综合题18.0分
物理

如图所示,将小物块(可视为质点)平放在水平桌面的一张薄纸上,对纸施加恒定水平 拉力将其从物块底下抽出,物块的位移很小,人眼几乎观察不到物块的移动。 已知物块的质量为 M,纸与桌面、物块与桌面间的动摩擦因数均为 μ1,纸与物块间的 动摩擦因数为 μ2,重力加速度为 g。

26.若薄纸的质量为 m,则从开始抽纸到纸被抽离物块底 部的过程中, 

①求薄纸所受总的摩擦力为多大; 

②从冲量和动量的定义,结合牛顿运动定律和运动学规律, 证明:水平拉力 F 和桌面对薄纸摩擦力的总冲量等于物块和纸的 总动量的变化量。(注意:解题过程中需要用到、但题目中没有 给出的物理量,要在解题中做必要的说明。)

27.若薄纸质量可忽略,纸的后边缘到物块的距离为 L,从开始抽纸到物块最终停下, 若物块相对桌面移动了很小的距离 s0(人眼观察不到物块的移动),求此过程中水平拉力所 做的功。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

(1) μ1(M+m)g+μ2Mg

解析

(1)

①从开始抽纸到纸被抽离物块底部的过程中,

物块对薄纸施加的摩擦力f2Mg 

水平桌面对薄纸施加的摩擦力f1(M+m)g 

薄纸受到的总的摩擦阻力

f1(M+m)g+μ2Mg

 ②从开始抽纸到薄纸被抽离物块底部的过程,假设物块的加速度为aM、薄纸的加速度为am,所用时间为t,这一过程物块和纸张的速度变化量分别为ΔvM,Δvm。则有ΔvM=aMt,Δvm=amt,

对于薄纸,根据牛顿第二定律有 F-f-f=mam

对于物块,根据牛顿第二定律有   f=MaM 

由牛顿第三定律有    f=f

由以上三式解得    F-f=mam+Ma

上式左右两边都乘以时间t,

有(F-f)t=mamt +MaMt=mΔvm +MΔv

考查方向

匀变速直线运动及其公式、图像功能关系、机械能守恒定律及其应用牛顿运动定律、牛顿定律的应用

解题思路

(1)根据f=μN求摩擦力;

易错点

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

(2)见解析

解析

(2)设物块在薄纸上加速和在桌面上减速的位移分别为x1,x2

则物块对地位移 s0=x1+x2 因薄纸质量可忽略,故其动能可忽略,

所以水平拉力F所做的功有以下一些去向:

薄纸与桌面间的摩擦生热Q11Mg (x1+ L) 

物块与薄纸间的摩擦生热Q22Mgs2MgL

物块与桌面间的摩擦生热Q31Mg x2 

由功能关系有WF=Q1+Q2+Q3

解得WF= μ1Mg(s0+ L) +μ2MgL

所以,水平拉力F所做的功W=μ1Mg(s0+ L) +μ2MgL

考查方向

匀变速直线运动及其公式、图像功能关系、机械能守恒定律及其应用牛顿运动定律、牛顿定律的应用

解题思路

(2)见解析;

易错点

问中的能关系WF=Q1+Q2+Q3