Question

17．如圖所示，一質(zhì)量不計(jì)的彈簧原長(zhǎng)L₀=8cm，一端固定在質(zhì)量m=2kg的物體上，另一端施一水平拉力F．已知彈簧的勁度系數(shù)為100N/m，（設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，取g=10m/s²）
（1）若將彈簧從原長(zhǎng)緩慢拉長(zhǎng)至L₁=11cm時(shí)，物體仍未被拉動(dòng)，物體所受的摩擦力大小為多少？
（2）若將彈簧從原長(zhǎng)緩慢拉長(zhǎng)至L₂=12cm時(shí)，物體恰好被拉動(dòng)，則物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是多少？
（3）若將彈簧從原長(zhǎng)緩慢拉長(zhǎng)至L₃=13cm時(shí)，物體所受到的摩擦力大小為多少？

Answer 1

分析 （1）若將彈簧拉長(zhǎng)至11cm時(shí)（物體在滑動(dòng)過(guò)程中），物體所受的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，由公式f=μN(yùn)與胡克定律，即可求解；
（2）物體恰好被拉動(dòng)時(shí)，物體與地面間的靜摩擦力達(dá)到最大值．由摩擦力公式和平衡條件求出彈簧的拉力，根據(jù)胡克定律求出彈簧的勁度系數(shù)．
（3）物體靜止時(shí)，若將彈簧拉長(zhǎng)至13cm，物體不能被拉動(dòng)，物體所受到的摩擦力為靜摩擦力，由平衡條件求出其大�。�

解答 解：
（1）由于物體未被拉動(dòng)
根據(jù)受力平衡，則有：f₁=F₁                                    
依據(jù)胡克定律，則有F₁=kx₁=k（L₁-L₀）                             
代入數(shù)據(jù)解得 f₁=3N                                   
（2）由于物體恰好被拉動(dòng)
由平衡條件，f₂=F₂
由胡克定律，則有：F₂=kx₂=k（L₂-L₀）                                     
因f₂=μmg                                             
代入數(shù)據(jù)解得 μ=0.2                                    
（3）胡克定律，則有：F₃=kx₃=k（L₃-L₀）                           
因：F₃＞f₂                                              
解得：f₃=f₂=4N                                      
答：（1）若將彈簧從原長(zhǎng)緩慢拉長(zhǎng)至L₁=11cm時(shí)，物體仍未被拉動(dòng)，物體所受的摩擦力大小為3N；
（2）若將彈簧從原長(zhǎng)緩慢拉長(zhǎng)至L₂=12cm時(shí)，物體恰好被拉動(dòng)，則物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.2；
（3）若將彈簧從原長(zhǎng)緩慢拉長(zhǎng)至L₃=13cm時(shí)，物體所受到的摩擦力大小為4N．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于摩擦力問(wèn)題，首先要根據(jù)物體的受力情況，判斷物體的狀態(tài)，確定是何種摩擦力，再選擇解題方法．靜摩擦力由平衡條件求解，而滑動(dòng)摩擦力可由公式或平衡條件求解．