Question

（08年鄂爾多斯市一模）（20分）長為6L質(zhì)量為6m的勻質(zhì)繩，置于特制的水平桌面上，繩的一端懸垂于桌邊外，另一端系有一個可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為M的木塊，如圖所示。木塊在AB段與桌面無摩擦在BE段與桌面有摩擦，勻質(zhì)繩與桌面的摩擦可忽略。初始時刻用手按住木塊使其停在A處，繩處于繃緊狀態(tài)，AB=BC=CD=DE=L，放手后，木塊最終停在C處。桌面距地面高度大于6L。

       （1）求木塊剛滑至B點(diǎn)時的速度v和木塊與BE段的動摩因數(shù)μ；

       （2）若木塊在BE段與桌面的動摩擦因數(shù)變?yōu)?IMG height=41 src='http://thumb.zyjl.cn/pic1/img/20090417/20090417105242001.gif' width=67>，則木塊最終停在何處？

（3）是否存在一個μ值，能使木塊從A處放手后，最終停在E處，且不再運(yùn)動？若能，求出該μ值；若不能，簡要說明理由。

   

Answer 1

解析：

（1）木塊從A處釋放后滑至B點(diǎn)的過程中，由機(jī)械能守恒得

 

        ①    （3分）

 

    則木塊滑至B點(diǎn)時的速度                ②    （2分）

 

    木塊從A處滑至C點(diǎn)的過程中，由功能關(guān)系得

 

                ③    （3分）

 

    由③式得                                    ④    （2分）

 

   （2）若，設(shè)木塊能從B點(diǎn)向右滑動x最終停止，由功能關(guān)系得

 

        ⑤    （3分）

 

    將代入⑤式并整理得

 

    解得x=2L （x=2.5L不合題意舍去）

 

    即木塊將從B點(diǎn)再滑動2L最終停在D處。     （2分）

 

   （3）不存在符合要求的μ值，即不可能使木塊從A處放手后最終停在E處且不再運(yùn)動。（2分）

 

    解法一：

        這是由于當(dāng)時，若木塊滑至E點(diǎn)，恰好有，此時繩全部懸于桌邊外，對木塊的拉力恰好也為6mg，而從（2）的結(jié)果知，更使木塊繼續(xù)向E點(diǎn)滑行，必須再減小μ值 ，因而木塊尚未滑至E點(diǎn)時，木塊所受滑動摩擦力已與懸繩拉力相等，此時，再向E點(diǎn)滑行時，懸繩對木塊拉力將大于木塊受到的滑動摩擦力而使合力向右，木塊又重新獲得加速度。因此不可能保持靜止?fàn)顟B(tài)。         （3分）

    解法二：

        設(shè)滿足此條件的動摩擦因數(shù)為，有：

 

      ，

 

        因?yàn)椋?IMG height=21 src='http://thumb.zyjl.cn/pic1/img/20090417/20090417105303012.gif' width=53>，所以滿足此條件的動摩擦因數(shù)不存在。