18.如圖1所示,質(zhì)量為M的楔形物塊靜置在水平地面上,其斜面的傾角為θ.斜面上有一質(zhì)量為m的小物塊,小物塊與斜面之間存在摩擦,用恒力F沿著斜面向上拉著小物塊,使之勻速下滑.在小物塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,楔形物塊始終保持靜止.

(1)斜面與小物塊的動(dòng)摩擦因數(shù)為多少?
(2)楔形物塊對(duì)地面的壓力為多少?
(3)假設(shè)斜面足夠長(zhǎng),楔形物塊固定與水平面上,其余條件不變,如圖2所示,小物塊以速度v沖上斜面的最遠(yuǎn)距離為多少?

分析 (1)對(duì)小物塊m受力分析,由二力平衡求出動(dòng)摩擦因數(shù);
(2)將小物塊和楔形物塊當(dāng)作一個(gè)整體,分析其受力情況,求出楔形物塊對(duì)地面的壓力;
(3)利用動(dòng)能定理,可以求出小物塊沖上斜面的最遠(yuǎn)距離.

解答 (1)對(duì)小物塊受力分析可知,沿著斜面受到重力沿斜面向下的分力mgsinθ,沿著斜面向上的摩擦力f和拉力F
其中摩擦力f=μmgcosθ
由二力平衡有:mgsinθ=F+μmgcosθ
解得斜面與小物塊的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=$\frac{mgsinθ-F}{mgcosθ}$=$tanθ-\frac{F}{mgcosθ}$;
(2)以小物塊和楔形物塊整體為研究對(duì)象,受到重力(M+m)g,拉力F,地面的支持力FN和摩擦力Ff
受力分析圖如圖所示
根據(jù)平衡條件得
地面對(duì)楔形物塊的支持力FN=(M+m)g-Fsinθ
由牛頓第三定律知楔形物塊對(duì)地面的壓力等于(M+m)g-Fsinθ;
(3)假設(shè)斜面足夠長(zhǎng),楔形物塊固定與水平面上,其余條件不變,如圖2所示,
小物塊以速度v沖上斜面時(shí),摩擦力大小依然為f,但方向沿著斜面向下,做負(fù)功
重力在整個(gè)過(guò)程中做負(fù)功
由動(dòng)能定理可得:-fL-mgLsinθ=0-$\frac{1}{2}$mv2
解得L=$\frac{m{v}^{2}}{4mgsinθ-2F}$;
答:(1)斜面與小物塊的動(dòng)摩擦因數(shù)為$\frac{mgsinθ-F}{mgcosθ}$=$tanθ-\frac{F}{mgcosθ}$;
(2)楔形物塊對(duì)地面的壓力為(M+m)g-Fsinθ;
(3)假設(shè)斜面足夠長(zhǎng),楔形物塊固定與水平面上,其余條件不變,如圖2所示,小物塊以速度v沖上斜面的最遠(yuǎn)距離為$\frac{m{v}^{2}}{4mgsinθ-2F}$;

點(diǎn)評(píng) 本題涉及兩個(gè)物體的平衡,關(guān)鍵要靈活選擇研究對(duì)象.當(dāng)幾個(gè)物體的加速度相同時(shí),可以采用整體法研究受力情況,往往簡(jiǎn)單方便.本題也可以隔離兩個(gè)物體分別研究.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

2.如圖所示,光滑水平桌面上,一小球由靜止開(kāi)始從d點(diǎn)向右做勻加速運(yùn)動(dòng),同一時(shí)刻,木板開(kāi)始向下做勻速運(yùn)動(dòng).若木板開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí),cd邊與桌面相齊,則小球在木板上的正投影軌跡是( 。
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

9.下列說(shuō)法正確的是(  )
A.質(zhì)點(diǎn)在恒力作用下一定做勻變速直線運(yùn)動(dòng)
B.做曲線運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的速度,加速度一定時(shí)刻變化
C.物體在摩擦力作用下,機(jī)械能可能增加
D.作用力與反作用力做的功一定是一個(gè)力做正功另一個(gè)做負(fù)功

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

6.(1)如圖(1)甲是實(shí)驗(yàn)室測(cè)定水平面和小物塊之間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置,曲面AB與水平面相切于B點(diǎn)且固定,帶有遮光條的小物塊自曲面上面某一點(diǎn)釋放后沿水平面滑行最終停在C點(diǎn),P為光電計(jì)時(shí)器的光電門(mén).已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.

①利用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度如圖乙所示,則遮光條的寬度d=1.015cm.
②實(shí)驗(yàn)中除了遮光條的寬度,還需要測(cè)量的物理量有BC.
A.小物塊質(zhì)量m                  B.遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t
C.遮光條到C點(diǎn)的距離s          D.小物塊釋放點(diǎn)的高度
③為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,同學(xué)們選擇圖象法來(lái)找出動(dòng)摩擦因數(shù),那么他們應(yīng)該選擇$\frac{1}{{t}^{2}}$-s關(guān)系圖象來(lái)求解(利用測(cè)量的物理量表示).
(2)用如圖(2)實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,m2從高處由靜止開(kāi)始下落,m1上拖著的紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn),對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.圖2給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶:0是打下的第一個(gè)點(diǎn),每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)(圖中未標(biāo)出),計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖2所示.已知m1=50g、m2=150g,則(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

①在紙帶上打下記數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v=2.4m/s;
②在打下0~~5點(diǎn)過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量△Ek=0.58J,系統(tǒng)勢(shì)能的減少量△Ep=0.60J(計(jì)算時(shí)g取10m/s2);由此得出的結(jié)論:在誤差允許的范圍內(nèi),m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

13.如圖所示,水平的傳送帶以速度6m/s順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn),兩傳動(dòng)輪M、N之間的距離為L(zhǎng)=12m.在M輪的正上方,將一可以看成質(zhì)點(diǎn)的物體輕放在傳帶上,已知物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3,求物體由M處傳送到N處所經(jīng)歷的時(shí)間.(取g=10m/s2

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

3.如圖所示,水平放置的A.B兩平行板間距h,上板A帶正電,現(xiàn)有質(zhì)量為m,電荷量為+q的小球在B板下方距離為h處,以初速度v0豎直向上從B板小孔進(jìn)入板間電場(chǎng),欲使小球剛好打到A板(重力加速度為g)
(1)求A,B間電勢(shì)差UAB應(yīng)為多大?
(2)把A板上移0.5h,小球是否打到A板.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

10.如圖所示,一導(dǎo)線構(gòu)成一正方形線圈然后對(duì)折,并使其平面垂直置于均勻磁場(chǎng)$\overline{B}$,當(dāng)線圈的一半不動(dòng),另一半以角速度ω張開(kāi)時(shí)(線圈邊長(zhǎng)為2l),線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E=2$\overline{B}$l2ωcos(θ-$\frac{π}{2}$)(設(shè)此時(shí)的張角為θ,見(jiàn)圖)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

7.物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)到達(dá)A點(diǎn)時(shí)速度為5m/s,經(jīng)3s到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度為14m/s則該過(guò)程中物體的加速度為3m/s2 ,位移為28.5m.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

8.如圖所示,兩個(gè)帶電量均為+Q的固定點(diǎn)電荷相距2l,其中心為O,豎直放置,一質(zhì)量為m,帶電量為-q的負(fù)點(diǎn)電荷恰能繞O點(diǎn)做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng),求帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)速度的大小(重力可忽略).

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