牛顿定律中的临界问题

牛顿定律中的临界问题（一）有关弹力的临界问题——明确弹力变化的特点1.如图A－3所示，在斜面体上用平行于斜面的轻绳挂一小球，小球质量为m，斜面体倾角为，置于光滑水平面上(g取10m/s2)，求：（1）当斜面体向右匀速直线运动时，轻绳拉力为多大；（2）当斜面体向左加速运动时，使小球对斜面体的压力为零时，斜面体加速度为多大？（3）为使小球不相对斜面滑动，斜面体水平向右运动的加速度应不大于______．2.如图6－13所示，车厢内光滑的墙壁上，用线拴住一个重球．车静止时，线的拉力为T，墙对球的支持力为N．车向右作加速运动时，线的拉力为T′，墙对球的支持力为N′，则这四个力的关系应为：T′T；N′N．（填、或＝）若墙对球的支持力为0，则物体的运动状态可能是或3.一斜面体固定在水平放置的平板车上，斜面倾角为，质量为m的小球处于竖直挡板和斜面之间，当小车以加速度a向右加速度运动时，小球对斜面的压力和对竖直挡板的压力各是多少？（如下图所示）4.如图所示，光滑的圆球恰好放存木块的圆弧槽内，它们的左边接触点为A，槽半径为R，且OA与水平面成α角.球的质量为m，木块的质量为M，M所处的平面是水平的，各种摩擦及绳、滑轮的质量都不计.则释放悬挂物P后，要使球和木块保持相对静止，P物的质量的最大值是多少?【12】（二）有关斜面上摩擦力的临界问题——物体在斜面上滑动的条件5.如图所示，物体A放存固定的斜面B上，在A上施加一个竖直向下的恒力F，下列说法中正确的有()(A)若A原来是静止的，则施加力F后，A仍保持静止(B)若A原来是静止的，则施加力F后，A将加速下滑(C)若A原来是加速下滑的，则施加力F后，A的加速度不变(D)若A原来是加速下滑的，则施加力F后，A的加速度将增大6.（09·北京·18）如图所示，将质量为m的滑块放在倾角为θ的固定斜面上。滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ。若滑块与斜面之间的最大静摩擦力合滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，则（C）A．将滑块由静止释放，如果μ＞tanθ，滑块将下滑B．给滑块沿斜面向下的初速度，如果μ＜tanθ，滑块将减速下滑C．用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，如果μ=tanθ，拉力大小应是2mgsinθD．用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果μ=tanθ，拉力大小应是mgsinθ7.（08·全国Ⅱ·16）如右图,一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑,A与B的接触面光滑.已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍,斜面倾角为α.B与斜面之间的动摩擦因数是()A.tan32B.cot32C.tanD.cot（三）有关水平面上摩擦力的临界问题——注意产生加速度的原因8.长车上载有木箱，木箱与长车接触面间的静摩擦因数为0.25.如长车以v=36km／h的速度行驶，长车至少在多大一段距离内刹车，才能使木箱与长车间无滑动(g取10m／s2)?9.(07江苏6)如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块,其中两个质量为m的木块间用可伸长的轻绳相连,木块间的最大静摩擦力是μmg.现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块,使四个木块以同一加速度运动,则轻绳对m的最大拉力为()A.53mgB.43mgC.23mgD.3μmg10.如图所示，质量为M的木板上放着一质量为m的木块，木块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与水平地面间的动摩擦因数为μ2，加在小板上的力F为多大，才能将木板从木块下抽出?11.如图所示，一条轻绳两端各系着质量为m1和m2的两个物体，通过定滑轮悬挂在车厢顶上，m1m2，绳与滑轮的摩擦忽略不计.若车以加速度a向右运动,m1仍然与车厢地板相对静止，试问:(1)此时绳上的张力T.(2)m1与地板之间的摩擦因数μ至少要多大?12.质量分别为m1和m2的木块重叠后放存光滑的水平面上，如图所示.m1和m2间的动摩擦因数为μ.现给m2施加随时间t增大的力F=kt，式中k是常数，试求m1、m2的加速度a1、a2与时间的关系，并绘出此关系的曲线图.m2Fm113如图8－5所示，长方形盒子长为L，放在水平地面上，盒内小物体A与盒底之间的动摩擦因数为，初始二者均静止，且A靠在盒子的右壁上．当盒子突然以水平加速度a起动时，（1）此时加速度多大，物体A才能相对于盒子滑动？（2）若物体A已相对于盒子滑动，且盒子的加速度a为定值，则需要多长时间物体A与盒子左壁相撞？（四）经典试题赏析14．如图，质量为M的长木板B静止位于水平面上，另有一质量为m的木块A由木板左端以V0初速度开始向右滑动．已知A与B间的动摩擦因素为μ1，B与水平面间的动摩擦因数为μ2，木块A的大小可不计．试求：（1）若木板B足够长，木块A与木板到相对静止时两者的共同速度多大？（2）木块A开始滑动经多长时间可与木板B有共同速度？（3）为使A与B达到共同速度，木板B的长度至少为多大？（4）为使B能在水平面滑行，则1和2之间应满足什么条件？（5）为使物体A与B达到共同速度后，能以相同的加速度减速，则1和2之间应满足什么条件？15.（09·山东·24）（15分）如图所示，某货场而将质量为m1=100kg的货物（可视为质点）从高处运送至地面，为避免货物与地面发生撞击，现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道，使货物中轨道顶端无初速滑下，轨道半径R=1.8m。地面上紧靠轨道次排放两声完全相同的木板A、B，长度均为l=2m，质量均为m2=100kg，木板上表面与轨道末端相切。货物与木板间的动摩擦因数为1，木板与地面间的动摩擦因数=0.2。（最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，取g=10m/s2）（1）求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力。（2）若货物滑上木板4时，木板不动，而滑上木板B时，木板B开始滑动，求1应满足的条件。（3）若1=0。5，求货物滑到木板A末端时的速度和在木板A上运动的时间。1.sinmg；gctg．2.“＝”；“”向左的加速运动向右的减速运动3解析：以小球为研究对象，小球匀加速运动时受到重力G、斜面对小球的支持力1F和竖直挡板对小球的支持力2F的作用．如下图所示，将1F正交分解，据牛顿第二定律列方程：maFFsin12……①mgFcos1……②由①、②解得：cos1mgFtan2mgmaF根据牛顿第三定律，小球对斜面的压力cos11mgFF，对竖直挡板的压力大小tan22mgmaFF．4答案:α≤45°时，不论P多大，小球均不会翻出.α45°时，cot1cot)mM(mP5答案:AD(提示:注意对物体A正确的受力分析，然后根据牛顿第二定律求解)6.解析：对处于斜面上的物块受力分析，要使物块沿斜面下滑则mgsinθμmgcosθ，故μtanθ，故AB错误；若要使物块在平行于斜面向上的拉力F的作用下沿斜面匀速上滑，由平衡条件有：F-mgsinθ-μmgcosθ=0故F=mgsinθ+μmgcosθ，若μ=tanθ，则mgsinθ=μmgcosθ，即F=2mgsinθ故C项正确；若要使物块在平行于斜面向下的拉力F作用下沿斜面向下匀速滑动，由平衡条件有：F+mgsinθ-μmgcosθ=0则F=μmgcosθ-mgsinθ若μ=tanθ，则mgsinθ=μmgcosθ，即F=0，故D项错误。7答案A解析：对于AB做匀速直线运动,根据共点力的平衡条件有：2mgsinα-3μmgcosα=0所以B与斜面间的动摩擦因数为：μ=32tanα.8答案:20m9答案B解析以四个木块为研究对象,由牛顿第二定律得:F=6ma,绳的拉力最大时,m与2m间的摩擦力刚好为最大静摩擦力μmg,以2m为研究对象,则:F-μmg=2ma,对m有:μmg-T=ma,联立以上三式得:T=43μmg.10答案:F(μ1+μ2)(M+m)g11答案:(1)222agmT(2)22211agmgmam12答案:当t≤t0时，)mm(ktaa2121；当tt0时，g)mkt(a,mgma22121，13答案：ga；)(2gaLT14．))((])[(310221mMVMm；gmMMV))((210；gmMMV))((22120；21mmM1＞215.解析：（1）设货物滑到圆轨道末端是的速度为0v，对货物的下滑过程中根据机械能守恒定律得，a2a1at21012mgRmv①设货物在轨道末端所受支持力的大小为NF,根据牛顿第二定律得，2011NvFmgmR②联立以上两式代入数据得3000NFN③根据牛顿第三定律，货物到达圆轨道末端时对轨道的压力大小为3000N，方向竖直向下。（2）若滑上木板A时，木板不动，由受力分析得11212(2)mgmmg④若滑上木板B时，木板B开始滑动，由受力分析得11212()mgmmg⑤联立④⑤式代入数据得10.6⑥。（3）10.5，由⑥式可知，货物在木板A上滑动时，木板不动。设货物在木板A上做减速运动时的加速度大小为1a，由牛顿第二定律得1111mgma⑦设货物滑到木板A末端是的速度为1v，由运动学公式得221012vval⑧联立①⑦⑧式代入数据得14/vms⑨设在木板A上运动的时间为t，由运动学公式得101vvat⑩联立①⑦⑨⑩式代入数据得0.4ts。考点：机械能守恒定律、牛顿第二定律、运动学方程、受力分析