）由牛顿第二定律分别求出木板和物块的加速度，若物块的加速度大于木板的加速度即会发生相对滑动．

解答 解：（1）要使木板向上运动，则墙面与木板间的摩擦力为：f1=μ1F1=0.1F1，方向向下；
滑块与木板间的滑动摩擦力：f2=μ2F1=0.3F1，方向向上；
对木板应有：f2＞Mg+f1
代入数据得：F1＞20N
（2）对木板由牛顿第二定律有：μ2F1-Mg-μ1F1=Ma1
对滑块由牛顿第二定律有：F2-μ2F2-mg=ma2
要能发生相对滑动应有：a2＞a1
代入数据可得：F2＞15.4N．
答：（1）为使木板能向上运动，求F1必须大于20N；
（2）若F1=22N，为使滑块与木板能发生相对滑动，求F2必须大于15.4N．

点评 本题主要是考查了牛顿第二定律的知识；利用牛顿第二定律答题时的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、进行正交分解、在坐标轴上利用牛顿第二定律建立方程进行解答．

练习册系列答案
相关题目
3．某实验小组利用图1所示的装置探究加速度与力、质量的关系．

（1）下列做法正确的是AD（填字母代号）．
A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上
C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源
D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度
（2）为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量远小于木块和木块上砝码的总质量．（选填“远大于”、“远小于”或“近似等于”）
（3）甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图2中甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲小于m乙，μ甲大于μ乙．（选填“大于”、“小于”或“等于”）
4．在“探究物体的加速度与质量关系”的实验中，应保持物体质量不变，某小组进行实验时，过程严谨、操作规范、测得数据十分理想，他们利用所测实验数据按作图要求作出的图象基本上是一条过原点的直线，这说明在实验条件下，物体的加速度与质量成反比关系．
1．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示．
 
（1）关于此实验，下列说法中正确的是BCD
A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上
B．连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行
C．平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动
D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车
（2）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02 s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a=0.16m/s2．（结果保留两位有效数字）
（3）平衡摩擦力后，挂上砝码盘，然后每次取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如表：
砝码盘中砝码总重力F（N）0.1960.3920.5880.7840.980
加速度a（m•s-2）0.691.181.662.182.70
请根据实验数据作出a-F的关系图象．
（3）根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点．请说明主要原因．
 原因：平衡摩擦力过大．
8．某实验小组利用如图所示的装置进行“探究加速度与合外力的关系”的实验．
（1）本实验使用的实验方法是C．（选填字母代码）
A．理想实验法      B．等效替代法
C．控制变量         D．建立物理模型法
（2）为了减小误差，在平衡摩擦力后，每次实验必须通过改变钩码的个数来改变小车所受合外力，获取多组数据．若小车质量为400g，实验中每次所用的钩码总质量范围应选A组会比较合理．（填选项前的字母）
A．10g～40g         B．200g～400g       C．1000g～2000g．
18．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图1所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出

（1）当M与m的大小关系满足M＞＞m时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．
（2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做a与$\frac{1}{M}$的图象．（选填“M”或“$\frac{1}{M}$”）
（3）如图2（a），甲同学根据测量数据做出的a-F图线，说明实验存在的问题是平衡摩擦力过大
（4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图线，如图2（b）所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？答：小车及车中砝码的质量M；
（5）已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，每相邻两个计数点间还有4个点未画出，利用图3给出的数据可求A点时的速度VA=0.360m/s，小车运动的加速度a=1.58m/s2．（结果保留三位有效数字）
5．如图所示，物体的运动分三段，第1、2s为第Ⅰ段，第 3、4s为第Ⅱ段，第5s为第Ⅲ段，则下列说法中正确的是（　　）
A．第1s与第5s的速度方向相反
B．第1s的加速度大于第5s的加速度
C．第Ⅰ段与第Ⅲ段平均速度相等
D．第Ⅰ段和第Ⅲ段的加速度与速度的方向都相同
2．某实验小组利用图1所示的装置探究加速度与力、质量的关系．

（1）实验中除了需要小车、砝码、小桶、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带之外，还需要天平、刻度尺
（2）下列做法正确的是AD．（填字母代号）
A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上
C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源
D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度
（3）某同学在探究a与F的关系时，忘记平衡摩擦力，设桶和砝码的质量为m，小车的质量为M，车与长木板之间的动摩擦因数为μ，写出a与m变化的关系式$a=\frac{mg}{M+m}-\frac{μMg}{M+m}$．
在图2中画出a与mg变化的图象（注意图中要有必要的标记）
3．把一小物体以初速度20m/s竖直上抛（不考虑空气阻力，g=10m/s）则抛出3s后的位移为15m，路程为25m．

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