题目内容
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,强处于绷紧状态,AB=BC=CD=DE=L,放手后,木块最终停在C处。桌面距离地面高大于6L。(1)求木块刚滑至B点时的速度v和木块与BE段的动摩擦因数
(2)若木块在BE段与桌面的动摩擦因数变为
(3)是否存在一个
(20分)解:(1)木块从A处释放后滑至B点的过程中,由机械能守恒得
即
① (3分)则木块则滑至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并整理得
解得
(x=2.5L不合题意舍去) 即木块将从B点滑动2L最终停在D处。(2分) (3)不存在符合要求的
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,若木块能滑至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,要使木块继续向E点滑行,必须再减小
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
根据:
,有:
因为:
所以满足此条件的动摩擦因数不存在, (3分)
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