高中物理中的滑塊問題含解析

1、高中物理中的滑塊問題1(2010淮陰中學(xué)卷)如圖，在光滑水平面上，放著兩塊長度相同，質(zhì)量分別為M1和M2的木板，在兩木板的左端各放一個大小、形狀、質(zhì)量完全相同的物塊。開始時，各物均靜止，今在兩物體上各作用一水平恒力F1、F2，當(dāng)物塊和木板分離時，兩木板的速度分別為v1和v2，物體和木板間的動摩擦因數(shù)相同，下列說法正確的是 ( BD )F1F2A若F1F2，M1M2，則v1v2B若F1F2，M1M2，則v1v2C若F1F2，M1M2，則v1v2D若F1F2，M1M2，則v1v22如圖所示，長2m，質(zhì)量為1kg的木板靜止在光滑水平面上，一木塊質(zhì)量也為1kg（可視為質(zhì)點(diǎn)），與木板之間的動摩擦因數(shù)為0

2、.2。要使木塊在木板上從左端滑向右端而不至滑落，則木塊初速度的最大值為（ D ）A1m/s B2 m/s C3 m/s D4 m/s3如圖所示，小木塊質(zhì)量m1kg，長木桉質(zhì)量M10kg，木板與地面以及木塊間的動摩擦因數(shù)均為0.5當(dāng)木板從靜止開始受水平向右的恒力F90 N作用時，木塊以初速v04 ms向左滑上木板的右端則為使木塊不滑離木板，木板的長度l至少要多長?4.如圖所示，質(zhì)量M=1.0kg的長木板靜止在光滑水平面上，在長木板的右端放一質(zhì)量m=1.0kg的小滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），小滑塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)=0.20.現(xiàn)用水平橫力F=6.0N向右拉長木板，使小滑塊與長木板發(fā)生相對滑動，經(jīng)過t

3、=1.0s撤去力F.小滑塊在運(yùn)動過程中始終沒有從長木板上掉下.求：MFm（1）撤去力F時小滑塊和長木板的速度個是多大；（2）運(yùn)動中小滑塊距長木板右端的最大距離是多大？（1）.對滑和木板分別利用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式 （2）.最大位移就是在滑塊和木板相對靜止時1s后.沒有拉力.只有相互間的摩擦力滑塊加速度大小均為=2m/s2(方向相反)v1+t2=v2t2 代入數(shù)據(jù) 2+2t2=4-2t2 解得 t2=0.5s 此時2個的速度都是v=3m/s 木塊和木板的位移分別為 5(2010龍巖二中卷)如圖所示，一質(zhì)量M=2.0kg的長木板靜止放在光滑水平面上，在木板的右端放一質(zhì)量m=1.0kg可看作質(zhì)點(diǎn)

4、的小物塊，小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為=0.2.用恒力F向右拉動木板使木板在水平面上做勻加速直線運(yùn)動，經(jīng)過t=1.0s后撤去該恒力，此時小物塊恰好運(yùn)動到距木板右端l=1.0m處。在此后的運(yùn)動中小物塊沒有從木板上掉下來.求： （1）小物塊在加速過程中受到的摩擦力的大小和方向； （2）作用于木板的恒力F的大??； （3）木板的長度至少是多少？解：（1）小物塊受力分析如圖所示，設(shè)它受到的摩擦力大小為f f=0.2×1.0×10N=2N 方向水平向右 （2）設(shè)小物塊的加速度為a1，木板在恒力F作用下做勻加速直線運(yùn)動時的加速度為a2，此過程中小物塊的位移為s1，木板的位移為s2則有：

5、對木板進(jìn)行受力分析，如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律：F-f=Ma2，則F=f+Ma2, 代入數(shù)值得出F=10N。 （3）設(shè)撤去F時小物塊和木板的速度分別為v1和v2，撤去F后，木板與小物塊組成的系統(tǒng)動量守恒，當(dāng)小物塊與木板相對靜止時，它們具有共同速度V共 根據(jù)動量守恒定律得： mv1+Mv2=(m+M) V共 對小物塊：根據(jù)動能定理： 對木板：根據(jù)動能定理：代入數(shù)據(jù)：所以木板的長度至少為L=l+l'=m1.7m ）6如圖所示，一輛M=8kg,長L=2m的平板小車靜止在水平地面上，小車的左端放置一物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))。已知小車高度h=080 m。物塊的質(zhì)量m=10kg，它與小車平板間的動摩擦因

6、數(shù)=020?，F(xiàn)用F=26 N水平向左的恒力拉小車，經(jīng)過一段時間后，物塊與小車分離。不計(jì)小車與地面間的摩擦。取g=10m/s2，求： (1)物塊與小車分離前，小車向左運(yùn)動的最大距離； (2)當(dāng)物塊落地時，物塊與小車右端的水平距離。答案：(1)60m (2)106 m。解：(1) 利用并代入數(shù)據(jù)解得s2=6m(2) 7如圖所示，水平地面上一個質(zhì)量M=40kg、長度L=20m的木板，在F=80 N的水平拉力作用下，以v0=20m/s的速度向右做勻速直線運(yùn)動。某時刻將質(zhì)量m=10 kg的物塊(物塊可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在木板最右端。 (1)若物塊與木板間無摩擦，求物塊離開木板所需的時間； (2)若物塊與木板

7、間有摩擦，且物塊與木板間的動摩擦因數(shù)和木板與地面間的動摩擦因數(shù)相等，求將物塊放在木板上后，經(jīng)過多長時間木板停止運(yùn)動。(結(jié)果保留二位有效數(shù)字)答案：(1)12s(2)40 s解（1） 代入數(shù)據(jù)得：t1.2s(2) 共速時 解得接著一起做勻減速直線運(yùn)動直到速度為零，停止運(yùn)動，總時間f2/N10234564F/N2681012148（2010長沙市一中卷）如圖所示，質(zhì)量M = 1kg的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動摩擦因數(shù)1=0.1，在木板的左端放置一個質(zhì)量m=1kg、大小可以忽略的鐵塊，鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)2=0.4，取g=10m/s2，試求：（1）若木板長L=1m，在鐵塊上加一

8、個水平向右的恒力F=8N，經(jīng)過多長時間鐵塊運(yùn)動到木板的右端？（2）若在鐵塊上的右端施加一個大小從零開始連續(xù)增加的水平向左的力F，通過分析和計(jì)算后，請?jiān)趫D中畫出鐵塊受到木板的摩擦力f2隨拉力F大小變化的圖像。（設(shè)木板足夠長）解析：（1）木塊的加速度大小 =4m/s2 鐵塊的加速度大小 2m/s2 設(shè)經(jīng)過時間t鐵塊運(yùn)動到木板的右端，則有 解得：t=1s（2）當(dāng)F 1（mg+Mg）=2N時，A、B相對靜止且對地靜止，f2=Ff2 /N10234564F/N268101214設(shè)F=F1時，A、B恰保持相對靜止，此時系統(tǒng)的加速度 2m/s2 以系統(tǒng)為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有 解得：F1=6N所以，當(dāng)

9、2N<F6N時，M、m相對靜止，系統(tǒng)向右做勻加速運(yùn)動，其加速度 , 以M為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有 , 解得： 當(dāng)F>6N，A、B發(fā)生相對運(yùn)動，=4N畫出f2隨拉力F大小變化的圖像如右9.如圖所示，質(zhì)量m1=0.3 kg 的小車靜止在光滑的水平面上，車長L=15 m,現(xiàn)有質(zhì)量m2=0.2 kg可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊，以水平向右的速度v0=2 m/s從左端滑上小車，最后在車面上某處與小車保持相對靜止。物塊與車面間的動摩擦因數(shù)=0.5,取g=10 m/s2，求（1）物塊在車面上滑行的時間t;（2）要使物塊不從小車右端滑出，物塊滑上小車左端的速度v0不超過多少。（1）0.24s (2)5m

10、/s【解析】本題考查摩擦拖動類的動量和能量問題。涉及動量守恒定律、動量定理和功能關(guān)系這些物理規(guī)律的運(yùn)用。（1）設(shè)物塊與小車的共同速度為v，以水平向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律有 設(shè)物塊與車面間的滑動摩擦力為F，對物塊應(yīng)用動量定理有 其中 解得代入數(shù)據(jù)得 （2）要使物塊恰好不從車廂滑出，須物塊到車面右端時與小車有共同的速度v，則 由功能關(guān)系有 代入數(shù)據(jù)解得 =5m/s故要使物塊不從小車右端滑出，物塊滑上小車的速度v0不能超過5m/s。10.如圖(a)所示,光滑水平面上停放著一輛上表面粗糙的平板車,質(zhì)量為M,一質(zhì)量為m的鐵塊以水平初速度v0滑到小車上,兩物體開始運(yùn)動,它們的速度隨時間變化的圖象如圖

11、（b）所示（t0是滑塊在車上運(yùn)動的時間）,則可以斷定 （ ）A.鐵塊與小車最終滑離B.鐵塊與小車的質(zhì)量之比m:M=1：1C.鐵塊與小車表面的動摩擦因數(shù)=D.平板車上表面的長度為答案 ABC11如圖所示，右端帶有豎直擋板的木板B，質(zhì)量為M，長L=1.0m，靜止在光滑水平面上一個質(zhì)量為m的小木塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）A，以水平速度滑上B的左端，而后與其右端擋板碰撞，最后恰好滑到木板B的左端已知M=3m，并設(shè)A與擋板碰撞時無機(jī)械能損失，碰撞時間可忽略（g?。┣螅海?）A、B最后的速度；（2）木塊A與木板B間的動摩擦因數(shù)【答案】（1）1m/s；（2）解析：（1）A、B最后速度相等，由動量守恒可得 解得（2）由

12、動能定理對全過程列能量守恒方程 解得v0v012如圖所示，一質(zhì)量為M、長為l的長方形木板B放在光滑的水平地面上，在其右端放一質(zhì)量為m的小木塊A，m<M現(xiàn)以地面為參照系，給A和B以大小相等、方向相反的初速度（如圖），使A開始向左運(yùn)動、B開始向右運(yùn)動，但最后A剛好沒有滑離木板以地面為參考系（1）若已知A和B的初速度大小為v0，求它們最后的速度的大小和方向；（2）若初速度的大小未知，求小木塊A向左運(yùn)動到達(dá)的最遠(yuǎn)處（從地面上看）離出發(fā)點(diǎn)的距離【答案】（1），方向向右；（2）解析：（1）A剛好沒有滑離B板，表示當(dāng)A滑到B板的最左端時，A、B具有相同的速度設(shè)此速度為v，A和B的初速度的大小為v0，由

13、動量守恒可得 解得，方向向右（2）A在B板的右端時初速度向左，而到達(dá)B板左端時的末速度向右，可見A在運(yùn)動過程中必經(jīng)歷向左作減速運(yùn)動直到速度為零，再向右作加速運(yùn)動直到速度為v的兩個階段設(shè)l1為A開始運(yùn)動到速度變?yōu)榱氵^程中向左運(yùn)動的路程，l2為A從速度為零增加到速度為v的過程中向右運(yùn)動的路程，L為A從開始運(yùn)動到剛到達(dá)B的最左端的過程中B運(yùn)動的路程，如圖所示設(shè)A與B之間的滑動摩擦力為f，根據(jù)動能定理，對B，有對A，有由幾何關(guān)系L（l1l2）l由式解得13一塊質(zhì)量為M長為L的長木板，靜止在光滑水平桌面上，一個質(zhì)量為m的小滑塊以水平速度v0從長木板的一端開始在木板上滑動，直到離開木板，滑塊剛離開木板時的

14、速度為若把此木板固定在水平桌面上，其他條件相同求：v0Mm（1）求滑塊離開木板時的速度v；（2）若已知滑塊和木板之間的動摩擦因數(shù)為，求木板的長度【答案】（1）；（2）解析：（1）設(shè)長木板的長度為l，長木板不固定時，對M、m組成的系統(tǒng)，由動量守恒定律，得由能量守恒定律，得當(dāng)長木板固定時，對m，根據(jù)動能定理，有聯(lián)立解得（2）由兩式解得14如圖所示，光滑水平地面上停著一輛平板車，其質(zhì)量為2m，長為L，車右端（A點(diǎn)）有一塊靜止的質(zhì)量為m的小金屬塊金屬塊與車間有摩擦，與中點(diǎn)C為界，AC段與CB段摩擦因數(shù)不同現(xiàn)給車施加一個向右的水平恒力，使車向右運(yùn)動，同時金屬塊在FACBL車上開始滑動，當(dāng)金屬塊滑到中點(diǎn)C

15、時，即撤去這個力已知撤去力的瞬間，金屬塊的速度為v0，車的速度為2v0，最后金屬塊恰停在車的左端（B點(diǎn)）如果金屬塊與車的AC段間的動摩擦因數(shù)為1，與CB段間的動摩擦因數(shù)為2，求1與2的比值【答案】解析：設(shè)水平恒力F作用時間為t1對金屬塊使用動量定理Ff t1=mv0-0即1mgt1=mv0，得t1=對小車有（F-Ff）t1=2m×2v00，得恒力F=51mg金屬塊由AC過程中做勻加速運(yùn)動，加速度a1=小車加速度金屬塊與小車位移之差而，所以，從小金屬塊滑至車中點(diǎn)C開始到小金屬塊停在車的左端的過程中，系統(tǒng)外力為零，動量守恒，設(shè)共同速度為v，由2m×2v0+mv0= （2m+m）

16、v，得v=v0由能量守恒有，得所以，15如圖所示，質(zhì)量為m=5kg的長木板放在水平地面上，在木板的最右端放一質(zhì)量也為m=5kg的物塊A木板與地面間的動摩擦因數(shù)1=0.3，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)2=0.2現(xiàn)用一水平力F=60N作用在木板上，使木板由靜止開始勻加速運(yùn)動，經(jīng)過t=1s，撤去拉力設(shè)物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力（g取10m/s2）求：（1）拉力撤去時，木板的速度大?。?）要使物塊不從木板上掉下，木板的長度至少多大（3）在滿足（2）的條件下，物塊最終將停在距板右端多遠(yuǎn)處【答案】（1）4m/s；（2）1.2m；（3）0.48m解析：（1）若在時間t=1s內(nèi)，物塊與長木板一起運(yùn)動

17、，加速度為a，則物塊受合外力說明物塊在長木板上發(fā)生了相對滑動設(shè)撤去F時，長木板的速度為v1，滑塊速度為v2，由動量定理可知，對物塊，有對系統(tǒng)，有代入數(shù)據(jù)解得v1=4m/s，v2=2m/s拉力撤去時，長木板的速度大小為4m/s（2）設(shè)撤去拉力后，經(jīng)時間t1，兩者獲得共同速度為v，由動量定理可知，對物塊，有對長木板，有將v1和v2的數(shù)值代入解得t1=0.2s，v=2.4m/s在t=1s內(nèi)，物塊相對于長木板的位移s1=(v1v2)t/2=1m在t1=0.2s內(nèi)，物塊相對于長木板的位移s2=(v1-v2)t1/2=0.2m木板的長度最小值為L=s1+s2=1.2m（3）滑塊與木板有了共同速度后，在摩擦

18、力作用下均做減速運(yùn)動，物塊相對于木板向右運(yùn)動，木板和物塊先后停下，設(shè)木板位移為x1，物塊位移為x2，由動能定理，得這段時間內(nèi)物塊相對于木板的位移s3=x2x1 =0.72m物塊最終離板右端的距離d=s1s2s3 =0.48mv0ABs16一質(zhì)量M=2kg的長木板B靜止在光滑的水平面上，B的右端與豎直擋板的距離為s=0.5m.一個質(zhì)量為m=1kg的小物體A以初速度v0=6m/s從B的左端水平滑上B，當(dāng)B與豎直擋板每次碰撞時，A都沒有到達(dá)B的右端設(shè)定物體A可視為質(zhì)點(diǎn)，A、B間的動摩擦因數(shù)=0.2，B與豎直擋板碰撞時間極短且碰撞過程中無機(jī)械能損失，g取10m/s2求：（1）B與豎直擋板第一次碰撞前的

19、瞬間，A、B的速度值各是多少？（2）最后要使A不從B上滑下，木板B的長度至少是多少？（最后結(jié)果保留三位有效數(shù)字）【答案】（1）vA=4m/s，vB=1m/s；（2）8.96m解析：（1）設(shè)A、B達(dá)到共同速度為v1時，B向右運(yùn)動距離為S1由動量守恒定律有由動能定理有 聯(lián)立解得s1=2m由于s=0.5m<2m，可知B與擋板碰撞時，A、B還未達(dá)到共同速度設(shè)B與擋板碰撞前瞬間A的速度為vA，B的速度為vB，則由動量守恒定律有由動能定理有 聯(lián)立解得vA=4m/s，vB=1m/s（2）B與擋板第一次碰后向左減速運(yùn)動，當(dāng)B速度減為零時，B向左運(yùn)動的距離設(shè)為sB，由動能定理有 由上式解得sB=0.5m在

20、A的作用下B再次反向向右運(yùn)動，設(shè)當(dāng)A、B向右運(yùn)動達(dá)到共同速度v2時B向右運(yùn)動距離為s2，由動量守恒定律有由動能定理有 解得，故A、B以共同速度向右運(yùn)動，B第二次與擋板碰撞后，以原速率反彈向左運(yùn)動.此后由于系統(tǒng)的總動量向左，故最后A、B將以共同速度v3向左勻速運(yùn)動.由動量守恒定律有（Mm）v2=（Mm）v3 解得設(shè)A在B上運(yùn)動的總量程為L(即木板B的最小長度)，由系統(tǒng)功能關(guān)系得 代入數(shù)據(jù)解得L=8.96mFA M Bmv17.如圖所示，一長為L=4m，質(zhì)量M=0.5的木板AB，正以v=4m/s的速度（相對地）在光滑水平面上向右運(yùn)動，此時在木板AB上表面B端處，小物塊m=2受水平向左的拉力F=6N作用，從初速為零