Question

11．如圖所示，木板OA可繞軸O在豎直平面內轉動，某研究小組利用此裝置探索物塊在方向始終平行于木板向上、大小為F=8N的力作用下加速度與傾角的關系．已知物塊的質量m=1kg，通過DIS實驗，描繪出了如圖（b）所示的加速度大小a與傾角θ的關系圖線（θ＜90°）．若物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為0.2，假定物塊與木板間的最大靜摩擦力始終等于滑動摩擦力，g取10m/s²．則下列說法中正確的是（　�。�

• A． 由圖象可知木板與水平面的夾角處于θ₁和θ₂之間時，物塊所受摩擦力一定為零
• B． 由圖象可知木板與水平面的夾角大于θ₂時，物塊所受摩擦力不一定沿木板向上
• C． 根據(jù)題意可以計算得出物塊加速度a₀的大小為6m/s²
• D． 根據(jù)題意可以計算當θ=45°時，物塊所受摩擦力為F_f=μmgcos 45°=$\sqrt{2}$N

Answer 1

分析 （1）當摩擦力沿斜面向下且加速度為零時木板傾角為θ₁，當摩擦力沿斜面向上且加速度為零時木板傾角為θ₂，當斜面傾角在θ₁和θ₂之間時，物塊處于靜止狀態(tài)；
（2）圖線與縱坐標交點處的橫坐標為0，即木板水平放置，此時對應的加速度為a₀，分析此時物塊的受力根據(jù)牛頓第二定律求出對應的加速度即可；
（3）當θ=45°時，先判斷物塊的運動狀態(tài)，再分析物塊受到的是靜摩擦力還是滑動摩擦力即可．

解答 解：A、根據(jù)圖象可知，當斜面傾角為θ₁時，摩擦力沿斜面向下，當斜面傾角為θ₂時，摩擦力沿斜面向上，則夾角大于θ₂時，物塊所受摩擦力一定沿木板向上；當斜面傾角在θ₁和θ₂之間時，物塊處于靜止狀態(tài)，但摩擦力不一定為零，故A錯誤，B錯誤；
C、當θ=0°時，木板水平放置，物塊在水平方向受到拉力F和滑動摩擦力f作用，已知F=8N，滑動摩擦力f=μN=μmg，
所以根據(jù)牛頓第二定律物塊產生的加速度：a₀=$\frac{F-μmg}{m}$=6m/s²，故C正確；
D、當θ=45°時，重力沿斜面的分量F₁=mgsin45°=10×$\frac{\sqrt{2}}{2}$＜8N，
最大靜摩擦力f_m=μmgcos45°=$\sqrt{2}$N，因為8-5$\sqrt{2}$＜$\sqrt{2}$N，所以此時物塊處于靜止狀態(tài)，受到靜摩擦力，則f=8-5$\sqrt{2}$N，故D錯誤．
故選：C

點評 本題主要考查了牛頓第二定律及運動學基本公式的直接應用，要求同學們能根據(jù)圖象得出有效信息，難度適中．