图6
14.物体静止在一水平面上,它的质量为m,物体与水平面之间的动摩擦因数为μ.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.现用平行于水平面的力F拉物体,得到加速度a和拉力F的关系图象如图6所示.
(1)根据图象可以求出物体的质量m.王敏同学分析的过程是:从图象中得到F=12 N时,物体的加速度a=4 m/s2,根据牛顿第二定律F=ma,求得质量m=3 kg.
请判断王敏同学的分析过程是否正确,并分析原因,最后给出正确的结果.
(2)根据图象计算物体与水平面之间的动摩擦因数μ的数值(g=10 m/s2).
答案 (1)见解析 (2)0.2
解析 (1)王敏同学的分析和解答是错误的,王敏错在把水平力F当做合力.
正确的求解过程是:由图象可知,物体在水平方向受拉力F=12 N时,物体的加速度a=4 m/s2,摩擦力的大小Ff=4 N
由牛顿第二定律F合=ma
故m== kg=2 kg.
(2)因为Ff=4 N,Ff=μFN,FN=mg=20 N
所以μ==0.2.
15.2008年1月份,突如其来的大雪使南方部分省市的电力供应、交通运输陷入瘫痪,给老百姓的衣、食、住、行带来了极大的不便,甚至危及生命安全.在冰雪覆盖的路面上,车辆遇紧急情况刹车时,车轮会抱死而"打滑".如图7所示,假设某汽车以10 m/s的速度行驶至一斜坡的顶端A时,突然发现坡底前方有一行人正以2 m/s的速度同向匀速行驶,司机立即刹车,但因冰雪路面太滑,汽车仍沿斜坡滑下.已知斜坡高AB=3 m,长AC=5 m,司机刹车时行人距坡底C点距离CE=6 m,从厂家的技术手册中查得该车轮胎与冰雪路面的动摩擦因数约为0.5,试分析此种情况下,行人是否有危险.
图7
答案 有危险
解析 由牛顿第二定律知,汽车在斜坡上滑下时的加速度
a1==gsin θ-μgcos θ①
由数学知识知:sin θ=,cos θ=②
故由①②得:a1=2 m/s2
汽车在水平冰雪路面上的加速度a2=μg=5 m/s2
汽车到达坡底C时0的速度满足v-v=2a1xAC
解得vC= m/s