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长木板C D下表面光滑 上表面粗糙 小物块A B分别放在C D上 A B之间用不可伸长

时间:2021-07-11 00:37:25

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长木板C D下表面光滑 上表面粗糙 小物块A B分别放在C D上 A B之间用不可伸长

问题补充:

长木板C、D下表面光滑,上表面粗糙,小物块A、B分别放在C、D上,A、B之间用不可伸长、不可被拉断的轻绳相连.A与C、B与D之间的动摩擦因数分别为μ、3μ.已知A、B质量均为m,C、D质量均为2m,起初A、B、C、D均静止,A、B间轻绳刚好拉直.现用一从零逐渐增大的外力F作用于D,求轻绳的最大拉力.(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且C、D足够长,运动过程中A、B均不会从其上掉下.)

答案:

解:设A、B、C、D均未打滑时整体的加速度为a,以C为研究对象,则根据牛顿第二定律得

A对C的静摩擦力:fAC=2ma??? ①

以A、B、C整体为研究对象,则D对B的静摩擦力:fDB=4ma? ②

由①,②知:打滑之前fDB=2fAC

而A、C?之间的最大静摩擦力

????fACmax=μmg?? ③

B、D间的最大静摩擦力fDBmax=3μmg? ④

故A、C之间先打滑.

而此时若F继续增大,A、B之间的拉力还会增大,当F增大到某一值时,B、D间打滑,此时轻绳拉力达到最大值Tm,以A、B整体为研究对象,设此时A、B整体的加速度为a1.有

? 3μmg-μmg=2ma1 ⑤

隔离A,Tm-μmg=ma1 ⑥

由⑤、⑥得:Tm=2μmg?

答:轻绳的最大拉力为2μmg.

解析分析:假设四个木板均未发相对滑动,根据牛顿第二定律分别对C和和ABC整体研究,求出AC间和BD间的静摩擦力表达式,根据最大静摩擦力关系,分析A与C间、B与D间哪个先发生相对滑动.根据条件分析得到A、C之间先打滑.若F继续增大,A、B之间的拉力还会增大,当F增大到某一值时,B、D间打滑,此时轻绳拉力达到最大值,由牛顿第二定律分别对AB整体和A研究求解轻绳的最大拉力.

点评:本题的难点是分析A与C间、B与D间哪个先发生相对滑动.考查分析、判断的能力和灵活选择研究对象的能力.

长木板C D下表面光滑 上表面粗糙 小物块A B分别放在C D上 A B之间用不可伸长 不可被拉断的轻绳相连.A与C B与D之间的动摩擦因数分别为μ 3μ.已知A B

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