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一般家庭的门上都安装一种暗锁,这种暗锁由外壳A、骨架B、弹簧C(劲度系数为k)、...

一般家庭的门上都安装一种暗锁,这种暗锁由外壳A、骨架B、弹簧C(劲度系数为k)、锁舌D(倾斜角θ=45°)、锁槽E,以及连杆、锁头等部件组成,如图甲所示.设锁舌D与外壳A和锁槽E之间的动摩擦因数均为μ且受到的最大静摩擦力f=μN(N为正压力).有一次放学后,当某同学准备锁门时,他加最大力时,也不能将门关上(此种现象称为自锁),此刻暗锁所处的状态如图乙所示,P为锁舌D与锁槽E之间的接触点,弹簧由于被压缩而缩短了x,求:

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(1)锁舌D表面受到外壳A施加的静摩擦力的方向

(2)锁舌D与锁槽E之间的正压力的大小.

(3)在正压力很大的情况下,仍然能够满足自锁条件,则μ至少要多大?

 

(1)向右. (2). (3)0.41 【解析】 试题分析:(1)锁舌有向左运动的趋势,故下表面受的摩擦力为静摩擦力,方向向右. (2)对锁舌进行受力分析,根据平衡条件分别在互相垂直的方向上列方程,在根据摩擦力计算公式fm=μN,联立方程组求解. (3)无论用多大的力拉门,暗锁仍然能够保持自锁状态,说明正压力N无穷大,根据N的表达式求解μ即可. 【解析】 (1)锁槽E压缩锁舌和弹簧,锁舌D有向左的运动趋势,故自锁状态下D的下表面所受外壳A施力的静摩擦力方向向右,设锁舌D下表面受到的最大静摩擦力为f1,则其方向向右. (2)设锁舌D受锁槽E的最大静摩擦力为f2,正压力为FN,下表面的正压力为F,弹力为kx,由力的平衡条件可知: kx+f1+f2cos45°﹣FNsin45°=0 ① F﹣FNcos45°﹣f2sin45°=0 ② f1=μF ③ f2=μFN ④ 联立式①②③④,解得正压力的大小: FN= ⑤ (3)令FN趋向于∞,则有1﹣2μ﹣μ2=0 解得μ=﹣1=0.41 ⑦ 答:(1)自锁状态时D的下表面所受摩擦力的方向向右. (2)此时(自锁时)锁舌D与锁槽E之间的正压力的大小为. (3)无论用多大的力拉门,暗锁仍然能够保持自锁状态,则μ至少为0.41. 【点评】此题关键是对锁舌进行正确的受力分析,解决共点力平衡问题的关键就是对研究对象进行受力分析,不能多力,不能漏力,各个力的方向不能错.  
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考点分析:
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如图所示,两根相同直木棍AB和CD相互平行,斜靠在竖直墙壁上固定不动,一根水泥圆筒与两根直木棍的滑动摩擦因数μ,它从木棍的上部匀加速滑下,加速度为a,若保持两木棍倾角α不变,将两棍间的距离减小后固定不动,仍将水泥圆筒放在两木棍上部,为了分析其加速度变化,有同学这样分析:每根直木棍对圆筒的摩擦力和每根直木棍对圆筒支持力满足f1=μFN1,两根直木棍对圆筒的摩擦力的合力为f,两根直木棍对圆筒支持力的合力为FN,它们也满足f=μFN,而FN=mgcosα不变,故f也不变.所以加速度a不变,你认为这位同学的做法正确吗?如不正解指出它的错误原因,并提供正确的解法.

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如图甲所示,有一倾角为30°的光滑固定斜面,斜面底端的水平面上放一质量为M的木板.开始时质量为m=1kg的滑块在水平向左的力F作用下静止在斜面上,今将水平力F变为水平向右,当滑块滑到木板上时撤去力F,木块滑上木板的过程不考虑能量损失.此后滑块和木板在水平上运动的v﹣t图象如图乙所示,g=10m/s2.求

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(1)水平作用力F的大小;

(2)滑块开始下滑时的高度;

(3)木板的质量.

 

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如图所示,跳伞运动员离开飞机后先做4s自由落体运动,后张开降落伞匀速下降4s,最后再做19s匀减速下降,着地时速度是2m/s,g取10m/s2

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(1)试通过计算作出运动员运动的v﹣t图象,要求标出t=4s时的速度值;

(2)求减速下降时的加速度(大小和方向);

(3)求跳伞员离开直升飞机时距地面的高度.

 

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三个同学根据不同的实验条件,进行了“探究平抛运动规律”的实验.

(1)甲同学采用如图甲所示的装置,用小锤击打弹性金属片,金属片把A球沿水平方向弹出,同时B球被松开,自由下落,观察到两球同时落地,改变小锤击打的力度,使A球被弹出时的速度不同,两球仍然同时落地,这说明     

(2)乙同学采用如图乙所示的装置,两个相同的末端水平的斜槽轨道M、N分别用于发 射小铁球P、Q,其中N的末端与光滑的水平板相切,两轨道上端分别装有电磁铁C、D.斜槽轨道M到水平板的高度可调,但两轨道始终保持平行,因此小铁球P、Q在轨道出口处的水平速度总是相等的.现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,然后同时切断电源,使两小铁球能以相同的初速度同时从轨道M、N的下端A、B水平射出,实验中能观察到的现象是      .若仅改变轨道M的高度(两轨道仍然保持平行),重复上述实验,仍能观察到相同的现象,这是因为     

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(3)丙同学采用频闪照相法拍摄到如图丙所示的“小球做平抛运动”的照片,图丙中每个小方格代表的正方形边长L=1.25cm.由图丙可求得拍摄时曝光时间间隔t=      s,该小球平抛运动的初速度大小v0=      m/s(取g=10m/s2).

 

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为了测量木块与木板间动摩擦因数μ,某小组使用位移传感器设计了如图甲所示实验装置,让木块从倾斜木板上一点A由静止释放,位移传感器可以测出木块到传感器的距离.位移传感器连接计算机,描绘出滑块相对传感器的位移x随时间t变化规律如图乙所示.

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(1)根据上述图线,计算0.4s时木块的速度v=      m/s,木块加速度a=      m/s2

(2)为了测定动摩擦因数μ,还需要测量的量是      ;(已知当地的重力加速度g)

 

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