高中物理板塊模型經(jīng)典題目和答案解析

..高中物理板塊模型經(jīng)典題目和答案2.如圖,在光滑水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長(zhǎng)的木板,其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊。假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力相等。現(xiàn)給木塊施加一隨時(shí)間t增大的水平力F=kt〔k是常數(shù),木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2,下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是〔3．如圖所示,A、B兩物塊疊放在一起,在粗糙的水平面上保持相對(duì)靜止地向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過程中B受到的摩擦力A．方向向左,大小不變B．方向向左,逐漸減小C．方向向右,大小不變D．方向向右,逐漸減小例1．一小圓盤靜止在桌布上,位于一方桌的水平桌面的中央．桌布的一邊與桌的AB邊重合,如圖．已知盤與桌布間的動(dòng)摩擦因數(shù)為1,盤與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2．現(xiàn)突然以恒定加速度a將桌布抽離桌面,加速度方向是水平的且垂直于AB邊．若圓盤最后未從桌面掉下,則加速度a滿足的條件是什么？〔以g表示重力加速度10.如圖所示,一足夠長(zhǎng)的木板靜止在光滑水平面上,一物塊靜止在木板上,木板和物塊間有摩擦?，F(xiàn)用水平力向右拉木板,當(dāng)物塊相對(duì)木板滑動(dòng)了一段距離但仍有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),撤掉拉力,此后木板和物塊相對(duì)于水平面的運(yùn)動(dòng)情況為〔木板物塊拉力木板物塊拉力B．物塊向右運(yùn)動(dòng),速度逐漸增大,直到做勻速運(yùn)動(dòng)C．木板向右運(yùn)動(dòng),速度逐漸變小,直到做勻速運(yùn)動(dòng)D．木板和物塊的速度都逐漸變小,直到為零14.質(zhì)量為m=1.0kg的小滑塊<可視為質(zhì)點(diǎn)>放在質(zhì)量為m=3.0kg的長(zhǎng)木板的右端,木板上表面光滑,木板與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,木板長(zhǎng)L=1.0m開始時(shí)兩者都處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)對(duì)木板施加水平向右的恒力F=12N,如圖3-12所示,為使小滑塊不掉下木板,試求:<g取10m/s2><1>水平恒力F作用的最長(zhǎng)時(shí)間;<2>水平恒力F做功的最大值.10．如圖9所示,一足夠長(zhǎng)的木板靜止在光滑水平面上,一物塊靜止在木板上,木板和物塊間有摩擦．現(xiàn)用水平力向右拉木板,當(dāng)物塊相對(duì)木板滑動(dòng)了一段距離但仍有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),撤掉拉力,此后木板和物塊相對(duì)于水平面的運(yùn)動(dòng)情況為<>圖9A．物塊先向左運(yùn)動(dòng),再向右運(yùn)動(dòng)B．物塊向右運(yùn)動(dòng),速度逐漸增大,直到做勻速運(yùn)動(dòng)C．木板向右運(yùn)動(dòng),速度逐漸變小,直到做勻速運(yùn)動(dòng)D．木板和物塊的速度都逐漸變小,直到為零17．如圖18所示,小車質(zhì)量M為2.0kg,與水平地面阻力忽略不計(jì),物體質(zhì)量m為0.5kg,物體與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3,則：圖18<1>小車在外力作用下以1.2m/s2的加速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí),物體受摩擦力多大？<2>欲使小車產(chǎn)生a＝3.5m/s2的加速度,需給小車提供多大的水平推力？<3>若要使物體m脫離小車,則至少用多大的水平力推小車？<4>若小車長(zhǎng)L＝1m,靜止小車在8.5N水平推力作用下,物體由車的右端向左滑動(dòng),則滑離小車需多長(zhǎng)時(shí)間？<物體m看作質(zhì)點(diǎn)>16．如圖所示,木板長(zhǎng)L＝1.6m,質(zhì)量M＝4.0kg,上表面光滑,下表面與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.4.質(zhì)量m＝1.0kg的小滑塊<視為質(zhì)點(diǎn)>放在木板的右端,開始時(shí)木板與物塊均處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)給木板以向右的初速度,取g＝10m/s2,求：<1>木板所受摩擦力的大??；<2>使小滑塊不從木板上掉下來,木板初速度的最大值．17．如圖所示,質(zhì)量為m＝1kg,長(zhǎng)為L(zhǎng)＝2.7m的平板車,其上表面距離水平地面的高度為h＝0.2m,以速度v0＝4m/s向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),A、B是其左右兩個(gè)端點(diǎn)．從某時(shí)刻起對(duì)平板車施加一個(gè)大小為5N的水平向左的恒力F,并同時(shí)將一個(gè)小球輕放在平板車上的P點(diǎn)<小球可視為質(zhì)點(diǎn),放在P點(diǎn)時(shí)相對(duì)于地面的速度為零>,PB＝.經(jīng)過一段時(shí)間,小球從平板車上脫離后落到地面上．不計(jì)所有摩擦力,g取10m/s2.求：<1>小球從放到平板車上開始至落到地面所用的時(shí)間；<2>小球落地瞬間平板車的速度．13．如圖所示,有一塊木板靜止在光滑且足夠長(zhǎng)的水平面上,木板質(zhì)量M＝4kg,長(zhǎng)L＝1.4m,木板右端放著一個(gè)小滑塊．小滑塊質(zhì)量為m＝1kg,其尺寸遠(yuǎn)小于L.小滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4,g＝10m/s2.<1>現(xiàn)用恒力F作用于木板M上,為使m能從M上滑落,F的大小范圍是多少？<2>其他條件不變,若恒力F＝22.8N且始終作用于M上,最終使m能從M上滑落,m在M上滑動(dòng)的時(shí)間是多少？18．如圖所示,一塊質(zhì)量為m,長(zhǎng)為L(zhǎng)的均質(zhì)長(zhǎng)木板放在很長(zhǎng)的光滑水平桌面上,板的左端有一質(zhì)量為m′的小物體<可視為質(zhì)點(diǎn)>,物體上連接一根很長(zhǎng)的細(xì)繩,細(xì)繩跨過位于桌邊的定滑輪．某人以恒定的速度v向下拉繩,物體最多只能到達(dá)板的中點(diǎn),已知整個(gè)過程中板的右端都不會(huì)到達(dá)桌邊定滑輪處．試求：<1>當(dāng)物體剛到達(dá)木板中點(diǎn)時(shí)木板的位移；<2>若木板與桌面之間有摩擦,為使物體能達(dá)到板的右端,板與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)應(yīng)滿足什么條件？例1如圖1所示,光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m的物塊A和木板B,A、B間的最大靜摩擦力為μmg,現(xiàn)用水平拉力F拉B,使A、B以同一加速度運(yùn)動(dòng),求拉力F的最大值。變式1例1中若拉力F作用在A上呢？如圖2所示。變式2在變式1的基礎(chǔ)上再改為：B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〔認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,使A、B以同一加速度運(yùn)動(dòng),求拉力F的最大值。例2如圖3所示,質(zhì)量M=8kg的小車放在光滑的水平面上,在小車右端加一水平恒力F,F=8N,當(dāng)小車速度達(dá)到1．5m/s時(shí),在小車的前端輕輕放上一大小不計(jì)、質(zhì)量m=2kg的物體,物體與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0．2,小車足夠長(zhǎng),求物體從放在小車上開始經(jīng)t=1．5s通過的位移大小?！瞘取10m/s2練習(xí)1如圖4所示,在水平面上靜止著兩個(gè)質(zhì)量均為m=1kg、長(zhǎng)度均為L(zhǎng)=1．5m的木板A和B,A、B間距s=6m,在A的最左端靜止著一個(gè)質(zhì)量為M=2kg的小滑塊C,A、B與C之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1=0．2,A、B與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2=0．1。最大靜摩擦力可以認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力?，F(xiàn)在對(duì)C施加一個(gè)水平向右的恒力F=4N,A和C開始運(yùn)動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間A、B相碰,碰后立刻達(dá)到共同速度,C瞬間速度不變,但A、B并不粘連,求：經(jīng)過時(shí)間t=10s時(shí)A、B、C的速度分別為多少？〔已知重力加速度g=10m/s2練習(xí)2如圖5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(dòng)摩擦因數(shù),在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量m=1kg、大小可以忽略的鐵塊,鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù),取g=10m/s2,試求：〔1若木板長(zhǎng)L=1m,在鐵塊上加一個(gè)水平向右的恒力F=8N,經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間鐵塊運(yùn)動(dòng)到木板的右端？〔2若在鐵塊上施加一個(gè)大小從零開始連續(xù)增加的水平向右的力F,通過分析和計(jì)算后,請(qǐng)?jiān)趫D6中畫出鐵塊受到木板的摩擦力f2隨拉力F大小變化的圖象。〔設(shè)木板足夠長(zhǎng)2.解析：主要考查摩擦力和牛頓第二定律。木塊和木板之間相對(duì)靜止時(shí),所受的摩擦力為靜摩擦力。在達(dá)到最大靜摩擦力前,木塊和木板以相同加速度運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律。木塊和木板相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),恒定不變,。所以正確答案是A。3．[解析]：考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律處理連接體問題的基本方法,簡(jiǎn)單題。對(duì)于多個(gè)物體組成的物體系統(tǒng),若系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體具有相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),應(yīng)優(yōu)先選取整體法分析,再采用隔離法求解。取A、B系統(tǒng)整體分析有,a=μg,B與A具有共同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),取B為研究對(duì)象,由牛頓第二定律有：,物體B做速度方向向右的勻減速運(yùn)動(dòng),故而加速度方向向左。例1．本題涉及到圓盤和桌布兩種運(yùn)動(dòng),先定性分析清楚兩者運(yùn)動(dòng)的大致過程,形成清晰的物理情景,再尋找相互間的制約關(guān)系,是解決這一問題的基本思路。x2x2aL/2xx1桌布桌布從圓盤下抽出的過程中,圓盤的初速度為零,在水平方向上受桌布對(duì)它的摩擦力F1=1mg作用,做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。桌布從圓盤下抽出后,圓盤由于受到桌面對(duì)它的摩擦力F2=2mg作用,做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)圓盤的品質(zhì)為m,桌長(zhǎng)為L(zhǎng),在桌布從圓盤下抽出的過程中,盤的加速度為a1,則根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律有1mg=ma1,桌布抽出后,盤在桌面上做勻減速運(yùn)動(dòng),以a2表示加速度的大小,有2mg=ma2。設(shè)盤剛離開桌布時(shí)的速度為v1,移動(dòng)的距離為x1,離開桌布后在桌面上再運(yùn)動(dòng)距離x2后便停下,則有,,盤沒有從桌面上掉下的條件是,設(shè)桌布從盤下抽出所經(jīng)歷時(shí)間為t,在這段時(shí)間內(nèi)桌布移動(dòng)的距離為x,有,,而,由以上各式解得。10.答：BC解：對(duì)于物塊,由于運(yùn)動(dòng)過程中與木板存在相對(duì)滑動(dòng),且始終相對(duì)木板向左運(yùn)動(dòng),因此木板對(duì)物塊的摩擦力向右,所以物塊相對(duì)地面向右運(yùn)動(dòng),且速度不斷增大,直至相對(duì)靜止而做勻速直線運(yùn)動(dòng),B正確；撤掉拉力后,對(duì)于木板,由作用力與反作用力可知受到物塊給它的向左的摩擦力作用,則木板的速度不斷減小,直到二者相對(duì)靜止,而做勻速運(yùn)動(dòng),C正確；由于水平面光滑,所以不會(huì)停止,D錯(cuò)誤。14.解析:<1>撤力前木板加速,設(shè)加速過程的位移為x1,加速度為a1,加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1;撤力后木板減速,設(shè)減速過程的位移為x2,加速度為a2,減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2.由牛頓第二定律得撤力前:F－μ<m+M>g=Ma1<1分>解得<1分>撤力后:μ<m+M>g=Ma2<1分>解得<1分><1分>為使小滑塊不從木板上掉下,應(yīng)滿足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長(zhǎng)時(shí)間為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<1分>可得F做功的最大值<1分>答案:<1>1s<2>8J10．解析：物塊相對(duì)于木板滑動(dòng),說明物塊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塊向右的速度,所以它們之間存在滑動(dòng)摩擦力,使木塊向右加速,木板向右減速,直至達(dá)到向右相同的速度,所以B、C正確．答案：BC17．解析：<1>m與M間最大靜摩擦力F1＝μmg＝1.5N,當(dāng)m與M恰好相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的加速度為：F1＝mam,am＝＝m/s2＝3m/s2,則當(dāng)a＝1.2m/s2時(shí),m未相對(duì)滑動(dòng),所受摩擦力F＝ma＝0.5×1.2N＝0.6N<2>當(dāng)a＝3.5m/s2時(shí),m與M相對(duì)滑動(dòng),摩擦力Ff＝mam＝0.5×3N＝1.5N隔離M有F－Ff＝MaF＝Ff＋Ma＝1.5N＋2.0×3.5N＝8.5N<3>當(dāng)a＝3m/s2時(shí)m恰好要滑動(dòng)．F＝<M＋m>a＝2.5×3N＝7.5N<4>當(dāng)F＝8.5N時(shí),a＝3.5m/s2a物體＝3m/s2a相對(duì)＝<3.5－3>m/s2＝0.5m/s2由L＝a相對(duì)t2,得t＝2s.答案：<1>0.6N<2>8.5N<3>7.5N<4>2s16．[答案]<1>20N<2>4m/s[解析]<1>木板與地面間壓力大小等于<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/s2③滑塊靜止不動(dòng),只要木板位移小于木板的長(zhǎng)度,滑塊就不掉下來,根據(jù)v－0＝2ax得v0＝＝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>對(duì)平板車施加恒力F后,平板車向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為a＝＝5m/s2平板車速度減為零時(shí),向右的位移s0＝＝1.6m<＝1.8m之后,平板車向左勻加速運(yùn)動(dòng),小球從B端落下,此時(shí)車向左的速度v1＝＝5m/s小球從放到平板車上,到脫離平板車所用時(shí)間t1＝＝1.8s小球離開平板車后做自由落體運(yùn)動(dòng),設(shè)下落時(shí)間為t2,則h＝gt解得t2＝＝0.2s所以,小球從放到平板車上開始至落到地面所用的時(shí)間t＝t1＋t2＝2.0s<2>小球落地瞬間,平板車的速度v2＝v1＋at2解得v2＝6m/s,方向向左13．[答案]<1>F>20N<2>2s[解析]<1>小滑塊與木塊間的滑動(dòng)摩擦力Fμ＝μFN＝μmg.小滑塊在滑動(dòng)摩擦力Fμ作用下向右做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度a1＝＝μg＝4m/s2.木板在拉力F和滑動(dòng)摩擦力Fμ作用下向右做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度a2＝,使m能從A上滑落的條件為a2>a1,即>,解得F>μ<M＋m>g＝20N.<2>設(shè)m在M上面滑行的時(shí)間為t,恒力F＝22.8N,木板的加速度a2＝＝4.7m/s2,小滑塊在時(shí)間t內(nèi)運(yùn)動(dòng)位移s1＝a1t2,木板在時(shí)間t內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移s2＝a2t2,又s2－s1＝L,解得t＝2s.18．[解析]<1>m與m′相對(duì)滑動(dòng)過程中m′做勻速運(yùn)動(dòng),有：vt＝s1①m做勻加速運(yùn)動(dòng),有：vt＝s2②s1－s2＝L/2③聯(lián)立以上三式解得：s2＝L/2<2>設(shè)m與m′之間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1當(dāng)桌面光滑時(shí)有：m′gμ1＝ma1④v2＝2a1s2⑤由④⑤解得：μ1＝如果板與桌面有摩擦,因?yàn)閙與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)越大,m′越易從右端滑下,所以當(dāng)m′滑到m右端兩者剛好共速時(shí)該動(dòng)摩擦因數(shù)最小,設(shè)為μ2對(duì)m有：ma2＝m′gμ1－<m′＋m>gμ2⑥t′＝s2′⑦v2＝2a2s2′⑧對(duì)m′有：vt′＝s1′⑨s1′－s2′＝L⑩聯(lián)立解得：μ2＝所以桌面與板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ≥例1分析：為防止運(yùn)動(dòng)過程中A落后于B〔A不受拉力F的直接作用,靠A、B間的靜摩擦力加速,A、B一起加速的最大加速度由A決定。解答：物塊A能獲得的最大加速度為：．

∴A、B一起加速運(yùn)動(dòng)時(shí),拉力F的最大值為：．變式1解答：木板B能獲得的最大加速度為：。

∴A、B一起加速運(yùn)動(dòng)時(shí),拉力F的最大值為：．變式2解答：木板B能獲得的最大加速度為：設(shè)A、B一起加速運(yùn)動(dòng)時(shí),拉力F的最大值為Fm,則：解得：例2解答：物體放上后先加速：a1=