题目内容

10.如图所示,粗糙水平面上放置质量分别为m、2m和3m的3个木块,木块与水平面间动摩擦因数相同,其间均用一不可伸长的轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为FT.现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块,使3个木块以同一加速度运动,则正确的是(  )
A.绳断前,a、b两轻绳的拉力比总为4:1
B.当F逐渐增大到FT时,轻绳a刚好被拉断
C.当F逐渐增大到1.5FT时,轻绳a刚好被拉断
D.若水平面是光滑的,则绳断前,a、b两轻绳的拉力比大于4:1

分析 3个木块以同一加速度运动,分别以m和3m为研究对象,根据牛顿第二定律列式,可求得a、b两轻绳的拉力,再求得拉力之比,由此判断当F逐渐增大到FT时,哪根先被拉断.轻绳a刚好被拉断时拉力为FT.对m和3m整体,由牛顿第二定律求出加速度,再对三个物体整体,由牛顿第二定律求F.

解答 解:A、设三个木块的加速度为a.对m,由牛顿第二定律有 Tb-μmg=ma,得 Tb=μmg+ma.对3m,由牛顿第二定律有 Ta-Tb-μ•3mg=3ma,得 Ta=4(μmg+ma)=4Tb,则 Ta:Tb=4:1.故A正确.
BC、轻绳a刚好被拉断时拉力为FT.对m和3m整体,由牛顿第二定律得 FT-μ•4mg=4ma.对三个木块整体,有 F-μ•6mg=6ma
联立解得 F=1.5FT.故B错误,C正确.
D、若水平面是光滑的,则绳断前,对m,由牛顿第二定律有 Tb=ma,得 Tb=ma.对3m,由牛顿第二定律有 Ta-Tb=3ma,得 Ta=4ma=4Tb,则 Ta:Tb=4:1.故D错误.
故选:AC

点评 本题是连接体问题,关键在于研究对象的选择,以及正确的受力分析,再由整体法与隔离法求解拉力之间的关系.要注意两绳拉力的比例关系与地面有否光滑无关.

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