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.

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