高中物理板塊模型經(jīng)典題目及答案解析

1、2.如圖,在光滑水平面上有一質(zhì)量m的足夠長(zhǎng)的木板,其上疊放一質(zhì)量為rw的木塊.假定木塊和木板之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t增大的水平力F=ktk是常數(shù),木板和木塊速度的大小分別為&和az,以下反映胡和az變化的圖線中正確的3如下圖,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),程中B受到的摩擦A方向向左,大小不變B.方向向左,逐漸減C方向向右,大小不變D.方向向右,逐漸減例1-一小圓盤靜止在桌布,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-盤上與桌布間的動(dòng)摩擦因數(shù)為一盤與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2«現(xiàn)忽然以恒定

2、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-假設(shè)圓盤最后未從桌面掉下,那么加速度a滿足的條件是什么？以g表示重力加速度10.如下圖,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)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)面的運(yùn)動(dòng)情況物塊拉力A.物塊先向左運(yùn)動(dòng),再向右運(yùn)B,物塊向右運(yùn)動(dòng),速度逐漸增大,直到做勻速C木板向右運(yùn)動(dòng),速度逐漸變小,直到做勻速D木板和物塊的速度都逐漸變小,直到為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,木板上外表光滑,木板與地面之間的動(dòng)摩

3、擦因數(shù)為)1=02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/s12)(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A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C-運(yùn)動(dòng)木板向右運(yùn)動(dòng),速度逐漸變小,直到做m為0.5kg,物體與小車間D勻速運(yùn)動(dòng)木板和物塊的速

4、度都逐漸變小,直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)量的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3,那么:圖18(1)小車在外力作用下以1.2m/s°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)假設(shè)要使物體m脫離小車,那么至少用多大的水平力推小車？(4)假設(shè)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),那么滑離小車需多長(zhǎng)時(shí)間?(物體m看作質(zhì)點(diǎn))16.如下圖,木板長(zhǎng)L=1.6m,質(zhì)量M=4.0kg,上外表光滑,下外表與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為U=0.4.質(zhì)量m=1.0kg的小

5、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2速度,取g=10m/s2,求:17.如下圖,質(zhì)量為m=1kg,長(zhǎng)為L(zhǎng)=2.7m的平板車,其上外表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1木板所受摩擦力的大??；2使小滑塊不從木板上掉下來(lái),木板初速度的最大值左的恒力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=上經(jīng)過(guò)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lOm/s'.求：(1)小

6、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.如下圖,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=lkg,其尺寸遠(yuǎn)小于L.小滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)U=0.4,g=10m/s2.Mr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？其他條件不變,假設(shè)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.如下圖,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)

7、的細(xì)繩,細(xì)繩跨過(guò)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),整個(gè)過(guò)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)假設(shè)木板與桌面之間有摩擦,為使物體能到達(dá)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、2nl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中假設(shè)拉力F作用在A上呢？如圖2所示.mp圖2變式2在變式1的根底上再改為：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

8、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)小車速度到達(dá)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)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(guò)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口kg、長(zhǎng)度均為L(zhǎng)-l.51n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)為同尸0.2,A、B與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為口2二0.1.最大靜摩擦力可以認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力.現(xiàn)在

9、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(guò)一段時(shí)間A、B相碰,碰后馬上到達(dá)共同速度,C瞬間速度不變,但A、B并不粘連,求：經(jīng)過(guò)時(shí)間t二10s時(shí)A、B、C的速度分別為多少？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)木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量m=lkg大小可以忽略的鐵塊,鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)試求:,取g=10m/s2,1假設(shè)木板長(zhǎng)L-lm,在鐵塊上加一個(gè)水平向右的恒力F=8N,經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間鐵塊運(yùn)動(dòng)到木板的右端?用52假設(shè)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(guò)分析和計(jì)算后,請(qǐng)?jiān)趫D6中畫出鐵塊受到木

10、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)68101214"、任6運(yùn)動(dòng)時(shí),aim2g恒定不變,a2g.所以正確答案是a.木塊和木板相對(duì)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.在到達(dá)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Ta23 .【解析】：考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律處理連接體問(wèn)題的根本方法,簡(jiǎn)單題.對(duì)于多個(gè)物體組成的物體系統(tǒng),假設(shè)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地產(chǎn)(mAfflB)g(mAmB)a,a=Ug,B與A具有共同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),取B為研究對(duì)象

11、,由牛頓第二定律有：fab=niBgmBa常數(shù),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.F尸ifilg作用,做初速F2=2ing作用,做勻減速直例1.此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(guò)程,形成清楚的物理情景,再尋找相互間的制約關(guān)系,是解決這一問(wèn)題的根本思路.桌布從圓盤下抽出的過(guò)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(guò)程中,盤的加速度為那么根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律img=mai,桌布抽出后,盤在桌面上做勻減速運(yùn)動(dòng),以有a?表示加速度的大

12、小,有2111g=ma?.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,vi:2aixi,vr2a2X2,盤沒(méi)有從桌面上掉下的條件是x2Xr,時(shí)間為t,在這段時(shí)間內(nèi)桌布移動(dòng)的距離為x,有xat2,xiait>11設(shè)桌布從盤下抽出所經(jīng)歷22由以上各式解得a10.答：BC解：對(duì)于物塊,由于運(yùn)動(dòng)過(guò)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,那么木板的速度不斷減小,直

13、到二者相對(duì)D錯(cuò)誤.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,14.解析：(1)撤力前木板加速,設(shè)加速過(guò)程的位移為xb加速度為用加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1；撤力后木,設(shè)板減速減速過(guò)程的位移為X2,加速度為g減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2.由牛頓第二定律得撤力前：F-U(m+M)g=Mai(1分)42解得aim/s,(1分)3撤力后：U(m+M)g=Ma?(1分)s2解得a2m/s:(1分)31212分、工1"L2,2211)為使小滑塊不從木板上掉下,應(yīng)滿足x1+x2WL(1分)又ait1=a2t2(1分)由以上各式可解得ts所以水平恒力作用的最長(zhǎng)時(shí)間為1s.(1分)12142(2)由上

14、面分析可知,木板在拉力F作用下的最大位移Xiattrlmm(1分)11122i32可得F做功的最大值WFxi12J8J.(1分),3答案：(1)1s(2)8J10.解析：物塊相對(duì)于木板滑動(dòng),說(shuō)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,直至到達(dá)向右相同的速度,所以B、C正確.答案：BC17.解析：m與M間最大靜摩擦力Fi=Umg=1.5N,當(dāng)m與M恰好相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的加速度為：F11.522Fi=111&工,&工=m/s=3m/s,m0.5那么當(dāng)a=l.2m/s2時(shí),ni未相對(duì)滑動(dòng),所受摩擦力

15、F=ma=0.5X1.2N=0.6N(2)當(dāng)a=3.5m/s2時(shí),m與M相對(duì)滑動(dòng),摩擦力Ff=mac=0.5X3N=1.5N隔離M有FFf=MaF=Ff+Ma=1.5N+2.0X3.5N=8.5N2(3)當(dāng)a=3m/s,時(shí)m恰好要滑動(dòng).F=(M+m)a=2.5X3N=7.5N(4)當(dāng)F=8.5N時(shí),a=3.5m/sa物體=3m/s2a相對(duì)=(3.53)m/s=0.5m/s./L=2a中"'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)g故木板所受摩擦力Ff=U(M+m)g=

16、20NFf木板的加速度a=/=5m/s,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(lái),根據(jù)v2o0=2ax得Vo=2ax=4m/s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),加速度大小為艮a=5m/sm平板車速度減為零時(shí),向右的位移v2o2LSo=1.6m=L8m2a3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vx=2aL3+so=5m/s小球從放到平板車上,到脫離平板車所用時(shí)間Vi+Voti1.8sa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'那么h=/

17、gt%解得2=p=°-2s所以,小球N放到平板車上開始至落到地面所用的時(shí)間t=ti+t2=2.0s(2)小球落地瞬間,平板車的速度V2=Vi+at2解得V2=6m/s,方向向左13-答案F>20N2s解析小滑塊與木塊間的滑動(dòng)摩擦力Fn=|1Fn=pmg.小滑塊在滑動(dòng)摩擦力R作用下向右做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速ai=|ig=4m/s.木板在拉力F和滑動(dòng)摩擦力R作用下向右做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度小一F-&C12M使m能從A上滑落的條件為a2>ai,FF/Fp即mF>Fm,解得F>|1(M+m)g=20N.設(shè)m在M上面滑行的時(shí)間為t,恒力F=22.8N,木板的加速曖2=

18、'm"=4.7m/s2'小滑塊在時(shí)間t內(nèi)運(yùn)動(dòng)位移si=i2ait2,木板在時(shí)間t內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移S2=21a2t2,又s2-Si=L,解得t=2s.18-【解析】m與m相對(duì)滑動(dòng)過(guò)程中m"做勻速運(yùn)動(dòng),有：vt=sim做勻加速運(yùn)動(dòng),有：/vt=S2si-s2=L/2聯(lián)立以上三式解得：S2=L/2設(shè)m與m'之間動(dòng)摩擦因數(shù)為內(nèi)當(dāng)桌面光滑時(shí)有：m"g|ii=maiv2=2ais2(5)gmZTV由解得：=如果板與桌面有摩擦,由于m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)為對(duì)m有：ma2=m'g|Lii(m,+m)g|i2;v2="J對(duì)m/vL=一,Si：=.聯(lián)立解2mv得,(42=2+m)2所以桌面與板間的動(dòng)摩擦因mv叱2(m+m)gL例1分析：為預(yù)防運(yùn)動(dòng)過(guò)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