题目内容
【题目】如图所示,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯性演示实验. 若砝码和纸板的质量分别为
和
,各接触面间的动摩擦因数均为
. 重力加速度为
.
(1)当纸板相对砝码运动时,求纸板所受摩擦力的大小;
(2)要使纸板相对砝码运动,求所需拉力F的大小的取值范围;
(3)本实验中砝码与纸板左端的距离
m,若砝码移动的距离超过
m,人眼就能感知。 为确保实验成功,纸板所需的拉力至少多大?
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【答案】(1)
(2)
(3)![]()
【解析】
(1)砝码对纸板的摩擦力:
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桌面对纸板的摩擦力:
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解得纸板所受摩擦力的大小:
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(2)设砝码的加速度为
,纸板的加速度为
,根据牛顿第二定律可得:
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发生相对运动时则有:
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解得:
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(3)纸板抽出前,砝码运动的距离:
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纸板运动的距离:
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纸板抽出后,砝码在桌面上运动的距离:
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由题意知:
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代入数据得:
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