高考物理最新模拟题精选训练牛顿运动定律的综合应用专题03叠加体问题含解析

我们在这里，召开私营企业家联谊会，借此机会，我代表成都市渝中工商局、渝中区私营企业协会，祝各位领导新年快乐、工作愉快、身体健康，祝各位企业家事业兴旺专题03 叠加体问题1.(16 分)（2017湖南怀化期中）如图所示，质量M=8 kg的小车放在光滑的水平面上，在小车左端加一水平推力F=8 N, 当小车向右运动的速度达到1.5 m/s时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计，质量为m=2 kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数 =0.2，（取g=10m/s2),求：(1)小物块刚放上小车时，小物块及小车的加速度大小各为多大？(2)要使物块不从小车上滑落.小车的长度L至少是多少？(3)从小物块放上小车开始，经过1=1.5 s系统产生的热量Q及力F所做的功W?（2）设m和M经过时间速度相等，且都为v： 1分 1分 1分 1分 1分得：t1=1s 1分（3）由功能关系： 1分 1分设M和m相对静止时，两者的共同加速度为：1分设在时间内，M的位移为： 1分 （另解：）F在t1.5s内的功： 1分 （另解：） 1分2(12分)质量M3 kg的滑板A置于粗糙的水平地面上，A与地面间的动摩擦因数10.3，其上表面右侧光滑段长度L12 m，左侧粗糙段长度为L2，质量m2 kg、可视为质点的滑块B静止在滑板上的右端，滑块与粗糙段间的动摩擦因数20.15，取g10 m/s2，现用F18 N的水平恒力拉动A向右运动，当A、B分离时，B相对地面的速度vB1 m/s，求L2的值【名师解析】：本题考查了动能定理、牛顿运动定律、匀变速直线运动规律等在水平恒力F的作用下，开始时A做匀加速运动，B静止不动，当A运动位移为L1时B进入粗糙段，设此时A的速度为vA，则对A，由动能定理得：FL11(Mm)gL1Mv21cnjy解得vA2 m/sB进入粗糙段后，设A加速度为aA，B加速度为aB，由牛顿第二定律得：对A，F1(Mm)g2mgMaA对B，2mgmaB解得aA0，aB1.5 m/s2即A以vA2 m/s的速度做匀速直线运动直至A、B分离，设B在粗糙段滑行的时间为t，则：对A，sAvAt对B，vBaBtsBaBt2又：sAsBL2联立解得L21 m答案：1 m3（2010海南）题3-6图1中，质量为m的物块叠放在质量为2m的足够长的木板上方右侧，木板放在光滑的水平地面上，物块与木板之间的动摩擦因数为0.2在木板上施加一水平向右的拉力F，在03s内F的变化如题3-4图2所示，图中F以mg为单位，重力加速度g=10m/s2整个系统开始时静止 (1)求1s、1.5s、2s、3s末木板的速度以及2s、3s末物块的速度；(2)在同一坐标系中画出03s内木板和物块的vt图象，据此求03s内物块相对于木板滑过的距离。【名师解析】 (1)设木板和物块的加速度分别为a和a，在t时刻木板和物块的速度分别为vt和vt，木板和物块之间摩擦力的大小为f，依牛顿第二定律、运动学公式和摩擦定律得f=ma f=mg，当vt vtvt2=vt1+a(t2-t1)F-f=(2m)avt2=vt1+a (t2-t1)由式与题给条件得v1=4m/s，v1.5=4.5m/s，v2=4m/s，v3=4m/s，v2=4m/s，v3=4m/s，(2)由式得到物块与木板运动的vt图象，如题2-4图J所示。在03s内物块相对于木板的距离s等于木板和物块vt图线下的面积之差，即图中带阴影的四边形面积，该四边形由两个三角形组成，上面的三角形面积为0.25(m)，下面的三角形面积为2(m)，因此s=2.25。4.（2008四川延考区理综）如题3-10图，一质量为m=1kg的木板静止在光滑水平地面时。开始时，木板右端与墙相距L=0.08m；质量为m=1kg的小物块以初速度v0=2m/s滑上木板左端。木板长度可保证物块在运动过程中不与墙接触。物块与木板之间的动摩擦因数为=0.1，木板与墙的碰撞是完全弹性的。取g=10m/s2，求：（1）从物块滑上木板到两者达到共同速度时，木板与墙壁碰撞的次数及所用的时间；（2）达到共同速度时木板右端与墙之间的距离。【名师解析】（1）物块滑上木板后，在摩擦力作用下，木板从静止开始做匀加速运动。设木板加速度为a，经历时间T后与墙第一次碰撞，碰撞时的速度为v1，则mg=ma L=aT2 v1=at 联立上述三式解得T=0.4s，v1=0.4m/s 在物块与木板两者达到共同速度前，在每两次碰撞之间，木板受到物块对它的摩擦力作用而做加速度恒定的运动，因而木板与墙相碰后将返回至初态，所用时间为T。设在物块与木板两者达到共同速度v前木板共经历n次碰撞，则有v=v0-（2nT+t）a=at 式中t是碰撞n次后木板从起始位置至达到共同速度时所需要的时间。式可改写为 2v=v0-2nT 由于木块的速率只能位于0到v1之间，故有0v0-2nT2 v1求解上式得1.5n2.5 由于n是整数，故n=2。 再由得t=0.2s，v=0.2 m/s从开始到物块与木板两者达到共同速度所用时间为t=4T+t=1.8s（2）物块与木板达到共同速度时，木板与墙之间的距离为s=Lat 2 联立式，并代人数据得s=0.06m5. （2013全国）一长木板在水平面上运动，在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，以后木板运动的速度时间图象如图4-5所示。已知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上，取重力加速度的大小g=10m/s2，求：（1）物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数。（2）从t=0时刻到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板的位移的大小。【名师解析】 分析题给木板运动的速度时间图象，t=0.5s时速度拐点，木板加速度开始减小，表明二者此时速度相等，应用牛顿运动定律及其相关知识列方程解答。 【解答】（1）从t=0时开始，木板与物块之间的摩擦力使物块加速，使木板减速，此过程一直持续到物块和木板具有共同速度为止。由图可知，在t1=0.5s时，物块和木板的速度相同，设t=0到t=t1时间间隔内，物块和木板的加速度分别为a1和a2，则a1= v1/ t1， a2=(v0- v1)/ t1，式中v0=5m/s，v1=1m/s分别为木板在t=0、t=t1时速度的大小。设物块和木板的质量为m，物块和木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为1、2，由牛顿第二定律得：1mg=ma1，(1+22)mg=ma2，联立式解得：1=0.20，2=0.30.，（2）在t1时刻后，地面对木板的摩擦力阻碍木板运动。物块与木板之间的摩擦力改变方向。设物块与木板之间的摩擦力大小为f，物块和木板的加速度大小分别为a1和a2，则由牛顿第二定律得：f=ma1，22mg-f=ma2。 假设f1mg，与假设矛盾，故f=1mg 由式知，物块加速度大小a1=a1.物块的vt图象如图4-5J中的点划线所示。由运动学公式可推知，物块和木板相对于地面的运动距离分别为：s1=2，s2=t1+，物块相对于木板位移的大小为s= s2- s1。联立解得：s=1.125m。【点评】本题主要考查牛