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如图,质量M=1kg的木板静止在水平面上,质量m=1kg、大小可以忽略的铁块静止...

如图,质量M=1kg的木板静止在水平面上,质量m=1kg、大小可以忽略的铁块静止在木板的右端.设最大摩擦力等于滑动摩擦力,已知木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1,铁块与木板之间的动摩擦因数μ2=0.4,取g=10m/s2.现给铁块施加一个水平向左的力F.
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(1)若力F恒为8N,经1s铁块运动到木板的左端.求:木板的长度
(2)若力F从零开始逐渐增加,且木板足够长.试通过分析与计算,在图中作出铁块受到的摩擦力f随力F大小变化的图象.
(1)根据牛顿第二定律分别求出铁块和木板的加速度,铁块相对木板的位移等于木板的长度时铁块滑到木板的左端,由位移公式求解木板的长度. (2)若力F从零开始逐渐增加,根据F与铁块的最大静摩擦力关系,以及铁块对木板的滑动摩擦力与木板所受地面的最大 静摩擦力,分析铁块的运动状态,确定平衡条件或牛顿第二定律研究铁块所受的摩擦力. 【解析】 (1)由牛顿第二定律:     对铁块:F-μ2mg=ma1…①     对木板:μ2mg-μ1(M+m)g=Ma2…② 设木板的长度为L,经时间t铁块运动到木板的左端,则      …③      …④ 又:s铁-s木=L…⑤ 联立①②③④⑤解得:L=1m…⑥ (2)(i)当F≤μ1(m+M)g=2N时,系统没有被拉动,静摩擦力与外力平衡,即有:f=F (ii)当F>μ1(m+M)g=2N时,如果M、m相对静止,铁块与木板有相同的加速度a,则:    F-μ1(m+M)g=(m+M)a…⑦    F-f=ma…⑧ 解得:F=2f-2…⑨ 此时:f≤μ1mg=4N,也即F≤6N…⑩ 所以:当2N<F≤6N时, (iii)当F>6N时,M、m相对滑动,此时铁块受到的摩擦力为: f=μ2mg=4N f-F图象如图所示 答: (1)木板的长度为1m. (2)f-F图象如图所示.
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考点分析:
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小球编号ABCDE
小球的半径(×10-3m)0.50.51.522.5
小球的质量(×10-6kg)254540100
小球的收尾速度(m/s)1640402032
(1)根据表中的数据,求出B球与C球在达到终极速度时所受阻力之比.
(2)根据表中的数据,归纳出球型物体所受阻力f与球的速度大小及球的半径的关系(写出有关表达式、并求出比例系数).
(3)现将C号和D号小球用轻质细线连接,若它们在下落时所受阻力与单独下落时的规律相同.让它们同时从足够高的同一高度下落,试求出它们的收尾速度;并判断它们落地的顺序(不需要写出判断理由).
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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