高中物理板塊模型經(jīng)典題目和答案

高中物理板塊模型經(jīng)典題目和答案rsn——?f2.如圖，在光滑水平面上有一質(zhì)量為m的足夠一匚三長的木板，其上疊放一質(zhì)量為m的木塊。假定「2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二kt（k是常數(shù)），木板和木塊加速度的大小分別為a和a,下列反12映a和a變化的圖線中正確的是（）123.如圖所示，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受到的摩擦力方向向左，大小不變方向向左，逐漸減小方向向左，大小不變方向向左，逐漸減小方向向右，大小不變方向向右，逐漸減小方向向右，大小不變方向向右，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)為卩1，盤與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為卩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）

A．B物塊先向物塊向右10.如圖所示，一足夠長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)物塊相對木板滑動(dòng)了一段距離但仍有相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，撤掉拉力，此后木板和物塊相對于水平面的運(yùn)動(dòng)情況為（）A．B物塊先向物塊向右運(yùn)動(dòng)，速度逐漸增大，直到做勻速運(yùn)木板向右運(yùn)動(dòng)，速度逐漸變小，直到做勻速運(yùn)動(dòng)木板和物塊的速度都逐漸變小，直到為零14.質(zhì)量為m二kg的小滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）放在質(zhì)量為m二kg的長木板的右端，木板上表面光滑，木板與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為口二,木板長L二m開始時(shí)兩者都處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)對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)物塊相對木板滑動(dòng)了一段距離但仍有相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，撤掉拉力，此后木板和物塊相對于水平面的運(yùn)動(dòng)情況為()物塊禺5圖9物塊先向左運(yùn)動(dòng)，再向右運(yùn)動(dòng)物塊向右運(yùn)動(dòng)，速度逐漸增大，直到做勻速運(yùn)動(dòng)木板向右運(yùn)動(dòng)，速度逐漸變小，直到做勻速運(yùn)動(dòng)木板和物塊的速度都逐漸變小，直到為零如圖18所示，小車質(zhì)量M為kg,與水平地面阻力忽略不計(jì)，物體質(zhì)量m為kg,物體與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，則：圖18小車在外力作用下以m/s2的加速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體受摩擦力多大欲使小車產(chǎn)生a=m/s2的加速度，需給小車提供多大的水平推力若要使物體m脫離小車，則至少用多大的水平力推小車若小車長L=1m,靜止小車在N水平推力作用下，物體由車的右端向左滑動(dòng)，則滑離小車需多長時(shí)間(物體m看作質(zhì)點(diǎn))如圖所示，木板長L=，質(zhì)量M=，上表面光滑，下表面與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為U=.質(zhì)量山=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：木板所受摩擦力的大?。皇剐』瑝K不從木板上掉下來，木板初速度的最大值如圖所示，質(zhì)量為m=1kg，長為1=的平板車，其上表面距離水平地面的高度為h=，以速度v=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0時(shí)刻起對平板車施加一個(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：小球從放到平板車上開始至落到地面所用的時(shí)間；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的水平面上，木板質(zhì)量M=4kg，長L=，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)|1=,g=10m/s2.

現(xiàn)用恒力F作用于木板M上，為使m能從M上滑落，F(xiàn)的大小范圍是多少其他條件不變，若恒力F=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)間是多少如圖所示，一塊質(zhì)量為m,長為L的均質(zhì)長木板放在很長的光滑水平桌面上，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Umg,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。1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)為召戸（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(xiàn)=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)|1=0.2,小車足夠長，求物體從放在小車上開始經(jīng)t=1.5s通過的位移大小。（g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、長度均為L=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U=0.2,A、B與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)1為|1=0.1。最大靜摩擦力可以認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力。現(xiàn)在對C施加一個(gè)水平向2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）CAs匡1441412448IQ1214^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)坷二°1,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)妊=°4，取g=10m/s2，試求：（1）若木板長L=1m，在鐵塊上加一個(gè)水平向右的恒力F=8N，經(jīng)過多長時(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?jiān)趫D6中畫出鐵塊受到木板的摩擦力f隨拉力F大小變化的圖象。2（設(shè)木板足夠長）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kta二怛g恒定不變,1m1據(jù)牛頓第二定律a二kta二怛g恒定不變,1m112m+m12a二竺-卩g。所以正確答案是A。2m23．【解析】：考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律處理連接體問題的基本方法,簡單題。對于多個(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f中(m+m)g=(m+m)a，a二Ug,B與A具有共同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，取B為研究對地AABAB象，由牛頓第二定律有：f中mg=ma=常數(shù)，物體B做速度方向向右的勻減速運(yùn)ABBB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。桌x桌x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它的摩擦力F二口mg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11由于受到桌面對它的摩擦力F二卩mg作用，做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。22設(shè)圓盤的品質(zhì)為m,桌長為L,在桌布從圓盤下抽出的過程中，盤的加速度為a，則根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律有hmg二ma,111桌布抽出后，盤在桌面上做勻減速運(yùn)動(dòng)，以a表示加速度的大小，有2

mmg二ma。22移動(dòng)的距離為x，離開桌布后在桌面上再運(yùn)動(dòng)距1移動(dòng)的距離為x，離開桌布后在桌面上再運(yùn)動(dòng)距11離X后便停下，2則有v2=2aixi，v2=2a2x2，盤沒有從桌面上掉下的條件是L，x盤沒有從桌面上掉下的條件是L，x<—x，221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x=-+x，21由以上各式解得m由以上各式解得m+2ma2gm2110.答：BC解：對于物塊，由于運(yùn)動(dòng)過程中與木板存在相對滑動(dòng)，且始終相對木板向左運(yùn)動(dòng)，因此木板對物塊的摩擦力向右，所以物塊相對地面向右運(yùn)動(dòng)，且速度不斷增大，直至相對靜止而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，B正確；撤掉拉力后，對于木板，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x,加速度為a,加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)11間為t；撤力后木板減速,設(shè)減速過程的位移為x,加速度為a,減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為122t.由牛頓第二定律得撤力前：2F_u（m+M）g=Ma（1分）1解得a=—m/s2（1分）i3撤力后：|1（m+M）g二Ma（1分）2解得解得a2=3m/s2（1分）（1分）（1分）x=a12,x=at212112222為使小滑塊不從木板上掉下，應(yīng)滿足x+xWL（1分）12又at二at（1分）1122由以上各式可解得tW1s1所以水平恒力作用的最長時(shí)間為1s.（1分）⑵由上面分析可知，木板在拉力F作用下的最大位移x+1at2=1x4x1m=2m（1i2ii233分）可得F做功的最大值w=Fx=12x2J=8J.（1分）13答案:（1）1s（2）8J10．解析：物塊相對于木板滑動(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F=umg=N,當(dāng)m與M恰好相對滑動(dòng)時(shí)的1加速度為：F=ma，a==m/s2=3m/s2，1mm則當(dāng)a=m/s2時(shí)，m未相對滑動(dòng)，所受摩擦力F=ma=XN=N⑵當(dāng)a=m/s2時(shí)，m與M相對滑動(dòng)，摩擦力F=ma=X3N=Nfm隔離M有F—F=MaF=F+Ma=N+XN=Nf⑶當(dāng)a=3m/s2時(shí)m恰好要滑動(dòng).F=(M+m)a=X3N=N⑷當(dāng)F=N時(shí)，a=m/s2a=3m/s2物體a=－3)m/s2=m/s2相對由L=at2.得t=2s.相對答案：(1)N(2)N(3)N(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F=口(M+m)g=20N②f⑵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度，滑塊就不掉下來，根據(jù)v－0=2ax得v==4m/s④0即木板初速度的最大值是4m/s.17.［答案］⑴(2)6m/s，方向向左［解析］(1)對平板車施加恒力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s==<=0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v==5m/s1小球從放到平板車上，到脫離平板車所用時(shí)間t==1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t,則h=gt2解得t==2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=t＋t=12⑵小球落地瞬間，平板車的速度v=v+at212解得v=6m/s，方向向左213．［答案］(1)F>20N(2)2s［解析］(1)小滑塊與木塊間的滑動(dòng)摩擦力F=uF=umg.uN小滑塊在滑動(dòng)摩擦力F作用下向右做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度ua==ug=4m/s2.1木板在拉力F和滑動(dòng)摩擦力F作用下向右做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度a=,u2使m能從A上滑落的條件為a>a,21即>，解得F>u(M+m)g=20N.(2)設(shè)m在M上面滑行的時(shí)間為t,恒力F=，木板的加速度a==s2，小滑塊在2時(shí)間t內(nèi)運(yùn)動(dòng)位移s=at2,木板在時(shí)間t內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移s=at2,又s—s=L,112221解得t=2s.18.【解析】（1）m與m，相對滑動(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=s②2s—s=L/2③12聯(lián)立以上三式解得：s=L/22⑵設(shè)m與m‘之間動(dòng)摩擦因數(shù)為口1當(dāng)桌面光滑時(shí)有：m'gu=ma④11v2=2as⑤12由④⑤解得：U=1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)為口2對m有：ma=m，gu—（m，+m）gu⑥212TOC\o"1-5"\h\zt，=s，⑦2v2=2as，⑧22對m，有：vt，=s，⑨1s，—s，=L⑩12聯(lián)立解得：U=2所以桌面與板間的動(dòng)摩擦因數(shù)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—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：叫:?A、B—起加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F的最大值為:兔二伽+2卿肉二變式1解答：木板B能獲得的最大加速度為：0起加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F的最大值:?A、起加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F的最大值:?A、B變式2解答：木板B能獲得的最大加速度為：呦-62m設(shè)A、B—起加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F的最大值為F,則:m碼一+滬（陰+2m）碼一+滬（陰+2m）g=3他％解得：績盲噸例2解答：物體放上后先加速：a=Ug=2m/s2吹護(hù)=51吹護(hù)=5當(dāng)小車與物體達(dá)到共同速度時(shí)：v=at=v+at共11021此時(shí)小車的加速度為:解得：t嚴(yán),v共=2m/s以后物體與小車相對靜止：也F3一喘十直一°曲（???爲(wèi)，物體不會(huì)落后于小車）](t—t)+2a(t—t)131(t—t)