6.如图甲所示,一薄木板放在正方形水平桌面上,木板的两端与桌面的两端对齐,一小木块放在木板的正中间.木块和木板的质量均为m,木块与木板之间、木板与桌面之间的动摩擦因数都为μ.现突然以一水平外力F将薄木板抽出,要使小木块不从桌面上掉下,则水平外力F至少应为多大?(假设木板抽动过程中始终保持水平,且在竖直方向上的压力全部作用在水平桌面上)
解析:方法一 F越大,木块与木板分离时的速度、位移越小,木块越不可能从桌面滑下.设当拉力为F0时,木块恰好能滑至桌面的边缘,再设木块与木板分离的时刻为t1,在0-t1时间内有:
··t-μgt=
对t1时间后木块滑行的过程,有:
==-μgt
解得:F0=6μmg.
乙
方法二 F越大,木块与木板分离时的速度、位移越小,木块越不可能从桌面滑出.若木块不从桌面滑出,则其v-t 图象如图乙中OBC所示,其中OB的斜率为μg,BC的斜率为-μg,t1=t2
有:S△OBC=(·μgt)×2≤
设拉力为F时,木板的v-t图象为图乙中的直线OA,则S△OAB=
即(v2-v1)·t1=
其中v1=μgt1,v2=·t1
解得:F≥6μmg
即拉力至少为6μmg.
答案:6μmg
第17讲 牛顿运动定律的应用Ⅱ
体验成功
5.如图甲所示,滑块A置于光滑的水平面上,一细线的一端固定于倾角θ=45°、质量为M的光滑楔形滑块A的顶端P处,细线另一端拴一质量为m的小球B.现对滑块施加一水平方向的恒力F,要使小球B能相对斜面静止,恒力F应满足什么条件?
解析:
乙
先考虑恒力背离斜面方向(水平向左)的情况.设恒力大小为F1时,B还在斜面上且对斜面的压力为零,此时A、B有共同的加速度a1,B的受力情况如图乙所示,有:
Tsin θ=mg,Tcos θ=ma1
解得:a1=gcot θ
即F1=(M+m)a1=(M+m)gcot θ
由此可知,当水平向左的力大于(M+m)gcot θ时,小球B将离开斜面.
对于水平恒力向斜面一侧方向(水平向右)的情况,设恒力大小为F2时,B相对斜面静止时对悬绳的拉力恰好为零,此时A、B的共同加速度为a2,
B的受力情况如图丙所示,有:FNcos θ=mg,FNsin θ=ma2
解得:a2=gtan θ
即F2=(M+m)a2
=(M+m)gtan θ
由此可知,当水平向右的力大于(M+m)gtan θ,B将沿斜面上滑
综上可知,当作用在A上的恒力F向左小于(M+m)gcot θ,或向右小于(M+m)gtan θ时,B能静止在斜面上.
答案:向左小于(M+m)gcot θ或向右小于(M+m)gtan θ
4.如图所示,在水平桌面上叠放着质量均为M的A、B两块木板,在木板A的上面放着一个质量为m的物块C,木板和物块均处于静止状态.A、B、C之间以及B与地面之间的动摩擦因数都为μ.若用水平恒力F向右拉动木板A,使之从C、B之间抽出来,已知重力加速度为g,则拉力F的大小应该满足的条件是(已知最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力)( )
A.F>μ(2m+M)g B.F>μ(m+2M)g
C.F>2μ(m+M)g D.F>2μmg
解析:无论F多大,摩擦力都不能使B向右滑动,而滑动摩擦力能使C产生的最大加速度为μg,故>μg时,即F>2μ(m+M)g时A可从B、C之间抽出.
答案:C
然后隔离重物利用牛顿第二定律可得:F′-mg=ma
取立两式可得:F′=F,故选项C正确.
答案:C
3.如图所示,竖直放置在水平面上的轻弹簧上放着质量为2 kg的物体A,处于静止状态.若将一个质量为3 kg的物体B竖直向下轻放在A上的一瞬间,A对B的压力大小(取g=10 m/s2)( )
A.30 N B.0 C.15 N D.12 N
解析:刚放上的瞬间,取AB整体为研究对象:
(mA+mB)g-kx0=(mA+mB)a
其中kx0=mAg
取B为研究对象:mBg-FN=mBa
解得:FN=g=12 N.
答案:D
19、已知盒中装有仅颜色不同的玻璃球6个,其中红球2个、黑球3个、白球1个.
(I)从中任取1个球, 求取得红球或黑球的概率;
(II)列出一次任取2个球的所有基本事件.
(III)从中取3个球,求至少有一个红球的概率.
18、先后随机投掷2枚正方体骰子,其中表示第枚骰子出现的点数,表示第枚骰子出现的点数。设点P的坐标为。
(Ⅰ)求点在直线上的概率;
(Ⅱ)求点满足的概率。
17、 由经验得知,在某商场付款处排队等候付款的人数及概率如下表:
排队人数 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5人以上 |
概率 |
0.1 |
0.16 |
0.3 |
0.3 |
0.1 |
0.04 |
(1)至多有2人排队的概率是多少?
(2)至少有2人排队的概率是多少?
16、下列是容量为100的样本的频率分布直方图,
试根据图形中的数据填空:
(1)样本数据落在范围内的频率为 。
(2)样本数据落在范围内的频数为 。
(3) 样本数据落在范围的概率约为 。
15、邵阳市二中高一学生李明放学回家坐8路车,8路车每5分钟一班,问李明等车时间不超过3分钟的概率是 。
14、右图给出的是计算的值的
一个流程图,其中判断框内应填入的条件
是 。
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