(12分)一般教室门上都安装一种暗锁,这种暗锁由外壳A、骨架B、弹簧C(劲度系数为k)、锁舌D(倾斜角θ=45°)、锁槽E,以及连杆、锁头等部件组成,如图甲所示。设锁舌D的侧面与外壳

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

(12分)一般教室门上都安装一种暗锁,这种暗锁由外壳A、骨架B、弹簧C(劲度系数为k)、锁舌D(倾斜角θ=45°)、锁槽E,以及连杆、锁头等部件组成,如图甲所示。设锁舌D的侧面与外壳A和锁槽E之间的摩擦因数均为μ,最大静摩擦力fm由fm=μN(N为正压力)求得。有一次放学后,当某同学准备关门时,无论用多大的力,也不能将门关上(这种现象称为自锁),此刻暗锁所处的状态的俯视图如图乙所示,P为锁舌D与锁槽E之间的接触点,弹簧由于被压缩而缩短了x。
(1)求此时(自锁时)锁舌D与锁槽E之间的正压力的大小?
(2)无论用多大的力拉门,暗锁仍然能够保持自锁状态,则μ至少要多大?

◎ 答案

(1)   (2)0.41

◎ 解析

(1)设锁舌D的下表面所受到的最大静摩擦力为,其方向向右。(如图所示)
设锁舌D受到锁槽E的最大静摩擦力为,正压力为N,下表面的正压力为F,弹力为kx,由平衡条件:
     (2分)
         (2分)
又 ;    (2分)
联解上述方程得:  (2分)

(2)令N趋向于无穷大,则有:
(2分)
解得:   (2分)
本题考查对牛顿第二定律的应用,锁舌D的下表面所受到的最大静摩擦力为作用,锁舌D受到锁槽E的最大静摩擦力,以锁舌为研究对象分析受力情况,建立直角坐标系后把力进行分解,由水平和竖直方向受力平衡可求得正压力大小,当N趋向于无穷大,则有,从而求得动摩擦因数的大小

◎ 知识点

    专家分析,试题“(12分)一般教室门上都安装一种暗锁,这种暗锁由外壳A、骨架B、弹簧C(劲度系数为k)、锁舌D(倾斜角θ=45°)、锁槽E,以及连杆、锁头等部件组成,如图甲所示。设锁舌D的侧面与外壳…”主要考查了你对  【牛顿第二定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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