1.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的木块间用一不可伸长的轻绳相连,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2 m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. B. C. D.3μmg
【解析】选B。当绳中拉力最大时,木块要相对滑动,设绳中拉力为T,对右侧的m,根据牛顿第二定律有:μmg-T=ma,对左侧整体有:T=3ma,联立解得:T=,A、C、D错误,B正确。
2.倾角为37°的光滑固定斜面上,有两个用轻质弹簧连接的质量均为1 kg 的小球A、B,在如图所示的水平向左的推力F作用下,一起沿斜面以4 m/s2的加速度向上做匀加速运动。已知弹簧的原长为20 cm,劲度系数为200 N/m,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10 m/s2。此时弹簧的长度l和推力F的大小分别为( )
A.0.25 m,25 N B.0.15 m,25 N
C.0.25 m,12.5 N D.0.15 m,12.5 N
【解析】选A。
以整体为研究对象,受力分析如图,根据牛顿第二定律,沿斜面方向有:Fcos37°-2mgsin37°=2ma,代入数据解得 F=25 N,以A为研究对象,根据牛顿第二定律和胡克定律沿斜面方向有:k(l-l0)-mgsin37°=ma,其中,l0=20 cm=0.2 m,k=200 N/m,m=1 kg,代入数据解得l=0.25 m,故A正确,B、C、D错误。
3.如图所示,质量为4 kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上,质量为1 kg的物体B用细线悬挂在天花板上,B与A刚好接触但不挤压,现将细线剪断,则剪断后瞬间,(g取10 m/s2)下列结果正确的是( )
A.A加速度的大小为2.5 m/s2
B.B加速度的大小为10 m/s2
C.弹簧的弹力大小为50 N
D.A、B间相互作用力的大小为8 N
【解析】选D。物体A、B接触但不挤压,剪断细线前,对A由平衡条件得,弹簧的弹力:F0=mAg=4×10 N=40 N,由于弹簧的弹力不能突变,剪断细线瞬间弹力大小仍为40 N;剪断细线后,A、B一起向下加速运动,对系统,由牛顿第二定律得:(mA+mB)g-F0=(mA+mB)a,解得:a=2 m/s2,故A、B、C错误;对物体B,由牛顿第二定律得:mBg-F=mBa,解得:F=8 N,则A、B间的作用力为8 N,故D正确。