高中物理板块模型经典题目和答案.docx

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高中物理板块模型经典题目和答案

2.如图，在光滑水平面上有一质量为m的足够长的木板，其上叠放一质量为m的木块。

假定木块和木板之间

的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。

现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt（k是常数），木板和木块加

速度的大小分别为aι和a2,下列反映aι和a2变化的图线中正确的是（）

3•如图所示，A、B两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动，运动过

程中B受到的摩擦力

A方向向左，大小不变B.方向向左，逐渐减小

C方向向右，大小不变D.方向向右，逐渐减小

例1.一小圆盘静止在桌布上，位于一方桌的水平桌面的中央.桌布的一边与桌的AB边重合，如图.已知盘

与桌布间的动摩擦因数为J1,盘与桌面间的动摩擦因数为J2.现突然以恒定加速度a将桌布抽离桌面，加速度方向是水平的且垂直于AB边.若圆盘最后未从桌面掉下，则加速度a满足的条件是什么？

（以g表示重

10.如图所示，一足够长的木板静止在光滑水平面上，一物块静止在木板上，木板和物块间有摩擦。

现用水平

力向右拉木板，当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时，撤掉拉力，此后木板和物块相对于水平

面的运动情况为（）

A.

物块先向左运动，再向右运动

B.物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动

C.木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动

D木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零

14.质量为m=1.0kg的小滑块（可视为质点）放在质量为m=3.0kg的长木板的右端，木板上表面光滑，木板与地面

如图3-12所示,为使小滑块不掉下木板

试求：

（g取10m∕s12）

之间的动摩擦因数为μ=0.2,木板长L=1.0m开始时两者都处于静止状态，现对木板施加水平向右的恒力F=12N,

（1）水平恒力F作用的最长时间

（2）水平恒力F做功的最大值.

10•如图9所示，一足够长的木板静止在光滑水平面上，一物块静止在木板上，木板和物块间有摩擦•现用

水平力向右拉木板，当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时，撤掉拉力，此后木板和物块相对于

水平面的运动情况为

A.物块先向左运动，再向右运动

B.物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动C.木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动

D.木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零

17.

m

a

m为0.5kg,物体与小车间的

如图18所示，小车质量M为2.0kg,与水平地面阻力忽略不计，物体质量动摩擦因数为0.3,则：

图18

（1）小车在外力作用下以1.2m/s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

.2

速度，取g=10m/s,求：

17.如图所示，质量为mτ=Ikg，长为L=2.7m的平板车，其上表面距离水平地面的咼度为h=0.2m，以速度

VG=4m∕s向右做匀速直线运动，AB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）,

L2

PB=3.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∕s2.

（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？

⑵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T汕汕沖沖沖汕爲稳

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m2m的物块A和木板B,AB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

1

L（认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力），

变式1例1中若拉力F作用在A上呢？

如图2所示。

使A、B以同一加速度运动，求拉力F的最大值。

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n=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）

C施加一个水平向右的恒

C瞬间速度不变，但A、B并

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=6n,

在A的最左端静止着一个质量为M=2kg的小滑块C,AB与C之间的动摩擦因数为μ1=0.2,AB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

力F=4N,A和C开始运动，经过一段时间AB相碰，碰后立刻达到共同速度,

不粘连，求：

经过时间t=10s时A、BC的速度分别为多少？

（已知重力加速度g=10m∕s2）

Il-…，在

练习2如图5所示，质量M=Ikg的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数

木板的左端放置一个质量n=1kg、大小可以忽略的铁块，铁块与木板间的动摩擦因数,取g=10m∕s2,

试求：

L

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

kt

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。

木块和木板相对

m1+m2

运动时，a1=地g恒定不变，a2=里•-勺。

所以正确答案是A

m1m2

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=L（mAmB）g=（mAmB）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=^Ba=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。

X1X2

桌布

F1=」1mg作用，做初速

F2=」2mg作用，做匀减速直

a1,则根据牛顿运动定律有

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

JImg=ma.

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J2mg=ma°

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,

贝U有'Vr—2a1X1,V1—2a?

X2,

盘没有从桌面上掉下的条件是X^--X1,

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

X1Ja1t2

121，

2

而XX1,

2

B+2k2

由以上各式解得a_—-叫g。

-2

10.答：

BC

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xι,加速度为aι,加速运动的时间为tι;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—μm+M）g=Ma1（1分）

42

解得a1m∕s2（1分）

3

撤力后：

μm+M）g=Ma2（1分）

82

解得a2m/s（1分）

3

为使小滑块不从木板上掉下，应满足X什X2≤L（份）

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）

12142

（2）由上面分析可知，木板在拉力F作用下的最大位移X1a^1mm（1分）

2233

2

可得F做功的最大值W-Fx1=12J=8J.（1分）

3

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:

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

⑵当a=3.5m/s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

2

⑶当a=3m/s时m恰好要滑动.

F=（M+m）a=2.5×3N=7.5N

2

（4）当F=8.5N时，a=3.5m/s

a物体=3m/s2

22

a相对=（3.5—3）m/s=0.5m/s

12由L=2a相对t，得t=2s.

答案：

（1）0.6N

（2）8.5N（3）7.5N（4）2S

16.［答案］

（1）20N

（2）4m∕s

［解析］

（1）木板与地面间压力大小等于（M+mg①

故木板所受摩擦力Ff=μ（M+mg=20N②

Ff2

v2—0=2ax得

⑵木板的加速度a=Ml=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=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

F2

a=一=5m/s

m

平板车速度减为零时，向右的位移

V22L

S0==1.6m<==1.8m

2a3

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

所以，小球从放到平板车上开始至落到地面所用的时间

1=11+12=2.0s

⑵小球落地瞬间，平板车的速度V2=V1+a12

解得V2=6m/s,方向向左

13.［答案］

（1）F>20N

（2）2s

［解析］

（1）小滑块与木块间的滑动摩擦力

FμμFN^μmg

小滑块在滑动摩擦力Fμ作用下向右做匀加速运动的加速度

FμJI,2

a1=扁=μg=4m/s.

F—F

木板在拉力F和滑动摩擦力Fμ作用下向右做匀加速运动的加速度a2=M,使m能从A上滑落的条件为a2>a1,

即需>Fm，解得F>μ（M÷m）g=20N.

⑵设m在M上面滑行的时间为t,恒力F=22.8N,木板的加速度a2=F—^=4.7m∕s2,小滑块在时间t内运

12一12

动位移S1=2a1t,木板在时间t内运动的位移S2=,又S2—S1=L,解得t=2s.

18.【解析】

（1）m与m'相对滑动过程中

si—s2=L/2③

2

V=2aiS2⑤

如果板与桌面有摩擦，因为m与桌面的动摩擦因数越大，m'越易从右端滑下，所以当m'滑到m右端两者

对m有:

ma2=m'gμ—（m'

+m）gμ⑥

刚好共速时该动摩擦因数最小，设为μ

V,

2t'=S2

v2=2a2S2'

对m'有:

vt'=Si

S1'—S2'

联立解得:

mv2

2（m'+m）gL

所以桌面与板间的动摩擦因数

mv2

μ≥2（m'+m）gL

例1分析：

为防止运动过程中

A落后于B（A不受拉力F的直接作用，靠A、B间的静摩擦力加速），

起加速的最大加速度由A决定。

解答：

物块A能获得的最大加速度为：

…

•••AB一起加速运动时，拉力F的最大值为:

氏二伽+2阀術二-μmg

代=（ffi+2ffl）¾≈3∕wg

变式1解答：

木板B能获得的最大加速度为：

。

∙∙∙AB—起加速运动时，拉力F的最大值为:

V共=aιt1=vo+a2t1

设AB一起加速运动时，拉力F的最大值为Fm,则:

民-二#（炖+2初g二3^⅞¾=

6解得：

4

例2解答：

物体放上后先加速：

aι=μg=2m∕s2

∩,i2

a2S

此时小车的加速度为：

'3：

当小车与物体达到共同速度时：

解得：

tι=1s，V共=2m∕s

二0,8刑∕/λ∕z⅛

以后物体与小车相对静止:

（•.•出门叫，物体不会落后于小车）

而A能获得的最大加速度为:

设经时间t2,C从A右端滑下：

Vlt2—V2t2=L

∙t2=l.5s

2

在AC滑行6m的过程中：

1

—2θ]S

∙V1=2m∕s

A、B相碰过程，由动量守恒定律可得：

mv=2mv∙V2=1m∕s

F-

=0

此后AC相对滑动：

M

故C匀速运动；

如馆-∕⅛（M+2用）g

aAB；

2^2

=0

故AB也匀速运动。

tx=-=6S

aι

∙假设成立

然后AB分离，A减速运动直至停止：

aA=μ2g=lm∕s2，向左

%

-l.+'-^∖LI亠，故t=10s时，Va=O.

C在B上继续滑动，且C匀速、B加速：

aB=ao=1m∕s2设经时间t4,CB速度相等：

¾=v2+⅛.∙.t4=1s

∆ff=v1i4_号+旳（=0,5?

W

此过程中，CB的相对位移为：

_,故C没有从B的右端滑下。

然后C.B一起加速，加速度为aι,加速的时间为：

'11rI-■7V=Vl+a^s=2.5mls

故t=10s时，AB、C的速度分别为0,2.5m∕s,2.5m∕s.

练习2（解答略）答案如下：

（1）t=1s

（2）①当工+"宀=N时，AB相对静止且对地静止，f2=F;

∕2=-+1

2当2N

3当F>6N时，AB发生相对滑动，一T-N.

画出f2随拉力F大小变化的图象如图7所示。

（1）木板所受摩擦力的大小；