高中物理板块模型经典题目和答案文档格式.docx
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A.物块先向左运动,再向右运动
17.如图18所示,小车质量M为2.0kg,与水平地面阻力忽略不计,物体质量m为0.5kg,物体与小车间的动摩擦因数为0.3,则:
(1)小车在外力作用下以1.2m/s2的加速度向右运动时,物体受摩擦力多大?
(2)欲使小车产生a=3.5m/s2的加速度,需给小车提供多大的水平推力?
(3)若要使物体m脱离小车,则至少用多大的水平力推小车?
(4)若小车长L=1m,静止小车在8.5N水平推力作用下,物体由车的右端向左滑动,则滑离小车需多长时间?
(物体m看作质点)
16.如图所示,木板长L=1.6m,质量M=4.0kg,上表面光滑,下表面与地面间的动摩擦因数为μ=0.4.质量m=1.0kg的小滑块(视为质点)放在木板的右端,开始时木板与物块均处于静止状态,现给木板以向右的初速度,取g=10m/s,求:
(1)木板所受摩擦力的大小;
(2)使小滑块不从木板上掉下来,木板初速度的最大值.
17.如图所示,质量为m=1kg,长为L=2.7m的平板车,其上表面距离水平地面的高度为h=0.2m,以速度
v0=4m/s向右做匀速直线运动,A、B是其左右两个端点.从某时刻起对平板车施加一个大小为5N的水平向
左的恒力F,并同时将一个小球轻放在平板车上的P点(小球可视为质点,放在P点时相对于地面的速度为零),
PB=.经过一段时间,小球从平板车上脱离后落到地面上.不计所有摩擦力,g取10m/s2.求:
(1)小球从放到平板车上开始至落到地面所用的时间;
(2)小球落地瞬间平板车的速度.
13.如图所示,有一块木板静止在光滑且足够长的水平面上,木板质量M=4kg,长L=1.4m,木板右端放着一个小滑块.小滑块质量为m=1kg,其尺寸远小于L.小滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.4,g=10m/s.
(1)现用恒力F作用于木板M上,为使m能从M上滑落,F的大小范围是多少?
(2)其他条件不变,若恒力F=22.8N且始终作用于M上,最终使m能从M上滑落,m在M上滑动的时间是多少?
18.如图所示,一块质量为m,长为L的均质长木板放在很长的光滑水平桌面上,板的左端有一质量为m′的小物体(可视为质点),物体上连接一根很长的细绳,细绳跨过位于桌边的定滑轮.某人以恒定的速度v向下拉绳,物体最多只能到达板的中点,已知整个过程中板的右端都不会到达桌边定滑轮处.试求:
(1)当物体刚到达木板中点时木板的位移;
(2)若木板与桌面之间有摩擦,为使物体能达到板的右端,板与桌面之间的动摩擦因数应满足什么条件?
例1如图1所示,光滑水平面上放置质量分别为m、2m的物块A和木板B,A、B间的最大静摩擦力为μmg,现用水平拉力F拉B,使A、B以同一加速度运动,求拉力F的最大值。
变式1例1中若拉力F作用在A上呢?
如图2所示。
变式2在变式1的基础上再改为:
B与水平面间的动摩擦因数为使A、B以同一加速度运动,求拉力F的最大值。
(认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力),
例2如图3所示,质量M=8kg的小车放在光滑的水平面上,在小车右端加一水平恒力F,F=8N,当小车速度达到1.5m/s时,在小车的前端轻轻放上一大小不计、质量m=2kg的物体,物体与小车间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长,求物体从放在小车上开始经t=1.5s通过的位移大小。
(g取10m/s)
练习1如图4所示,在水平面上静止着两个质量均为m=1kg、长度均为L=1.5m的木板A和B,A、B间距s=6m,在A的最左端静止着一个质量为M=2kg的小滑块C,A、B与C之间的动摩擦因数为μ1=0.2,A、B与水平地面之间的动摩擦因数为μ2=0.1。
最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力。
现在对C施加一个水平向右的恒力F=4N,A和C开始运动,经过一段时间A、B相碰,碰后立刻达到共同速度,C瞬间速度不变,但A、B并不粘连,求:
经过时间t=10s时A、B、C的速度分别为多少?
(已知重力加速度g=10m/s)
2.解析:
主要考查摩擦力和牛顿第二定律。
木块和木板之间相对静止时,所受的摩擦力为静摩擦力。
在达到最大静摩擦力前,木块和木板以相同加速度运动,根据牛顿第二定律a1?
a2?
kt。
木块和木板相对m1?
m2
运动时,a1?
?
m2g
m1恒定不变,a2?
kt?
g。
所以正确答案是A。
m2
3.【解析】:
考查牛顿运动定律处理连接体问题的基本方法,简单题。
对于多个物体组成的物体系统,若系统内各个物体具有相同的运动状态,应优先选取整体法分析,再采用隔离法求解。
取A、B系统整体分析有f地A=?
(mA?
mB)g?
mB)a,a=μg,B与A具有共同的运动状态,取B为研究对象,由牛顿第二定律有:
fAB=?
mBg?
mBa?
常数,物体B做速度方向向右的匀减速运动,故而加速度方向向左。
例1.本题涉及到圆盘和桌布两种运动,先定性分析清楚两者运动的大致过程,形成清晰的物理情景,再寻找相互间的制约关系,是解决这一问题的基本思路。
桌布从圆盘下抽出的过程中,圆盘的初速度为零,在水平方向上受桌布对它的摩擦力F1=?
1mg作用,做初速为零的匀加速直线运动。
桌布从圆盘下抽出后,圆盘由于受到桌面对它的摩擦力F2=?
2mg作用,做匀减速直线运动。
设圆盘的品质为m,桌长为L,在桌布从圆盘下抽出的过程中,盘的加速度为a1,则根据牛顿运动定律有?
1mg=ma1,
桌布抽出后,盘在桌面上做匀减速运动,以a2表示加速度的大小,有?
2mg=ma2。
设盘刚离开桌布时的速度为v1,移动的距离为x1,离开桌布后在桌面上再运动距离x2后便停下,
22则有v1?
2a2x2,?
2a1x1,v1
盘没有从桌面上掉下的条件是x2?
L?
x1,2
121at,x1?
a1t2,22设桌布从盘下抽出所经历时间为t,在这段时间内桌布移动的距离为x,有x?
而x?
由以上各式解得a?
10.答:
BC?
1?
2?
1g。
?
2
解:
对于物块,由于运动过程中与木板存在相对滑动,且始终相对木板向左运动,因此木板对物块的摩擦力向右,所以物块相对地面向右运动,且速度不断增大,直至相对静止而做匀速直线运动,B正确;
撤掉拉力后,对于木板,由作用力与反作用力可知受到物块给它的向左的摩擦力作用,则木板的速度不断减小,直到二者相对静止,而做匀速运动,C正确;
由于水平面光滑,所以不会停止,D错误。
14.解析:
(1)撤力前木板加速,设加速过程的位移为x1,加速度为a1,加速运动的时间为t1;
撤力后木板减速,设减速
过程的位移为x2,加速度为a2,减速运动的时间为t2.由牛顿第二定律得撤力前:
F-μ(m+M)g=Ma1(1分)解得a1?
4m/s2(1分)3
撤力后:
μ(m+M)g=Ma2(1分)解得a2?
8m/s2(1分)3
1122x1?
a1t1,x2?
a2t2(1分)22
为使小滑块不从木板上掉下,应满足x1+x2≤L(1分)
又a1t1=a2t2(1分)
由以上各式可解得t1≤1s
所以水平恒力作用的最长时间为1s.(1分)
(2)由上面分析可知,木板在拉力F作用下的最大位移x1?
可得F做功的最大值W?
Fx1?
12?
答案:
(1)1s
(2)8J
10.解析:
物块相对于木板滑动,说明物块的加速度小于木板的加速度,撤掉拉力后木板向右的速度大于物块向右的速度,所以它们之间存在滑动摩擦力,使木块向右加速,木板向右减速,直至达到向右相同的速度,所以B、C正确.
答案:
BC
17.解析:
(1)m与M间最大静摩擦力F1=μmg=1.5N,当m与M恰好相对滑动时的加速度为:
F1.5F1=mam,am=m/s2=3m/s2,m0.5
则当a=1.2m/s2时,m未相对滑动,
所受摩擦力F=ma=0.5×
1.2N=0.6N
(2)当a=3.5m/s2时,m与M相对滑动,摩擦力Ff=mam=0.5×
3N=1.5N
隔离M有F-Ff=Ma
F=Ff+Ma=1.5N+2.0×
3.5N=8.5N
(3)当a=3m/s2时m恰好要滑动.
F=(M+m)a=2.5×
3N=7.5N
(4)当F=8.5N时,a=3.5m/s2
a物体=3m/s2
a相对=(3.5-3)m/s2=0.5m/s2
1由L=a相对t2,得t=2s.2
(1)0.6N
(2)8.5N(3)7.5N(4)2s
16.[答案]
(1)20N
(2)4m/s11422a1t1?
1m?
m(1分)22332J?
8J.(1分)3
[解析]
(1)木板与地面间压力大小等于(M+m)g①
故木板所受摩擦力Ff=μ(M+m)g=20N②
(2)木板的加速度a==5m/s③
滑块静止不动,只要木板位移小于木板的长度,滑块就不掉下来,根据v0-0=2ax得2FfM2
v0=2ax=4m/s④
即木板初速度的最大值是4m/s.
17.[答案]
(1)2.0s
(2)6m/s,方向向左
[解析]
(1)对平板车施加恒力F后,平板车向右做匀减速直线运动,加速度大小为
Fa==5m/s2m
平板车速度减为零时,向右的位移
v22L0s0==1.6m<
=1.8m2a3
之后,平板车向左匀加速运动,小球从B端落下,此时车向左的速度
v1=?
2a?
s0?
=5m/s?
3?
L
小球从放到平板车上,到脱离平板车所用时间
v1+v0t1==1.8sa
12小球离开平板车后做自由落体运动,设下落时间