如图甲所示,水平平台的右端安装有轻质滑轮,质量为M=2.5kg的物块A

如图甲所示,水平平台的右端安装有轻质滑轮,质量为M=2.5kg的物块A放在与滑轮相距l的平台上,现有一轻绳跨过定滑轮,左端与物块连接,右端挂质量为m=0.5kg的小球B,绳拉直时用手托住小球使其在距地面h高处静止,绳与滑轮间的摩擦不计,重力加速度为gg10 m/s2设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.

(1) 某探究小组欲用上述装置测量物块与平台间的动摩擦因数。放开小球,系统运动,该小组对小球匀加速下落过程拍得同一底片上多次曝光的照片如图(乙)所示,拍摄时每隔1s曝光一次,若小球直径为20cm求物块A与平台间的动摩擦因数μ

 (2)设小球着地后立即停止运动,已知l=3.0m要使物块A不撞到定滑轮,求小球下落的最大高度h(假设小球距地面足够高,计算结果保留四位有效数字)

答案

解(1对照片分析知s1=60cms2=100cm

                     (2)

          1分)

以小球B为研究对象,受力如图所示,由牛顿第二定律

可知:                         1分)

作出物块A的受力图如图所示,在水平方向,由牛顿第二定律

可得:            1分)

                    

联立③④⑤⑥式得      1分)

代入Mmga的数值,解得       1分)

2)对小球A:小球做初速度为零,加速度为a的匀加速直线运动,落地时速度为v,由运动学公式有:            1分)

对物块AB从开始下落到着地,A也运动了h,随后在摩擦力作用下做匀减速直线运动,由牛顿第二定律,有:              1分)

要使物块不撞到定滑轮,则应满足   1分)

比较⑧⑩两式,可得    2分)代入数值,解得        1分)

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