题目内容

18.如图所示,小木块A与木板B叠放在一起,在粗糙斜面上由静止释放,斜面倾角为θ,A、B之间,B与斜面之间的动摩擦因数分别为μ1、μ2,且μ2<tanθ,下列关于A、B的运动,说法正确的是(  )
A.B下滑的加速度可能大于gsinθ-μ2gcosθ
B.B下滑的加速度可能小于gsinθ-μ2gcosθ
C.当μ1>μ2时,A比B下滑得快
D.当μ1<μ2时,A、B可能一起匀加速下滑

分析 根据AB间动摩擦因数小于B与斜面间的动摩擦因数,知道A在长木板B上加速下滑,对两个物体分析受力情况,分别由牛顿第二定律求加速度.

解答 解:根据题意,AB间动摩擦因数可能小于B与斜面间的动摩擦因数,可能大于B与斜面间的动摩擦因数;所以可能是A在长木板B上加速下滑,B在斜面上加速下滑,且A的加速度大于B的加速度;也可能A与B一起加速向下运动;
对A受力分析如左图所示,
1.若μ1<μ2时,由牛顿第二定律得:

mAgsinθ-fA=mAaA.
又 fA=μ1NA=μ1mAgcosθ
所以:aA=gsinθ-μ1gcosθ    ①
对长木板B受力分析如右图所示,沿斜面方向上,由牛顿第二定律得:
mBgsinθ+fAB-fB=mBaB.
垂直于斜面方向上有:
NB=NAB+mBgcosθ
NAB=NA.
又 fB=μ2NB.
解得:${a}_{B}=gsinθ+{μ}_{1}•\frac{{m}_{A}}{{m}_{B}}gcosθ-{μ}_{2}(\frac{{m}_{A}+{m}_{B}}{{m}_{B}})gcosθ$=$gsinθ-{μ}_{2}gcosθ+({μ}_{1}-{μ}_{2})•\frac{{m}_{A}}{{m}_{B}}gcosθ$    ②
由②可知,若μ1<μ2时,B下滑的加速度可能小于gsinθ-μ2gcosθ;
比较①②可知当μ1<μ2时,aA>aB,A比B下滑得快.
2.若μ1>μ2时,若二者的加速度大小相等,则:a共=gsinθ-μ2gcosθ>gsinθ-μ1gcosθ   ③,
此时A受到的摩擦力:fA′=μ2mAgcosθ<μ1mAgcosθ,
可知当μ1>μ2时,二者的加速度大小可以相等,A与B之间的摩擦力为静摩擦力,二者一起向下加速下滑;
由③可知,当μ1>μ2时,A的加速度不可能大于B的加速度.
综上所述四个选项中,只有B选项正确,ACD错误.
故选:B

点评 “整体隔离法”是力学中的重要方法,一定要熟练掌握,注意对于由多个物体组成的系统,当不考虑系统内力时,优先考虑以整体为研究对象.

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