高考物理100考點(diǎn)模擬題千題精練專題6.21與滑塊木板模型相關(guān)的功能問題

1、專題6.21與滑塊木板模型相關(guān)的功能問題一選擇題1.如圖所示，光滑水平面上放著足夠長的木板B，木板B上放著木塊A，A、B接觸面粗糙現(xiàn)用一水平拉力F作用在B上，使其由靜止開始運(yùn)動(dòng)，用f1代表B對(duì)A的摩擦力，f2代表A對(duì)B的摩擦力，下列說法正確的有（）AF做的功一定等于A、B系統(tǒng)動(dòng)能的增加量BF做的功一定小于A、B系統(tǒng)動(dòng)能的增加量Cf1對(duì)A做的功等于A動(dòng)能的增加量Df2對(duì)B做的功等于B動(dòng)能的增加量【參考答案】C【名師解析】對(duì)整體分析可知，F(xiàn)做功轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為兩個(gè)物體的動(dòng)能及系統(tǒng)的內(nèi)能；故F做的功一定大于AB系統(tǒng)動(dòng)能的增加量；故AB錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理可知，f1對(duì)A做的功等于A動(dòng)能的增加量；故C正確；f2

2、對(duì)B做負(fù)功，由拉力做功的總功等于B動(dòng)能的增加量；故D錯(cuò)誤；2如圖甲所示，長木板A放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m2kg的另一物體B(可視為質(zhì)點(diǎn))以水平速度v02m/s滑上原來靜止的長木板A的上表面，由于A、B間存在摩擦，之后A、B速度隨時(shí)間變化情況如圖乙所示，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭10m/s2.則下列說法正確的是()A木板獲得的動(dòng)能為2JC木板A的最短長度為1mB系統(tǒng)損失的機(jī)械能為2JDA、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1【參考答案】BCD【名師解析】由vt圖象可知，最終A、B的共同速度v1m/s.aA1m/s2，aB1m/s2.又fmaAMaB，11故木板的質(zhì)量Mm2kg.木板獲得的動(dòng)能EkA2Mv22

3、212J1J，A錯(cuò)誤；系統(tǒng)損失的機(jī)械能Emv20(Mm)v22J，B正確由能量守恒flE，l11E222maA21m1m，C正確又fMgMaB，0.1，D正確3.如圖，木塊A放在木板B的左端，A、B間接觸面粗糙，用恒力F將木塊A拉到木板B的右端第一次將B固定在水平地面上，第二次將B放在光滑水平地面上，則前后兩個(gè)過程中相同的量是（）A物塊A運(yùn)動(dòng)的加速度B物塊A的運(yùn)動(dòng)時(shí)間C力F對(duì)物塊A做的功D系統(tǒng)產(chǎn)生的摩擦熱【參考答案】AD【名師解析】不管木板B是否固定，木塊A受到重力、支持力、拉力F和滑動(dòng)摩擦力f，根據(jù)牛頓第二定律有F-f=ma，因f=mg，可解得a=F/m-g，因此兩種情況下的加速度相同，故選

4、項(xiàng)A正確當(dāng)木板固定時(shí)at12，解得t=。當(dāng)木板放在光滑的水平地面上時(shí)，由于A對(duì)B摩擦力作用，木板B將向右加速由L=122La滑動(dòng)，此時(shí)木塊A滑動(dòng)B右端時(shí)，A對(duì)地面的位移x=L+s，其中s是木板發(fā)生的位移，由x=12at22，解得t2=2Las。故兩種情況下木塊A的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同選項(xiàng)B錯(cuò)誤。根據(jù)W=Fx知，由于兩種情況下木塊A位移不同，故做的功不同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤根據(jù)“摩擦生熱”公式Q=fL可知，兩種情況下滑動(dòng)摩擦力f相同，相對(duì)位移相同，所以系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量相同，故D正確二計(jì)算題1.(2018青島模擬)如圖所示,傾角=30的足夠長的光滑斜面底端A固定有擋板P,斜面上B點(diǎn)與A點(diǎn)的高度差為h,將質(zhì)量為m,長

5、度為L的木板置于斜面底端,質(zhì)量也為m的小物塊靜止在木板上某處,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知木板與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)=32,且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g。(1)若給木板和物塊一沿斜面向上的初速度v0,木板上端恰能到達(dá)B點(diǎn),求v0大小。(2)若對(duì)木板施加一沿斜面向上的拉力F0,物塊相對(duì)木板剛好靜止,求拉力F0的大小;(3)若對(duì)木板施加沿斜面向上的拉力F=2mg,作用一段時(shí)間后撤去拉力,木板下端恰好能到達(dá)B點(diǎn),物塊始終未脫離木板,求拉力F做的功W?！久麕熃馕觥?1)對(duì)小物塊和長木板組成的整體,由機(jī)械能守恒定律得:解得:v0=(2)由牛頓第二定律得:對(duì)木板與物塊整體:F-2mgsin=2

6、ma0對(duì)物塊:mgcos-mgsin=ma0122mv02=2mg(h-Lsin)解得:F0=32mga1t12+a1t1t2-a3t22+at2=h/sin(3)設(shè)經(jīng)拉力F的最短時(shí)間為t1,再經(jīng)時(shí)間t2物塊與木板達(dá)到共速,再經(jīng)時(shí)間t3木板下端到達(dá)B點(diǎn),速度恰好減為零,由牛頓第二定律得:對(duì)木板:F-mgsin-mgcos=ma1mgsin+mgcos=ma3對(duì)物塊:mgcos-mgsin=ma2對(duì)木板與物塊整體:2mgsin=2ma4另有:a1t1-a3t2=a2(t1+t2)a2(t1+t2)=a4t3111222431W=Fat2211解得:W=2.25mgh2.如圖所示,AB為半徑R=0

7、.8m的14光滑圓弧軌道,下端B恰與小車右端平滑對(duì)接。小車質(zhì)量M=3kg,車長L=2.06m,車上表面距地面的高度h=0.2m?，F(xiàn)有一質(zhì)量m=1kg的小滑塊(可看成質(zhì)點(diǎn)),由軌道頂端無初速釋放,滑到B端后沖上小車。已知地面光滑,滑塊與小車上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.3,當(dāng)車運(yùn)行了1.5s時(shí),車被地面裝置鎖定,g取10m/s2。求:(1)滑塊到達(dá)B端時(shí),軌道對(duì)它支持力的大小。(2)車被鎖定時(shí),車右端距軌道B端的距離。(3)滑塊落地點(diǎn)離車左端的水平距離。【名師解析】(1)設(shè)滑塊到達(dá)B端時(shí)速度為v,由機(jī)械能守恒定律得:mgR=12mv2由牛頓第二定律得:FN-mg=mv2/R聯(lián)立兩式,代入數(shù)值解得:F

8、N=3mg=30N。(2)當(dāng)滑塊滑上小車后,由牛頓第二定律得:對(duì)滑塊有:mg=ma1對(duì)小車有:mg=Ma2設(shè)經(jīng)時(shí)間t兩者達(dá)到共同速度,則有:v-a1t=a2t解得:t=1s由于1s1.5s,此時(shí)小車還未被鎖定滑塊位移:s1=vt-12a1t2小車位移:s2=1at222-mg(L-s)=1相對(duì)位移:s=s1-s2L滑塊沒有從小車上掉下,故兩者的共同速度:v=a2t=1m/s,兩者一起勻速運(yùn)動(dòng),直到小車被鎖定。故車被鎖定時(shí),車右端距軌道B端的距離:x=1at2+vt22又:t=1.5s-1s=0.5s代入數(shù)據(jù)解得:x=1m。(3)對(duì)滑塊由動(dòng)能定理得:1mv2-mv222滑塊脫離小車后,在豎直方向

9、有:h=12gt2代入數(shù)據(jù)得,滑塊落地點(diǎn)離車左端的水平距離:x=vt=0.16m。答案:(1)30N(2)1m(2)0.16m3（15分）如圖甲所示，一塊長度為L=4m、質(zhì)量為M=4kg的長木板靜止放置在粗糙水平地面上。另有一質(zhì)量為m=0.4kg的小鉛塊（可看做質(zhì)點(diǎn)），以v0=5.5m/s的水平初速度向右沖上木板。已知鉛塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，重力加速度取g10m/s2.12（1）求鉛塊最終停在木板上的位置離木板最右端的距離d1（結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示）；（2）若將木板平均分割長相同的八個(gè)木塊，如圖乙所示，其它條件不變：求木塊開始運(yùn)動(dòng)瞬間，鉛塊的速度大小v1以

10、及此時(shí)木塊的加速度大小a1；確定鉛塊最終停在哪一塊木塊上并求出其停在該木塊上的位置離該木塊最右端的距離d2（計(jì)算結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示）?！緟⒖即鸢浮浚?）d1732m216（2）v2.5m/s，1【名師解析】停在第8塊上，d67m24.(25分)(2018西昌模擬)如圖所示,足夠長的斜面與水平面夾角為37,斜面上有一質(zhì)量M=3kg的長木板,斜面底端擋板高度與木板厚度相同。m=1kg的小物塊從空中某點(diǎn)以v0=3m/s水平拋出,拋出同時(shí)木板由靜止釋放,小物塊下降h=0.8m掉在木板前端,碰撞時(shí)間極短可忽略不計(jì),碰后瞬間物塊垂直斜面分速度立即變?yōu)榱恪Ｅ龊髢烧呦蛳逻\(yùn)動(dòng),小物塊恰好在木板與擋板碰撞時(shí)在擋板處離

11、開木板。已知木板與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5,木板上表面光滑,木板與擋板每次碰撞均無能量損失,g取10m/s2,求:mgh=1mvt2-mv02(1)碰前瞬間小物塊速度大小和方向。(2)木板至少多長小物塊才沒有從木板后端離開木板。(3)木板從開始運(yùn)動(dòng)到最后停在斜面底端的整個(gè)過程中通過路程多大。【名師解析】(1)小物塊平拋,由動(dòng)能定理得:122代入數(shù)據(jù)解得:vt=5m/ssin=v0=0.6vt解得:=37,即速度方向與斜面垂直(2)小物塊平拋,則:h=12gt12木板下滑,由牛頓第二定律得:Mgsin-Mgcos=Mav=at1解得:a=2m/s2,t1=0.4s,v=0.8m/s小物塊掉到木板

12、上后速度變?yōu)?,然后向下運(yùn)動(dòng),直到與木板速度相同過程:小物塊:mgsin=ma1木板:Mgsin-(M+m)gcos=Ma2速度相同時(shí):a1t=v+a2t解得:a1=6m/s2,a2=23m/s2,t=0.15sLmin=vt+a2t2-at2=0.06mx1=1vt1=0.16m11221(3)小物塊平拋過程木板下移:2a1t22=vt2+at2兩者相碰到小物塊離開:x2=112222代入數(shù)據(jù)解得:t2=0.3s,x2=0.27m此時(shí)木板速度:v2=v+a2t2=1m/s木板與擋板碰后全程生熱:Q=Mgcoss=12Mv22代入數(shù)據(jù)解得:s=0.125m可見木板在斜面上通過路程:s總=x1+

13、x2+s=0.555m答案:(1)5m/s方向與斜面垂直(2)0.06m(3)0.555m5.(25分)(2018遼寧師大附中模擬)如圖所示,傾角=30的光滑斜面底端固定一塊垂直于斜面的擋板。將長木板A靜置于斜面上,A上放置一小物塊B,初始時(shí)A下端與擋板相距L=4m,現(xiàn)同時(shí)無初速度釋放A和B。已知在A停止運(yùn)動(dòng)之前B始終沒有脫離A且不會(huì)與擋板碰撞,A和B的質(zhì)量均為m=1kg,它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=求:33,A或B與擋板每次碰撞損失的動(dòng)能均為E=10J,忽略碰撞時(shí)間,重力加速度大小g取10m/s2。(1)A第一次與擋板碰撞前瞬間的速度大小v。(結(jié)果可以用根式表示)(2)A第一次與擋板碰撞到第二次與擋板碰撞的時(shí)間t。(結(jié)果可以用根式表示)(3)B相對(duì)于A滑動(dòng)的可能最短時(shí)間t。(結(jié)果可以用根式表示)【名師解析】(1)B和A一起沿斜面向下運(yùn)動(dòng),由動(dòng)能定理得:2mgLsin=12(2m)v2mv2-mv12=E解得:v=210m/s(2)第一次碰后,對(duì)B有:mgsin=mgcos故B勻速下滑對(duì)A有:mgsin+mgcos=ma1解得:a1=10m/s2,方向始終沿斜面向下設(shè)A第1次反彈的速度大小為v1,由功能關(guān)系得:a1t=2v1,1122由式得:t=255smv2-mv22=2E(3)設(shè)A第2次反彈的速度大小為v2,由功能關(guān)系得