有人想水平地夹住一叠书,他用手在这叠书的两端施加的水平压力F=200N,如图所示,如每本书的质量为1.0kg,手与书之间的可以达到的最大摩擦力是80N,书与书之间的可以达到的最大的摩擦力为60N,则此人最多能夹住多少本书(g取10m/s2)()F FA. 20B. 16C. 14D. 12
有人想水平地夹住一叠书,他用手在这叠书的两端施加的水平压力

A.
B.
C.
D.
题目解答
答案
先将所有的书
再考虑除最外侧两本书
再考虑除最外侧四本书
由①②③
故选C.
解析
考查要点:本题主要考查静摩擦力的平衡条件及分层受力分析能力。
解题核心思路:
- 分层分析:将书堆分为最外层(受手的摩擦力)和内部层(受书与书的摩擦力),分别计算各层能承受的最大重量。
- 逐层约束:通过建立各层的静摩擦力平衡方程,找出最严格的限制条件,确定最大书本数。
破题关键点:
- 最外层两本书的摩擦力由手与书的接触面提供,总最大摩擦力为$2 \times 80\ \text{N}$。
- 内部书本的摩擦力由书与书的接触面提供,总最大摩擦力为$2 \times 60\ \text{N}$。
- 逐层递推:需保证每一层的摩擦力总和不小于对应书本的总重量。
整体受力分析
设共有$n$本书,总重量为$n \cdot m \cdot g = 10n\ \text{N}$。
-
最外层两本书:
手与书的摩擦力总和为$2 \times 80\ \text{N} = 160\ \text{N}$,需满足:
$160 \geq 10n \implies n \leq 16.$ -
除去最外层两本后的$n-2$本书:
书与书的摩擦力总和为$2 \times 60\ \text{N} = 120\ \text{N}$,需满足:
$120 \geq 10(n-2) \implies n-2 \leq 12 \implies n \leq 14.$ -
进一步除去两本(共$n-4$本):
同理,摩擦力仍为$120\ \text{N}$,但此时方程为:
$120 \geq 10(n-4) \implies n-4 \leq 12 \implies n \leq 16.$
此时约束条件宽松于$n \leq 14$,故无需考虑。
综合所有约束,最严格的条件为$n \leq 14$,因此最多可夹$14$本书。