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【两个物体A和B叠在一起放在水平面上,如图1所示。A物体的质量为m1,它和B物体之间的动摩擦因数为μ1,B物体的质量为m2,它和水平面之间的动摩擦因数为μ2(μ1>μ2】
更新时间:2024-04-28 07:29:50
1人问答
问题描述:

两个物体A和B叠在一起放在水平面上,如图1所示。A物体的质量为m1,它和B物体之间的动摩擦因数为μ1,B物体的质量为m2,它和水平面之间的动摩擦因数为μ2(μ1>μ2),设接触面间的最大静摩擦力等于动摩擦因数与压力的乘积。

若用一水平力F拉A,能使AB一起由静止开始运动,求力F大小的范围;

若用一水平力F拉B,要把物体B从A下面抽出来,力F至少要多大?

万文通回答:
  答案:   解析:     本题着重考查综合运用所学物理知识分析和解决实际问题的能力,一方面要求考生能够分析随着力F的变化,物体A.B的可能的运动情况,另一方面还要会灵活选择研究对象,分析讨论物体的受力和运动的关系,做出正确的判断。当然,这些讨论是建立在对于有关物理概念和规律的深入理解的基础之上的。  用水平力F拉A,若以A、B整体作为研究对象,受力情况如图2所示。用力F拉A,要使A、B一起运动,力F至少要大于水平面对B的最大静摩擦力F2,当力F继续增大时,物体A和B的加速度也增大,同时A、B之间的静摩擦力也随之增大,一直达到最大静摩擦力Fm时,此时的加速度为A、B一起运动的最大加速度,力F为使A和B一起运动的最大力,力F再增大,A、B将有相对运动。  用水平力F将B从A下面拉出来,力F作用在B上,使B加速运动,A也要随B一起运动,随着力F增大,A、B之间的静摩擦力也增大,当A、B之间的摩擦力达到最大静摩擦力Fm,A的加速度达到最大加速度a1,只有使B的加速度大于A的最大加速度才能使B从A的下面拉出来。  以A、B物体的整体为研究对象,受重力(m1+m2)g、支持力FN、摩擦力F2和水平拉力F,  要使A、B能够一起由静止开始运动,水平力F要大于最大静摩擦力大小等于F2F2=μ2(m1+m2)g设A、B一起运动的加速度为a,有F-F2=(m1+m2)a以B为研究对象,水平方向受A对B的静摩擦力和水平面的滑动摩擦力F2,如图2所示,静摩擦力随加速度a的增大而增大,当达到最大静摩擦力FM=μ1m1g时,A、B之间将要发生相对运动,此时的加速度即为一起运动的最大加速度am则μ1m1g-μ2(m1+m2)g=m2am使A、B一起运动时的最大力F=μ2(m1+m2)g+(m1+m2)am=即使A、B由静止开始一起运动,力F的取值范围为μ2(m1+m2)g要使B能从A的下面抽出来,B的加速度a2必须大于A的最大加速度a1,如图3所示。  以A为研究对象,物体A的加速度是由A、B之间的摩擦力产生的,最大加速度a11=μ1g以B为研究对象,有F-μ1m1g-μ2(m1+m2)g=m2a2要使物体B能从A下面抽出来,加速度a2必须大于a1,则F>(μ1+μ2)(m1+m2)g点拨讨论力F的取值范围,就要分析在力F作用下,物体A和B的受力和运动的关系。特别是A、B之间的静摩擦力≤最大静摩擦力是保持A、B一起运动的必要条件,A、B的运动情况变化时,静摩擦力(被动力)随之变化,从而找出A、B能够由静止开始一起运动的临界条件。这里还要注意区别滑动摩擦力、静摩擦力和最大静摩擦力等概念的区别和联系。  有的学生认为将B从A的下面抽出来,只要克服A与B和B与地面的最大静摩擦力,即得出F>μ1m1g+μ2(m1+m2)i,这是错误的。错误的原因是将B从A下面抽出时,物体A不可能处于静止,A在静摩擦力的作用下要产生加速度。这些学生在将A、B隔离开研究时忽略了A、B之间的力和运动方面的联系。
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