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拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图).设拖把头的质量为m,拖杆质量可以忽略...

拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图).设拖把头的质量为m,拖杆质量可以忽略;拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数μ,重力加速度为g,某同学用该拖把在水平地板上拖地时,沿拖杆方向推拖把,拖杆与竖直方向的夹角为θ.

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(1)若拖把头在地板上匀速移动,求推拖把的力的大小.

(2)设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为λ.已知存在一临界角θ0,若θ≤θ0,则不管沿拖杆方向的推力多大,都不可能使拖把从静止开始运动.求这一临界角的正切tanθ0

 

(1) (2)tanθ0=λ 【解析】 试题分析:(1)对拖把头受力分析,抓住竖直方向和水平方向合力为零,运用正交分解求出推力F的大小. (2)当推力F的水平分力小于等于最大静摩擦力时,不管沿拖杆方向的推力多大,都不可能使拖把从静止开始运动.结合第1问的结果,得到λ的表达式,采用极限法:当F无限大时的情况求解tanθ0. 【解析】 (1)拖把头受到重力、支持力、推力和摩擦力处于平衡,设该同学沿拖杆方向用大小为F的力推拖把. 将推拖把的力沿竖直和水平方向分解, 按平衡条件有 竖直方向上:Fcosθ+mg=N ① 水平方向上:Fsinθ=f ② 式中N和f分别为地板对拖把的正压力和摩擦力.按摩擦定律有 f=μN ③ 联立①②③式得 ④ (2)若不管沿拖杆方向用多大的力不能使拖把从静止开始运动, 应有Fsinθ≤λ N ⑤ 这时①式仍满足.联立①⑤式得 sinθ﹣λcosθ≤λ ⑥ 现考察使上式成立的θ角的取值范围.注意到上式右边总是大于零,且当F无限大时极限为零, 有sinθ﹣λcosθ≤0 ⑦ 使上式成立的θ角满足θ≤θ0,这里θ0是题中所定义的临界角,即当θ≤θ0时,不管沿拖杆方向用多大的力都推不动拖把. 临界角的正切为tanθ0=λ ⑧ 答: (1)若拖把头在地板上匀速移动,推拖把的力的大小为. (2)tanθ0=λ.   【点评】本题第1问是常规题,根据平衡条件,运用正交分解法求解推力.第2问是一种自锁现象,根据推不动的条件:推力的水平分力不大于最大静摩擦力出发进行分析求解.  
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考点分析:
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如图,水平细杆上套一质量为0.54kg的小环A,用轻绳将质量为0.5kg的小球B与A相连.B受到始终与水平成53°角的风力作用,与A一起向右匀速运动,此时轻绳与水平方向夹角为37°,运动过程中B球始终在水平细杆的下方,求:(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

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(1)B对绳子的拉力;

(2)B受到的风力大小.

(3)A与杆间的动摩擦因数.

 

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如图所示,一质量不计的弹簧原长为10cm,一端固定于质量m=2kg的物体上,另一端施一水平拉力F.(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,g=10m/s2,弹簧始终在弹性限度内)

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(1)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,当弹簧拉长至12cm时,物体恰好匀速运动,弹簧的劲度系数多大?

(2)若将弹簧拉长至11cm,物体受到的摩擦力大小为多少?

(3)若将弹簧拉长至13cm,物体受到的摩擦力大小为多少?

 

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在探究弹簧的弹力与伸长量之间关系的实验中,所用装置如图1所示,将轻弹簧的一端固定,另一端与力传感器连接,其伸长量通过刻度尺测得,某同学的实验数据列于下表中.

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伸长量x/×10﹣2m

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

弹力F/N

1.50

2.93

4.55

5.98

7.50

(1)以x为横坐标,F为纵坐标,在图2的坐标纸上描绘出能正确反应这一弹簧的弹力与伸长量间的关系图线:

(2)由图线求得这一弹簧的劲度系数为      .(保留三位有效数字)

 

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如图为某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验装置,该装置为水平放置的木板上固定一张白纸,一橡皮筋的一端固定在白纸上的A点,另一端栓两个细绳套.

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(1)下面为实验的一些操作步骤:

①比较F′和F的大小、方向是否近似相同;

②过O点用统一标度做出F、F1、F2的图示;

③用一个弹簧测力计钩住细绳套,拉A至某点O,在纸上标出O点,记下拉力F的方向和大小;

④用平行四边形定则做出F1、F2的合力F;

⑤用两个弹簧测力计互成角度分别拉住两个细绳套,拉A至同样的位置O,在纸上记下两个力F1、F2的方向和大小.

这些实验步骤的合力顺序为     

(2)对于实验,下列说法正确的是     

A.两细绳套必须等长

B.若将细绳套也换成橡皮筋,对实验结果有影响

C.试验中,把橡皮筋的另一端拉到O点时,两弹簧测力计之间的夹角不能太大

(3)假如在上述实验步骤⑤中使其中一弹簧测力计拉力F1的大小不变,逐渐增加F1与合力之间的夹角,且保证两弹簧测力计之间的夹角小于90°.为了使橡皮筋仍然伸长到O点,对另一弹簧测力计的拉力F2的大小和方向与原来相比,下面说法正确的是     

A.F2一直变大,与合力方向的夹角一直增大

B.F2一直变大,与合力方向的夹角先变大后变小

C.F2一直变小,与合力方向的夹角一直减小

D.F2先减小后增大,与合力方向的夹角先减小后增大.

 

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一斜劈静止于粗糙的水平地面上,在其斜面上放一滑块m,若给m一向下的初速度v0,则m正好保持匀速下滑.如图所示,现在m下滑的过程中再加一个作用力,则以下说法正确的是(  )

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A.在m上加一竖直向下的力F1,则m将保持匀速运动,M对地有水平向右的静摩擦力的作用

B.在m上加一个沿斜面向下的力F2,则m将做加速运动,M对地有水平向左的静摩擦力的作用

C.在m上加一个水平向右的力F3,则m将做减速运动,在m停止前M对地有向右的静摩擦力的作用

D.无论在m上加什么方向的力,在m停止前M对地都无静摩擦力的作用

 

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