题目内容

7.如图所示,A、B两物块的质量分别为m和2m,静止叠放在水平地面上,A、B间的动摩擦因数为4μ,B与地面间的动摩擦因数为μ.最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g.现对A施加一水平拉力F,则(  )
A.当F>4μmg时,A、B都相对地面静止
B.当F>4μmg时,A相对B滑动
C.当F=4μmg时,B的加速度为$\frac{1}{3}μg$
D.无论F为何值,B的加速度不会超过$\frac{1}{2}μg$

分析 根据A、B之间的最大静摩擦力,隔离对B分析求出整体的临界加速度,通过牛顿第二定律求出A、B不发生相对滑动时的最大拉力.然后通过整体法隔离法逐项分析.

解答 解:AB、AB之间的最大静摩擦力为:fmax=4μmAg=4μmg,B与地面间的最大静摩擦力为:f′max=μ(mA+mB)g=3μmg
A、当A、B间刚要发生相对滑动时,A、B之间的静摩擦力到达最大值,隔离对A分析,根据牛顿第二定律,fmax=ma,解得 a=4μg
对整体分析,根据牛顿第二定律有:F-μ(m+2m)g=3ma,解得 F=15μmg,知当F>15μmg时,A、B才发生相对滑动,当3μmg<F<15μmg时A、B相对静止,且相对于地面一起运动.故AB错误;
B、当F=4μmg时,A、B相对静止一起相对于地面运动,加速度相同,且加速度为 a=$\frac{F-3μmg}{3m}$=$\frac{4μmg-3μmg}{3m}$=$\frac{1}{3}$μg;故C正确;
D、当AB发生相对滑动时,B的加速度为 a=$\frac{4μmg-3μmg}{2m}$=$\frac{1}{2}$μg,所以无论F为何值,B的加速度不会超过$\frac{1}{2}μg$.故D正确.
故选:CD

点评 本题考查了摩擦力的计算和牛顿第二定律的综合运用,解决本题的突破口在于通过隔离法和整体法求出A、B不发生相对滑动时的最大拉力,从而来判断两个物体的运动状态.

练习册系列答案
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19.对于落体的运动规律的研究,历史上有两位著名的科学家做出了具大的贡献,他们是亚里士多德和伽利略.关于他们的研究工作,回答以下问题:
(一) 对“落体运动快慢”问题,亚里士多德和伽利略存在着不同的研究方法和观点.请完成下表:
亚里士多德伽利略
研究问题的方法思辨
观点物体下落快慢与物体轻重无关
(二)科学探究活动通常包括以下要素:提出问题,猜想与假设,制定计划与设计实验,进行实验与收集证据,分析与论证,评估,交流与合作等.伽利略对落体的运动规律探究过程如下:
A.伽利略依靠逻辑的力量推翻了亚里斯多德的观点.
B.伽利略提出了“落体运动的速度v与时间t成正比”的观点.
C.为“冲淡”重力,伽利略设计用斜面来研究小球在斜面上运动的情况.
D.伽利略换用不同质量的小球,沿同一斜面从不同位置由静止释放,并记录相应数据.
E.伽利略改变斜面的倾角,重复实验,记录相应数据.
F.伽利略对实验数据进行分析.
G.伽利略将斜面实验得到的结论推广到斜面的倾角增大到90°时.
(1)与上述过程中B步骤相应的科学探究要素是猜想与假设.
(2)与上述过程中F步骤相应的科学探究要素是分析与论证.
(三)伽利略提出了“落体运动的速度v与时间t成正比”的观点,但在伽利略时代无法直接测出物体运动的速度.伽利略借助于数学方法,通过数学推理,巧妙地将研究“速度与时间的关系”转换为研究“位移与时间的关系”,解决了这一难题.接着,伽利略用一条刻有光滑凹槽的长木板做成一个斜面,让小球沿斜槽滚下,同时使用水钟测量时间.下表是伽利略手稿中记录的一组实验数据.
时间单位t1234567
距离单位s3213029852682411921600
(1)伽利略将研究“速度与时间的关系”转换为研究“位移与时间的关系”的研究方法叫做“转换法”.下面给出的四个实例,其中采取的研究方法与上述研究方法相同的是D
A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体
B.在研究力和运动的关系时,为消除摩擦力的影响,伽利略用理想实验的方法对这一问题进行研究
C.在探究加速度、力和质量三者之间关系时,先保持质量不变研究加速度与力的关系;然后再保持力不变研究加速度与质量的关系
D.在“探究弹性势能的表达式”的探究活动中,我们通过研究“拉力做功与弹簧的劲度系数k和弹簧伸长量l的关系”,得出了弹性势能的表达式
(2)写出伽利略得出的位移与时间的关系.(提示:自由落体运动初速度为0)
(3)上表的实验数据能验证伽利略得出的位移与时间的关系吗?如果能,请简要写出你的理由,并在下列坐标纸中作出能直观反映这一结论正确的图象.如果不能,请说明理由.
(如有需要可利用上表中的空格,作图时请标明横轴的意义.)

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