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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...

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m1和m2,各接触面间的动摩擦因数均为μ.重力加速度为g.
(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,求所需拉力的大小;
(3)本实验中,m1=0.5kg,m2=0.1kg,μ=0.2,砝码与纸板左端的距离d=0.1m,取g=10m/s2.若砝码移动的距离超过l=0.002m,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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利用隔离法分别对砝码和纸板进行受力分析,列运动方程,按纸板抽出前后运动距离的不同列式联立求解. 【解析】 (1)砝码和桌面对纸板的摩擦力分别为f1=μm1g,f2=μ(m1+m2)g 纸板所受摩擦力的大小f=f1+f2=μ(2m1+m2)g (2)设砝码的加速度为a1,纸板的加速度为a2,则有: f1=m1a1 F-f1-f2=m2a2 发生相对运动需要a2>a1 解得F>2μ(m1+m2)g (3)纸板抽出前砝码运动的距离,纸板运动距离d+x1= 纸板抽出后砝码运动的距离,L=x1+x2 由题意知a1=a3,a1t1=a3t2 代入数据联立的F=22.4N 答:(1)纸板所受摩擦力的大小为μ(2m1+m2)g; (2)所需拉力的大小F>2μ(m1+m2)g; (3)纸板所需的拉力至少22.4N.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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