(2012•石景山区一模)如图甲所示,质量M=1kg的薄木板静止在水平面上,质量m=lkg的铁块静止在木板的右端,可视为

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  • 解题思路:(1)根据牛顿第二定律分别求出铁块和木板的加速度,抓住两者的位移之差等于木板的长度,通过匀变速直线运动的位移时间公式进行求解.

    (2)铁块和木板之间的最大静摩擦力为2N,木板与地面间的最大静摩擦力为1N,当拉力小于1N,时,系统不动,铁块所受的摩擦力为静摩擦力,根据平衡求出静摩擦力的大小.当拉力大于1N小于某一值时,M、m系统具有相同的加速度,此时的摩擦力仍然为静摩擦力,根据牛顿第二定律求出静摩擦力的大小,当F大于某一值时,M与m发生相对滑动,此时的摩擦力为滑动摩擦力,根据滑动摩擦力的大小公式求出滑动摩擦力的大小.

    (1)对铁块,由牛顿第二定律得:

    F-μ2mg=ma1

    对木板,由牛顿第二定律得,

    μ2mg-μ1(M+m)g=Ma2

    设木板的长度为L,经时间t铁块运动到木板的左端,则

    s木=

    1

    2a2t2

    s铁=

    1

    2a1t2

    又s-s=L

    解得L=0.5m.

    (2)①当F≤μ1(m+M)g=1N时,系统没有被拉动,静摩擦力与外力成正比,即

    f=F.

    ②当F>μ1(m+M)g=1N时,若M、m相对静止,铁块与木板有相同的加速度a,则:

    F-μ1(m+M)g=(m+M)a

    F-f=ma

    解得F=2f-1

    此时:f≤μ2mg=2N,即F≤3N

    所以当1N<F≤3N时,f=

    F

    2+0.5(N)

    ③当F大于3N时,M、m发生相对滑动,此时铁块所受的摩擦力为f=μ2mg=2N.

    f-F的图象如图所示.

    点评:

    本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系.

    考点点评: 解决本题的关键能够正确地受力分析,运用牛顿第二定律进行求解.

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