高考物理二輪復(fù)習(xí)專項1模型突破專題4板塊模型高分突破學(xué)案

模型4板塊模型[模型統(tǒng)計]真題模型(2017·全國卷ⅢT25)(2015·全國卷ⅠT25)

考察角度真題模型牛頓第二定律、勻變速運動規(guī)律、物塊與木板相對運動等綜合應(yīng)用的“板塊模型”(2015·全國卷ⅡT25)利用圖象求物塊的加快度、碰撞前后木板運動及物塊恰巧沒有走開木板的臨界條件和二者的相對位移及功能關(guān)系等綜合應(yīng)用的“板塊模(2013·全國卷ⅡT25)型”

考察角度牛頓運動定律、物塊與木板相對運動及功能關(guān)系等綜合應(yīng)用的“板塊模型”從v-t圖象剖析運動狀況、牛頓運動定律、摩擦力及二者共速此后的運動狀況等綜合應(yīng)用的“板塊模型”[模型解讀]1．板塊模型的特色板塊模型向來以來都是高考考察的熱門，板塊模型問題，起碼波及兩個物體，一般包含多個運動過程，板塊間存在相對運動，應(yīng)正確求出各物體在各個運動過程中的加快度(注意兩過程的連結(jié)處加快度可能突變)，找出物體之間的位移(行程)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)系兩個過程的紐帶，每一個過程的末速度是下一個過程的初速度，問題的實質(zhì)是物體間的互相作用及相對運動問題，應(yīng)依據(jù)題目中的已知信息及運動學(xué)公式綜合剖析，分段分步列式求解．2．板塊模型的求解問題互相作用、動摩擦因數(shù)．木板對地的位移．物塊對地的位移．物塊對木板的相對位移．摩擦生熱，能量轉(zhuǎn)變．3．板塊模型的解題重點解決板塊模型問題，不一樣的階段要剖析受力狀況和運動狀況的變化，抓住二者存在相對金戈鐵騎滑動的臨界條件是二者間的摩擦力為最大靜摩擦力，靜摩擦力不只方向可變，并且大小也會在必定范圍內(nèi)變化，明確板塊達(dá)到共同速度時各物理量關(guān)系是此類題目的打破點：板塊達(dá)到共同速度此后，摩擦力要發(fā)生轉(zhuǎn)變，一種狀況是板塊間滑動摩擦力轉(zhuǎn)變成靜摩擦力；另一種狀況是板塊間的滑動摩擦力方向發(fā)生變化．板塊達(dá)到共同速度時恰巧對應(yīng)物塊不離開木板時板擁有的最小長度，也就是物塊在木板上相關(guān)于板的最大位移．(3)剖析受力，求解加快度，畫運動情境圖找尋位移關(guān)系，可借助v-t圖象．[模型打破]考向1有外力作用的板塊問題[典例1]如圖1所示，質(zhì)量為M的木板(足夠長)置于圓滑水平面上，質(zhì)量為m的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ.開始時木板和木塊均靜止，某時刻起，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摩擦力，則木塊和木板各自運動的加快度am、aM的大小分別為多少？圖1【分析】若兩物體相對靜止一同向右做勻加快運動對整體，依據(jù)牛頓第二定律有F＝(M＋m)a則木塊與木板間的摩擦力f＝ma＝mF≤μmg，M＋m即0＜F≤μ(M＋m)gF此時am＝aM＝M＋m當(dāng)F＞μ(M＋m)g時，兩物體發(fā)生相對運動對木板，依據(jù)牛頓第二定律有μmg＝ma，解得am＝μgF－μmg對木塊，依據(jù)牛頓第二定律有F－μmg＝Ma，解得aM＝F綜上所述，若0＜F≤μ(M＋m)g，則am＝aM＝M＋mF－μmg

M若＞μ(＋)，則m＝μ，M＝.FMmgagaMF【答案】若0＜F≤μ(M＋m)g，則am＝aM＝＋；若F＞μ(M＋m)g，則am＝μg，aMMmF－μmg＝M金戈鐵騎[追蹤訓(xùn)練]若將典例1中的水平外力F作用在木塊上，其余條件不變，則木塊和木板各自運動的加快度am、aM的大小分別為多少？【分析】若0＜F≤M＋mμ，則m＝M＝F；若F＞M＋mμ，則m＝Mmgaa＋MmgaMm－μmgμmgm，aM＝M.(2)若將典例1中的木板置于粗拙水平面上，且木板與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ2，木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ1，其余條件不變，則木塊和木板各自運動的加快度am、aM的大小分別為多少？【分析】若0＜F≤μ2(M＋m)g，木塊和木板的加快度均為零；若μ2(M＋m)g＜F≤μ2(M－μ2＋1mMFMmg21m＋m)g＋μ(M＋m)g，則a＝a＝M＋m；若F＞μ(M＋m)g＋μ(M＋m)g，則a＝F－μ2M＋mg－μ1mgμ1g，aM＝.M考向2水平面上擁有初始速度的板塊模型[典例2]如圖2所示，質(zhì)量為M的小車靜止在圓滑的水平面上，車長為L，現(xiàn)有質(zhì)量為m、可視為質(zhì)點的物塊，以水平向右的初速度v0從小車最左端滑上小車，物塊與車面間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加快度為g，求：(1)物塊在車面上滑行的時間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v′應(yīng)知足的條件．0圖2【分析】(1)假定小車足夠長，物塊以水平向左的加快度a1＝μg做勻減速直線運動，mg而小車以水平向右的加快度a2＝M做勻加快直線運動，最后兩物體以同樣的速度v一同向右做勻速運動，依據(jù)動量守恒定律有mv0＝(M＋m)v1212設(shè)物塊在小車上滑行的距離為s，依據(jù)能量守恒定律有μmgs＝2mv0－2(M＋m)v2Mv0聯(lián)立解得s＝2μM＋mg若L≥s，則物塊最后與小車一同以速度v做勻速運動，依據(jù)運動學(xué)公式有v＝a2t，聯(lián)Mv0立解得t＝μM＋mg金戈鐵騎若L＜s，則物塊向來以水平向左的加快度a1＝μg做勻減速直線運動，直到從小車最右1212端滑離小車，依據(jù)運動學(xué)公式有x1＝v0t－2a1t，x2＝2a2t，x1－x2＝L22μ＋Mv0－Mv0－MmgLM聯(lián)立以上幾式解得t＝μ.M＋mg(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)知足：物塊恰巧抵達(dá)小車最右端時二者共速．依據(jù)動量守恒定律和能量守恒定律有mv＝(M＋m)v，μmgL＝12122μM＋mgL22，聯(lián)立解得vMmaxmaxmax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v′應(yīng)知足的條件為02μM＋mgLv0′≤.M答案：看法析如下圖，圓滑水平川面上有一質(zhì)量為m2的滑板，滑板最左端放有一個可視為質(zhì)點的質(zhì)量為m1(m1≠m2)的物塊，滑板與物塊之間的動摩擦因數(shù)為μ，二者以同樣的初速度v0一同向右運動，滑板與豎直墻碰撞時間極短，且沒有機(jī)械能損失，重力加快度為g，為保證物塊不從滑板上滑落，滑板的長度L起碼為多少？【分析】(1)若m2＞m1，滑板與豎直墻碰撞后，以原速反彈，總動量向左，當(dāng)二者達(dá)到同樣速度后一同向左做勻速運動，物塊在滑板上滑動的距離最大，設(shè)為L1.依據(jù)動量守恒定律有(m2－m1)v0＝(m2＋m1)v1，v1為物塊與滑板碰撞后速度同樣時的速度大小1212依據(jù)能量守恒定律有μm1gL1＝2(m2＋m1)v0－2(m2＋m1)v12聯(lián)立解得L＝2m2v0.1m1＋m2g若m2＜m1，滑板與豎直墻碰撞后，以原速反彈，總動量向右，當(dāng)二者達(dá)到同樣速度后一同向右運動，再次與墻相碰，重復(fù)以前的運動，但二者共速時的速度愈來愈?。詈?，滑板靜止在豎直墻處，此過程物塊向來相對滑板向右運動，當(dāng)滑板(包含滑板上的物塊)最后靜止時，物塊在滑板上滑動的距離最大，設(shè)為L2.12m＋mv20依據(jù)能量守恒定律有μ12＝(2＋1)0，解得L122＝mgL2mmv2μm1gm－m2v2m＋mv20120＞0，即L1＜L2，故滑板的長度起碼為L＝L2＝12因此L2－L1＝2μ11＋22μ1.mmmgmg金戈鐵騎2m1＋m2v0答案：2μm1g考向3傳遞帶模型[典例3](2018·赤峰4月模擬)如圖3所示，一個可視為質(zhì)點的物塊，質(zhì)量為m＝1kg，從圓滑四分之一圓弧軌道頂端由靜止滑下，抵達(dá)底端時恰巧進(jìn)入與圓弧軌道底端相切的水平傳遞帶，傳遞帶由電動機(jī)驅(qū)動著勻速逆時針轉(zhuǎn)動，速度大小為v＝3m/s.已知圓弧軌道半徑R＝0.45m，物塊與傳遞帶間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.1，兩皮帶輪之間的距離為L＝4m，物塊滑到圓弧軌道底端時對軌道的作使勁為F，物塊與傳遞帶摩擦產(chǎn)生的熱量為Q.重力加快度取g＝10m/s2.以下說法正確的選項是()圖3A．F＝10NB．F＝20NC．Q＝10JD．Q＝4J12C[物塊滑到圓弧軌道底端的過程中，由機(jī)械能守恒：mgR＝2mv0，解得：v0＝2gR＝32v0m/s，在軌道的底端，由牛頓第二定律得：F－mg＝mR，代入數(shù)據(jù)解得F＝30N，故A、B錯誤；物塊滑上傳遞帶將做勻減速運動，設(shè)勻減速運動的最大距離為sm，加快度大小為a，由22牛頓第二定律得：μmg＝ma，解得a＝1m/s2，可得：sm＝v0＝3m＝4.5m，由于兩皮帶2a2×1輪之間的距離為L＝4m，因此物塊將從傳遞帶的右端走開傳遞帶．設(shè)物塊在傳遞帶上滑行12時間為t，則有：L＝v0t－2at，解得：t＝2s，在t＝2s時間內(nèi)傳遞帶的位移大小為x＝vt＝2×3m＝6m，物塊相關(guān)于傳遞帶的位移為x＝x＋L＝10m，熱量Q＝μmgx＝10J，因此C正確，D錯誤．](2018·甘肅天水一模)如下圖，繃緊的水平傳遞帶一直以恒定速率v1運轉(zhuǎn)．初速度大小為v2的小物塊從與傳遞帶等高的圓滑水平川面上的A處滑上傳遞帶．若從小物塊滑上傳遞帶開始計時，小物塊在傳遞帶上運動的v-t圖象(以地面為參照系)如圖乙所示．已知v2>v1，則()金戈鐵騎甲乙A．t2時刻，小物塊離A處的距離達(dá)到最大B．t2時刻，小物塊相對傳遞帶滑動的距離最大C