) 面的运动情况为) A 物块 拉力 B C . D . 程中 B 受到的摩擦力的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。
现给木块施加一随时间 物块先向左运动,再向右运动方向向左,逐渐减小木板向右运动,速度逐渐变小,直到做匀速运动物块向右运动,速度逐渐增大,直到做匀速运动木板和物块的速度都逐渐变小,直到为零2. 如图,在光滑水平面上有一质量为力向右拉木板,当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时,撤掉拉力,此后木板和物块相对于水平方向向右,逐渐减小木板t 增大的水平力 F=kt (k 是常数),木板和木块加 例 1. 一小圆盘静止在桌布上 与桌布间的动摩擦因数为 3.如图所示, A 、 B 两物块叠放在一起,在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动,运动过10. 如图所示,一足够长的木板静止在光滑水平面上,一物块静止在木板上,木板和物块间有摩擦。
现用水平速度的大小分别为 a 1和 a 2,下列反映 a 1 和 a 2 变化的图线中正确的是A .方向向左,大小不变 BC .方向向右,大小不变 D位于一方桌的水平桌面的中央.桌布的一边与桌的 AB 边重合,如图.已知盘1,盘与桌面间的动摩擦因数为2.现突然以恒定加速度 a 将桌布抽离桌面,加的足够长的木板,其上叠放一质量为 m 2 的木块。
假定木块和木板之间 速度方向是水平的且垂直于 AB 边.若圆盘最后未从桌面掉下,则加速度 a 满足的条件是什么?(以 g 表示重 力加速度)14.质量为 m =1.0 kg 的小滑块 (可视为质点 )放在质量为 m =3.0 kg 的长木板的右端 , 木板上表面光滑 ,木板与地 面之间的动摩擦因数为 μ=0.2, 木板长 L=1.0 m 开始时两者都处于静止状态 , 现对木板施加水平向右的恒力 F =12 N, 如图 3-12 所示,为使小滑块不掉下木板 ,试求:( g 取 10 m/s 1 2)(1) 水平恒力 F 作用的最长时间 ; (2) 水平恒力 F 做功的最大值 .10.如图 9 所示,一足够长的木板静止在光滑水平面上,一物块静止在木板上,木板和物块间有摩擦.现用 水平力向右拉木板 ,当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时, 撤掉拉力, 此后木板和物块相对于 水平 面的运动情况为17.如图 18所示,小车质量 M 为 2.0 kg m 为 0.5 kg ,物体与小车间 的动摩擦因数为 0.3 ,则:图 18(1) 小车在外力作用下以 1.2 m/s 2的加速度向右运动时,物体受摩擦力多大? (2) 欲使小车产生 a =3.5 m/s 2的加速度,需给小车提供多大的水平推力? (3) 若要使物体 m 脱离小车,则至少用多大的水平力推小车?(4) 若小车长 L =1 m ,静止小车在 8.5 N 水平推力作用下,物体由车的右端向左滑动,则滑离小车需多长时 间? ( 物体 m 看作质点 )16.如图所示,木板长 L = 1.6m ,质量 M = 4.0kg ,上表面光滑,下表面与地面间的动摩擦因数为 μ=0.4. 质量 m =1.0kg 的小滑块 (视为质点 ) 放在木板的右端, 开始时木板与物块均处于静止状态, 现给木板以向右的初2速度,取 g = 10m/s 2,求:17.如图所示,质量为 m = 1kg ,长为 L = 2.7m 的平板车,其上表面距离水平地面的高度为 h =0.2m ,以速度v 0 = 4m/s 向右做匀速直线运动, A 、 B 是其左右两个端点.从某时刻起对平板车施加一个大小为 5N 的水平向1 木板所受摩擦力的大小;2 使小滑块不从木板上掉下来,木板初速度的最大值.A .B .C .D .物块先向左运动,再向右运动物块向右运动,速度逐渐增大,直到做匀速运动 木板向右运动,速度逐渐变小,直到做匀速运动 木板和物块的速度都逐渐变小,直左的恒力 F,并同时将一个小球轻放在平板车上的 P点( 小球可视为质点,放在 P点时相对于地面的速度为零),PB=3L.经过一段时间,小球从平板车上脱离后落到地面上.不计所有摩擦力,g取10m/s2.求:(1) 小球从放到平板车上开始至落到地面所用的时间;(2) 小球落地瞬间平板车的速度.13.如图所示,有一块木板静止在光滑且足够长的水平面上,木板质量M=4kg,长 L= 1.4m,木板右端放着一个小滑块.小滑块质量为 m=1kg ,其尺寸远小于 L. 小滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.4 ,g=10m/s2.(1) 现用恒力 F 作用于木板 M上,为使 m能从 M上滑落, F 的大小范围是多少?(2) 其他条件不变,若恒力 F=22.8N 且始终作用于 M上,最终使 m能从 M上滑落, m在 M上滑动的时间是多少?18.如图所示,一块质量为 m,长为 L 的均质长木板放在很长的光滑水平桌面上,板的左端有一质量为m′的小物体(可视为质点) ,物体上连接一根很长的细绳,细绳跨过位于桌边的定滑轮.某人以恒定的速度v 向下拉绳,物体最多只能到达板的中点,已知整个过程中板的右端都不会到达桌边定滑轮处.试求:(1) 当物体刚到达木板中点时木板的位移;(2) 若木板与桌面之间有摩擦,为使物体能达到板的右端,板与桌面之间的动摩擦因数应满足什么条件?例 1 如图 1 所示,光滑水平面上放置质量分别为 m、2m的物块 A和木板 B, A、B间的最大静摩擦力为μmg,现用水平拉力 F拉B,使 A、B以同一加速度运动,求拉力 F的最大值。
变式 1 例1中若拉力 F作用在 A上呢?如图 2 所示。
变式 2 在变式 1 的基础上再改为:B与水平面间的动摩擦因数为(认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力),使A、B 以同一加速度运动,求拉力 F 的最大值。
例2 如图3所示,质量 M=8kg的小车放在光滑的水平面上,在小车右端加一水平恒力F, F=8N,当小车速度达到1.5m/s 时,在小车的前端轻轻放上一大小不计、质量 m=2kg 的物体,物体与小车间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长,求物体从放在小车上开始经t=1.5s 通过的位移大小。
( g 取10m/s2)练习 1 如图 4 所示,在水平面上静止着两个质量均为m=1kg、长度均为 L=1.5m的木板 A 和 B,A、B间距s=6m,在 A的最左端静止着一个质量为 M=2kg的小滑块 C,A、B与 C之间的动摩擦因数为μ1=0.2, A、B与水平地面之间的动摩擦因数为μ2=0.1。
最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力。
现在对 C 施加一个水平向右的恒力 F=4N,A 和 C开始运动,经过一段时间 A、B 相碰,碰后立刻达到共同速度, C瞬间速度不变,但 A、B 并不粘连,求:经过时间 t =10s 时 A、B、C 的速度分别为多少?(已知重力加速度g=10m/s2)练习 2 如图 5 所示,质量 M=1kg 的木板静止在粗糙的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数木板的左端放置一个质量 m=1kg、大小可以忽略的铁块,铁块与木板间的动摩擦因数试求:(1)若木板长 L=1m,在铁块上加一个水平向右的恒力F=8N,经过多长时间铁块运动到木板的右端?(2)若在铁块上施加一个大小从零开始连续增加的水平向右的力F,通过分析和计算后,请在图 6 中画出铁块受到木板的摩擦力 f 2随拉力 F 大小变化的图象。
(设木板足够长),在,取g=10m/s2,2. 解析:主要考查摩擦力和牛顿第二定律。
木块和木板之间相对静止时,所受的摩擦力为静摩擦力。
在达到3.【解析】:考查牛顿运动定律处理连接体问题的基本方法,简单题。
对于多个物体组成的物体系统,若系统 内各个物体具有相同的运动状态,应优先选取整体法分析,再采用隔离法求解。
取 A 、 B 系统整体分析有f 地A = (m A m B )g (m A m B )a ,a =μg ,B 与 A 具有共同的运动状态, 取 B 为研究对象, 由牛顿第二定律有: f AB = m B g m B a 常数 ,物体 B 做速度方向向右的匀减速运动,故而加速度方向向左。
例 1. 本题涉及到圆盘和桌布两种运动,先定性分析清楚两者运动的大致过程,形成清晰的物理情景,再寻 找相互间的制约关系,是解决这一问题的基本思路。
x 1x 2L/2x1mg =ma 1, 桌布抽出后,盘在桌面上做匀减速运动,以 a 2 表示加速度的大小,有 2mg =ma 2。
设盘刚离开桌布时的速度为 v 1,移动的距离为 x 1,离开桌布后在桌面上再运动距离x 2 后便停下,则有v 122a 1x 1, v 122a 2x 2 , 盘没有从桌面上掉下的条件是 x 2 Lx 1,22 111 设桌布从盘下抽出所经历时间为 t ,在这段时间内桌布移动的距离为 x ,有 x 1 at 2, x 1 1a 1t 2,22而 x Lx 1 ,2 由以上各式解得 a10. 答: B C 12 21g。
2解:对于物块,由于运动过程中与木板存在相对滑动,且始终相对木板向左运动,因此木板对物块的摩擦力 向右,所以物块相对地面向右运动,且速度不断增大,直至相对静止而做匀速直线运动, B 正确;撤掉拉力 后,对于木板,由作用力与反作用力可知受到物块给它的向左的摩擦力作用,则木板的速度不断减小,直到 二者相对静止,而做匀速运动, C 正确;由于水平面光滑,所以不会停止,D 错误。
桌布从圆盘下抽出的过程中,圆盘的初速度为零,在水平方向上受桌布对它的摩擦力 为零的匀加速直线运动。
桌布从圆盘下抽出后,圆盘由于受到桌面对它的摩擦力 线运动。
F 1= 1mg 作用,做初速 F 2= 2mg 作用,做匀减速直设圆盘的品质为 m ,桌长为 L ,在桌布从圆盘下抽出的过程中,盘的加速度为a 1,则根据牛顿运动定律有最大静摩擦力前,木块和木板以相同加速度运动,根据牛顿第二定律a 1 a 2。
木块和木板相对运动时, a 1m2g 恒定不变, a 2m 1ktm 2g 。
所以正确答案是 A 。
14. 解析:(1)撤力前木板加速, 设加速过程的位移为 x1, 加速度为 a1, 加速运动的时间为 t 1; 撤力后木板减速减速过程的位移为 x2, 加速度为 a2, 减速运动的时间为 t 2. 由牛顿第二定律得撤力前: F-μ(m+M)g=Ma1(1 分)42解得a1m/s2(1 分)3撤力后: μ(m+M)g=Ma2(1 分)82解得a2m/s2(1 分)31 2 1 2x12a1t1 ,x22a2t2 (1分)为使小滑块不从木板上掉下, 应满足 x1+x2≤L(1 分)又 a1t 1=a2t 2 (1 分)由以上各式可解得 t 1≤1 s所以水平恒力作用的最长时间为 1 s.(1 分)1 2 1 4 2(2)由上面分析可知, 木板在拉力 F 作用下的最大位移x1a1t121m m(1 分)121 12 3 32可得 F 做功的最大值W Fx1 12 J 8J.(1 分)13答案: (1)1 s (2)8 J 10.解析:物块相对于木板滑动,说明物块的加速度小于木板的加速度,撤掉拉力后木板向右的速度大于物块向右的速度,所以它们之间存在滑动摩擦力,使木块向右加速,木板向右减速,直至达到向右相同的速度,所以B、C正确.答案:BC17.解析:(1)m与M间最大静摩擦力 F1=μmg=1.5 N,当 m与 M恰好相对滑动时的加速度为: F1 1.5 2 2 F1 = ma m, a m==m/s = 3 m/s , m 0.5则当 a=1.2 m/s 2时, m未相对滑动,所受摩擦力 F=ma=0.5×1.2 N=0.6 N(2)当 a=3.5 m/s 2时,m与 M相对滑动,摩擦力 F f=ma m=0.5×3 N= 1.5 N 隔离 M有 F-F f= MaF=F f+Ma=1.5 N +2.0×3.5 N=8.5 N2(3) 当 a=3 m/s2时 m恰好要滑动.F=( M+m) a=2.5×3 N=7.5 N(4) 当 F=8.5 N 时, a= 3.5 m/sa 物体= 3 m/s2a 相对=(3.5 -3) m/s =0.5 m/s答案:(1)0.6 N (2)8.5 N (3)7.5 N (4)2 s 16.[ 答案] (1)20N (2)4m/s[ 解析] (1)木板与地面间压力大小等于(M+ m)g① 故木板所受摩擦力 F f=μ(M+m)g=20N②,设12 L=2a 相对t ,得t=2 s.F f2(2) 木板的加速度 a = M f= 5m/s 2③ 滑块静止不动,只要木板位移小于木板的长度,滑块就不掉下来,根据v 20- 0=2ax 得v 0 = 2ax =4m/s ④即木板初速度的最大值是 4m/s.17. [ 答案 ] (1)2.0s (2)6m/s ,方向向左[ 解析 ] (1) 对平板车施加恒力 F 后,平板车向右做匀减速直线运动,加速度大小为 F 2 a = = 5m/sm平板车速度减为零时,向右的位移 v 20 2Ls 0= = 1.6m< =1.8m2a 3之后,平板车向左匀加速运动,小球从 B 端落下,此时车向左的速度 v 1= 2a L3+s 0 =5m/s 小球从放到平板车上,到脱离平板车所用时间v 1+v 0t 1= = 1.8sa小球离开平板车后做自由落体运动,设下落时间为t 2,则 h =21gt 22解得 t 2= g = 0.2s所以,小球从放到平板车上开始至落到地面所用的时间 t =t 1+t 2= 2.0s(2) 小球落地瞬间,平板车的速度 v 2= v 1+ at 2解得 v 2= 6m/s ,方向向左13. [ 答案 ] (1) F >20N (2)2s[ 解析 ] (1) 小滑块与木块间的滑动摩擦力 F μ=μF N =μmg .小滑块在滑动摩擦力 F μ 作用下向右做匀加速运动的加速度 F μ 2a 1= = μg = 4m/s .m木板在拉力 F 和滑动摩擦力 F μ 作用下向右做匀加速运动的加速度 F -F μa 2= ,M使 m 能从 A 上滑落的条件为 a 2>a 1 , F - F μ F μ 即F M F >F m ,解得 F >μ(M +m ) g =20N.(2) 设 m 在 M 上面滑行的时间为 t ,恒力 F = 22.8N ,木板的加速度a 2= F-M F μ= 4.7m/s 2,小滑块在时间t 内运动位移 s 1= 12a 1t 2,木板在时间 t 内运动的位移 s 2=21a 2t 2,又 s 2-s 1=L ,解得 t =2s.18.【解析】 (1) m 与 m ′相对滑动过程中 m ′做匀速运动,有: vt = s 1 ①∴A 、B 一起加速运动时,拉力 F 的最大值为:变式 2 解答: 木板 B 能获得的最大加速度为:变式 1 解答: 木板 B 能获得的最大加速度为: ∴A 、B 一起加速运动时,拉力 F 的最大值为:设 A 、B 一起加速运动时,拉力F 的最大值为F m , 则:解得:例 2 解答: 物体放上后先加速:2a 1=μg =2m/sm 做匀加速运动,有: 21vt = s 2 ②s 1-s 2= L /2 ③ 联立以上三式解得: s 2= L /2(2) 设 m 与 m ′之间动摩擦因数为 μ1 当桌面光滑时有: m ′ g μ1= ma 1 ④ v 2 =2a 1s 2 ⑤2 mv 由④⑤解得: μ 1= gm ′L如果板与桌面有摩擦,因为 m 与桌面的动摩擦因数越大,m ′越易从右端滑下,所以当 m ′滑到 m 右端两者刚好共速时该动摩擦因数最小,设为对 m 有: ma 2= m ′ g μ1-( m ′+ m )g μ2 ⑥v2t ′= ⑦v 2=2a 2s 2′ ⑧对 m ′有: vt ′ = s 1′ ⑨s 1′- s 2′ =L ⑩联立解得:2mvμ 2=2(m + m )gL2mv μ≥ 2( m ′+ m )gL 例 1 分析: 为防止运动过程中 A 落后于 B ( A 不受拉力 F 的直接作用,靠 A 、B 间的静摩擦力加速), A 、B一 起加速的最大加速度由 A 决定。