2019高考物理二輪復(fù)習(xí)高分突破訓(xùn)練：專項(xiàng)1 模型4 板塊模型 含解析

1、祝學(xué)子學(xué)業(yè)有成，取得好成績(jī)模型4板塊模型(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第90頁(yè)）模型統(tǒng)計(jì)真題模型考查角度真題模型考查角度(2017全國(guó)卷 t25）牛頓第二定律、勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律、物塊與木板相對(duì)運(yùn)動(dòng)等綜合應(yīng)用的“板塊模型”（2015全國(guó)卷 t25）牛頓運(yùn)動(dòng)定律、物塊與木板相對(duì)運(yùn)動(dòng)及功能關(guān)系等綜合應(yīng)用的“板塊模型”（2015全國(guó)卷 t25)利用圖象求物塊的加速度、碰撞前后木板運(yùn)動(dòng)及物塊恰好沒(méi)有離開(kāi)木板的臨界條件和二者的相對(duì)位移及功能關(guān)系等綜合應(yīng)用的“板塊模型”（2013全國(guó)卷 t25）從v。t圖象分析運(yùn)動(dòng)情況、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、摩擦力及兩者共速以后的運(yùn)動(dòng)情況等綜合應(yīng)用的“板塊模型”模型解讀1板塊模型的特點(diǎn)板塊模型一直以

2、來(lái)都是高考考查的熱點(diǎn)，板塊模型問(wèn)題，至少涉及兩個(gè)物體，一般包括多個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，板塊間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)準(zhǔn)確求出各物體在各個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度(注意兩過(guò)程的連接處加速度可能突變），找出物體之間的位移(路程)關(guān)系或速度關(guān)系是解題的突破口，求解中應(yīng)注意速度是聯(lián)系兩個(gè)過(guò)程的紐帶,每一個(gè)過(guò)程的末速度是下一個(gè)過(guò)程的初速度，問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是物體間的相互作用及相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,應(yīng)根據(jù)題目中的已知信息及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式綜合分析，分段分步列式求解2板塊模型的求解問(wèn)題(1）相互作用、動(dòng)摩擦因數(shù)（2)木板對(duì)地的位移（3)物塊對(duì)地的位移(4)物塊對(duì)木板的相對(duì)位移(5)摩擦生熱，能量轉(zhuǎn)化3板塊模型的解題關(guān)鍵解決板塊模型問(wèn)題，不同的階段要分

3、析受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的變化，抓住兩者存在相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件是兩者間的摩擦力為最大靜摩擦力,靜摩擦力不但方向可變，而且大小也會(huì)在一定范圍內(nèi)變化，明確板塊達(dá)到共同速度時(shí)各物理量關(guān)系是此類題目的突破點(diǎn)：（1）板塊達(dá)到共同速度以后,摩擦力要發(fā)生轉(zhuǎn)變，一種情況是板塊間滑動(dòng)摩擦力轉(zhuǎn)變?yōu)殪o摩擦力；另一種情況是板塊間的滑動(dòng)摩擦力方向發(fā)生變化(2）板塊達(dá)到共同速度時(shí)恰好對(duì)應(yīng)物塊不脫離木板時(shí)板具有的最小長(zhǎng)度，也就是物塊在木板上相對(duì)于板的最大位移（3）分析受力，求解加速度，畫(huà)運(yùn)動(dòng)情境圖尋找位移關(guān)系,可借助v。t圖象模型突破考向1有外力作用的板塊問(wèn)題典例1如圖1所示，質(zhì)量為m的木板(足夠長(zhǎng)）置于光滑水平面上，質(zhì)量為m

4、的木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.開(kāi)始時(shí)木板和木塊均靜止,某時(shí)刻起，一恒定的水平外力f作用在木板上,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則木塊和木板各自運(yùn)動(dòng)的加速度am、am的大小分別為多少？圖1【解析】若兩物體相對(duì)靜止一起向右做勻加速運(yùn)動(dòng)對(duì)整體，根據(jù)牛頓第二定律有f(mm)a則木塊與木板間的摩擦力fmammg,即0f（mm）g此時(shí)amam當(dāng)f(mm）g時(shí)，兩物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)木板，根據(jù)牛頓第二定律有mgmam,解得amg對(duì)木塊，根據(jù)牛頓第二定律有fmgmam，解得am綜上所述，若0f（mm)g，則amam若f(mm)g,則amg，am.【答案】若0f（mm）g，則amam；若f(mm)g，則amg，a

5、m跟蹤訓(xùn)練(1)若將典例1中的水平外力f作用在木塊上，其他條件不變，則木塊和木板各自運(yùn)動(dòng)的加速度am、am的大小分別為多少？【解析】若0fmg，則amam；若fmg，則am，am.（2)若將典例1中的木板置于粗糙水平面上,且木板與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2,木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為1,其他條件不變，則木塊和木板各自運(yùn)動(dòng)的加速度am、am的大小分別為多少？【解析】若0f2(mm)g，木塊和木板的加速度均為零；若2(mm)gf2(mm)g1（mm)g，則amam;若f2(mm)g1（mm）g，則am1g，am.考向2水平面上具有初始速度的板塊模型典例2如圖2所示,質(zhì)量為m的小車靜止在光滑的水平面上

6、，車長(zhǎng)為l，現(xiàn)有質(zhì)量為m、可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊，以水平向右的初速度v0從小車最左端滑上小車，物塊與車面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度為g,求：（1）物塊在車面上滑行的時(shí)間t;（2)要使物塊不從小車最右端滑出，物塊滑上小車最左端的初速度v0應(yīng)滿足的條件圖2【解析】（1)假設(shè)小車足夠長(zhǎng),物塊以水平向左的加速度a1g做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，而小車以水平向右的加速度a2做勻加速直線運(yùn)動(dòng),最終兩物體以相同的速度v一起向右做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有mv0(mm)v設(shè)物塊在小車上滑行的距離為s，根據(jù)能量守恒定律有mgsmv(mm)v2聯(lián)立解得s若ls，則物塊最終與小車一起以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有va2t

7、，聯(lián)立解得t若ls，則物塊一直以水平向左的加速度a1g做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，直到從小車最右端滑離小車,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有x1v0ta1t2，x2a2t2，x1x2l聯(lián)立以上幾式解得t.（2)要保證物塊不從小車最右端滑離,物塊滑上小車最左端的最大初速度vmax應(yīng)滿足：物塊恰好到達(dá)小車最右端時(shí)兩者共速根據(jù)動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律有mvmax(mm）v，mglmv（mm）v2，聯(lián)立解得vmax即要使物塊不從小車最右端滑出，物塊滑上小車最左端的初速度v0應(yīng)滿足的條件為v0。答案：見(jiàn)解析如圖所示，光滑水平地面上有一質(zhì)量為m2的滑板，滑板最左端放有一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m1（m1m2)的物塊，滑板與物塊之間的

8、動(dòng)摩擦因數(shù)為，二者以相同的初速度v0一起向右運(yùn)動(dòng),滑板與豎直墻碰撞時(shí)間極短，且沒(méi)有機(jī)械能損失，重力加速度為g,為保證物塊不從滑板上滑落,滑板的長(zhǎng)度l至少為多少?【解析】(1)若m2m1，滑板與豎直墻碰撞后, 以原速反彈,總動(dòng)量向左,當(dāng)二者達(dá)到相同速度后一起向左做勻速運(yùn)動(dòng),物塊在滑板上滑動(dòng)的距離最大，設(shè)為l1。根據(jù)動(dòng)量守恒定律有（m2m1）v0（m2m1)v1，v1為物塊與滑板碰撞后速度相同時(shí)的速度大小根據(jù)能量守恒定律有m1gl1(m2m1）v(m2m1）v聯(lián)立解得l1。(2）若m2m1，滑板與豎直墻碰撞后，以原速反彈，總動(dòng)量向右,當(dāng)二者達(dá)到相同速度后一起向右運(yùn)動(dòng)，再次與墻相碰，重復(fù)之前的運(yùn)動(dòng)，

9、但兩者共速時(shí)的速度越來(lái)越小最終，滑板靜止在豎直墻處，此過(guò)程物塊一直相對(duì)滑板向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑板(包括滑板上的物塊)最終靜止時(shí),物塊在滑板上滑動(dòng)的距離最大，設(shè)為l2.根據(jù)能量守恒定律有m1gl2（m2m1)v,解得l2所以l2l10,即l1l2，故滑板的長(zhǎng)度至少為ll2。答案：考向3傳送帶模型典例3(2018赤峰4月模擬）如圖3所示,一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊，質(zhì)量為m1 kg，從光滑四分之一圓弧軌道頂端由靜止滑下，到達(dá)底端時(shí)恰好進(jìn)入與圓弧軌道底端相切的水平傳送帶，傳送帶由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)著勻速逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，速度大小為v3 m/s.已知圓弧軌道半徑r0。45 m，物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0。1，兩皮帶輪之間的

10、距離為l4 m，物塊滑到圓弧軌道底端時(shí)對(duì)軌道的作用力為f,物塊與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量為q。重力加速度取g10 m/s2。下列說(shuō)法正確的是（）圖3af10 nbf20 ncq10 j dq4 jc物塊滑到圓弧軌道底端的過(guò)程中,由機(jī)械能守恒：mgrmv，解得：v03 m/s,在軌道的底端，由牛頓第二定律得：fmgm,代入數(shù)據(jù)解得f30 n，故a、b錯(cuò)誤；物塊滑上傳送帶將做勻減速運(yùn)動(dòng),設(shè)勻減速運(yùn)動(dòng)的最大距離為sm，加速度大小為a,由牛頓第二定律得:mgma，解得a1 m/s2,可得:smm4。5 m,因?yàn)閮善л喼g的距離為l4 m，所以物塊將從傳送帶的右端離開(kāi)傳送帶設(shè)物塊在傳送帶上滑行時(shí)間為t,則有：lv0tat2,解得：t2 s，在t2 s時(shí)間內(nèi)傳送帶的位移大小為xvt23 m6 m,物塊相對(duì)于傳送帶的位移為xxl10 m，熱量qmgx10 j，所以c正確，d錯(cuò)誤（2018甘肅天水一模)如圖所示，繃緊的水平傳送帶始終以恒定速率v1運(yùn)行初速度大小為v2的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平地面上的a處滑上傳送帶若從小物塊滑上傳送帶開(kāi)始計(jì)時(shí),小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的vt圖象(以地面為參考系）如圖乙所示已知v2v1，則()甲乙at2時(shí)刻，小物塊離a處的距離達(dá)到最大bt2時(shí)刻，小物塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的距離最大c0t2時(shí)間內(nèi)，小物塊受到的