【題目】如圖所示,光滑的水平地面上有一質(zhì)量為M=2kg、長度為L=2m的木板,木板右端有一質(zhì)量為m=1kg的小物塊,初始時它們均靜止,已知物塊和木板間的動摩擦因數(shù)為,取重力加速度為,最大靜摩擦力和滑動摩擦力大小可視為相等。

1)若給木板施加水平向右的恒力F,使木板能從物塊下拉出,則恒力F的大小應(yīng)滿足什么條件?

2)若現(xiàn)給木板施加水平向右的拉力作用時間,然后將變更為方向水平向右、大小為2N的拉力,最終木板不能從物塊下抽出,求拉力的大小滿足的條件。

【答案】(1) F >6N,(2) .

【解析】試題分析:為使小物體從木板上掉下,則小物體相對于木板滑動,隔離對小物體分析,求出它的臨界加速度,再對整體分析,運用牛頓第二定律求出拉力F的最小值;根據(jù)牛頓第二定律求出水平力變?yōu)?/span>F1時木板和木塊的加速度,當水平力變?yōu)?/span>F2時,木板所受合外力為零,開始作勻速直線運動直至和物塊速度相等,在結(jié)合運動學公式和位移間的關(guān)系可以求出拉力滿足的條件。

當給木板施加水平向右的恒力F時,設(shè)木板和物塊產(chǎn)生的加速度大小分別為a1、a2

由牛頓第二定律有:對木板:Fμmg=Ma1

對物塊:μmg=ma2

要使木板能從物塊下拉出,應(yīng)滿足a1> a2

聯(lián)立以上并代入數(shù)據(jù)可得F >6N

(2)設(shè)給木板施加水平向右的拉力F1時,木板能相對物塊滑動,此時物塊仍以(1)中的加速度a2=ug加速運動,設(shè)木板的加速度大小為a3,t1時間后物塊的速度為v,位移為s1

對木板由牛頓第二定律有:F1μmg=Ma3

又由運動學規(guī)律有:v=a3t1, s1=t1

當水平力變?yōu)?/span>F2時,木板所受合外力為零,開始作勻速直線運動直至和物塊速度相等,設(shè)該過程中木板的位移為s2,其后它們一起做勻加速運動,它們的v-t圖象如圖所示

由運動學規(guī)律有:s2=v(t2-t1)

設(shè)物塊從靜止加速到v所用時間為t2,位移為s3,由運動學規(guī)律有:v=a2t2s3t2

要滿足木板不能從物塊下抽出,則:s1+s2s3+L

聯(lián)立以上并代入數(shù)據(jù)可得:F1≤10N

練習冊系列答案
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【題目】如圖所示,材料相同、質(zhì)量分別為m1m2的兩物塊放在粗糙的水平地面上,用輕質(zhì)彈簧將兩物塊連接在一起。當用水平力F作用在m1上時,兩物塊均以加速度a一起做勻加速運動,此時彈簧形變量為x;若用水平力2F作用在m1上時,兩物塊均以加速度a做勻加速運動,此時彈簧形變量為x。則下列關(guān)系正確的是

A. a′=2a B. x′=2x C. a′>2a D. x′<2x

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【題目】利用頻閃照相和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗,步驟如下:
①用天平測出滑塊A、B的質(zhì)量分別為200g和300g;
②安裝好氣墊導(dǎo)軌,調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕,使導(dǎo)軌水平;
③向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣;
④把A、B兩滑塊放到導(dǎo)軌上,并給他們一個初速度,同時開始閃光照相,閃光的時間間隔設(shè)定為△t=0.2s,照片如圖所示:

結(jié)合實驗過程和圖象分析知:該圖象是閃光4次攝得的照片,在這4次閃光的瞬間,A、B兩滑塊均在0﹣﹣80cm刻度范圍內(nèi); 第一次閃光時,滑塊A恰好通過x=55cm處,滑塊B恰好通過x=70cm處; 碰撞后有一個物體處于靜止狀態(tài). 設(shè)向右為正方向,試分析:
滑塊碰撞時間發(fā)生在第一次閃光后s,碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是kgm/s,碰撞后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是kgm/s.

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【題目】如圖,質(zhì)量m=1kg的小球被豎直平面內(nèi)的輕線和輕彈簧系著而處于靜止,輕線和輕彈簧的另一端分別固定在豎直立柱和水平地面上,已知輕彈簧的勁度系數(shù),其軸線與地面夾角,彈簧對小球的拉力F=10N,取重力加速度,求:

1)彈簧的伸長量

2)輕線拉力T的大小及輕線與水平面的夾角。

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【題目】如圖所示,均勻?qū)Ь制成的單位正方形閉合線框abcd,每邊長為L=0.2m,總電阻為R=10Ω,總質(zhì)量為m=0.04kg.將其置于磁感強度為B=5T的水平勻強磁場上方h=0.45m處,如圖所示.線框由靜止自由下落,線框平面保持在豎直平面內(nèi),且cd邊始終與水平的磁場邊界平行.當cd邊剛進入磁場時,(重力加速度取g=10m/s2

(1)求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大。
(2)求cd兩點間的電勢差大;
(3)若此時線框加速度恰好為零,求線框下落的高度h.

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【題目】如圖所示,在坐標xoy平面內(nèi)存在B=2.0T的勻強磁場,OA與OCA為置于豎直平面內(nèi)的光滑金屬導(dǎo)軌,其中OCA滿足曲線方程 ,C為導(dǎo)軌的最右端,導(dǎo)軌OA與OCA相交處的O點和A點分別接有體積可忽略的定值電阻R1和R2 , 其R1=4.0Ω、R2=12.0Ω.現(xiàn)有一足夠長、質(zhì)量m=0.10kg的金屬棒MN在豎直向上的外力F作用下,以v=3.0m/s的速度向上勻速運動,設(shè)棒與兩導(dǎo)軌接觸良好,除電阻R1、R2外其余電阻不計,g取10m/s2
求:

(1)金屬棒MN在導(dǎo)軌上運動時感應(yīng)電流的最大值;
(2)外力F的最大值;
(3)金屬棒MN滑過導(dǎo)軌OC段,整個回路產(chǎn)生的熱量.

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圖乙中的FF兩力中,方向一定沿AO方向的是________________

下列關(guān)于“驗證力的平形四邊形定則”說法中正確的是_________

A.為了減小誤差,拉橡皮筋時,彈簧秤、橡皮筋、細繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行

B.為減小測量誤差,F1、F2方向間夾角必須為90°

C.在測量同一組數(shù)據(jù)F1F2和合力F的過程中,橡皮條結(jié)點O的位置不能變化

D.本實驗采用的主要科學方法是“建立物理模型法”

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A.m1開始釋放的高度高
B.m1的重力勢能變化量大
C.m2的最大速度小
D.m2的最大加速度小

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