2019高考物理一轮复习第五章机械能第43讲“滑块——木板”模型中的能量转化问题教科版.docx

第43讲“滑块木板”模型中的能量转化问题1.(多选)如图1所示，质量为M、长度为L的小车静止在光滑的水平面上，质量为m的小物块放在小车的最左端，现用一水平力F作用在小物块上，小物块与小车之间的摩擦力为f，经过一段时间小车运动的位移为x，小物块刚好滑到小车的右端，则下列说法中正确的是()图1A此时小物块的动能为F(xL)B此时小车的动能为fxC这一过程中，小物块和小车增加的机械能为FxfLD这一过程中，因摩擦而产生的热量为fL2(多选)(2018山东济宁模拟)如图2所示，长为L、质量为M的木板静置在光滑的水平面上，在木板上放置一质量为m的物块，物块与木板之间的动摩擦因数为.物块以v0从木板的左端向右滑动，若木板固定不动时，物块恰好能从木板的右端滑下若木板不固定时，下列叙述正确的是()图2A物块不能从木板的右端滑下B对系统来说产生的热量QmgLC经过t物块与木板便保持相对静止D摩擦力对木板所做的功等于物块克服摩擦力所做的功3(多选)水平地面上固定一倾角为37的足够长的光滑斜面，如图3所示，斜面上放一质量为mA2.0kg、长l3m的薄板A.质量为mB1.0kg的滑块B(可视为质点)位于薄板A的最下端，B与A之间的动摩擦因数0.5.开始时用外力使A、B静止在斜面上，某时刻给滑块B一个沿斜面向上的初速度v05m/s，同时撤去外力，已知重力加速度g10 m/s2，sin370.6，cos370.8.下列说法正确的是()图3A在滑块B向上滑行的过程中，A、B的加速度大小之比为35B从A、B开始运动到A、B相对静止的过程所经历的时间为0.5sC从A、B开始运动到A、B相对静止的过程中滑块B克服摩擦力所做的功为JD从A、B开始运动到A、B相对静止的过程中因摩擦产生的热量为J4(2018河北邢台质检)如图4所示，质量为M4kg的木板静止在光滑的水平面上，在木板的右端放置一个质量为m1kg，大小可以忽略的铁块，铁块与木板之间的动摩擦因数0.4，在铁块上加一个水平向左的恒力F8N，铁块在长L6m的木板上滑动取g10m/s2.求：图4(1)经过多长时间铁块运动到木板的左端；(2)在铁块到达木板左端的过程中，恒力F对铁块所做的功；(3)在铁块到达木板左端时，铁块和木板的总动能答案精析1BD小物块运动的位移为xL，拉力和摩擦力做功，由动能定理得(Ff)(xL)Ek1，故选项A错误；小车仅受摩擦力，由动能定理得fxEk2，选项B正确；小物块和小车组成的系统的机械能增加量为非重力做功，即(Ff)(xL)fxF(xL)fL，选项C错误；因摩擦而产生的热量为摩擦力与相对路程之积，即QfL，选项D正确2AC木板固定不动时，物块减少的动能全部转化为内能木板不固定时，物块向右减速的同时，木板要向右加速，物块减少的动能转化为系统产生的内能和木板的动能，所以产生的内能必然减小，物块相对于木板滑行的距离要减小，不能从木板的右端滑下，故A正确对系统来说，产生的热量Qfx相对mgx相对mgL，故B错误设物块与木板最终的共同速度为v，物块和木板系统动量守恒，取向右为正方向，根据动量守恒定律，有：mv0(mM)v，对木板M，由动量定理得：mgtMv，联立解得t，故C正确由于物块与木板相对于地的位移大小不等，物块对地位移较大，而摩擦力大小相等，所以摩擦力对木板所做的功小于物块克服摩擦力所做的功，故D错误3CD由题中条件可知，当滑块B向上运动时，薄板A将沿斜面向下运动，由受力分析和牛顿第二定律可知，对薄板A，mAgsin mBgcos mAaA，薄板A的加速度aA4 m/s2，方向沿斜面向下；对滑块B，mBgcosmBgsinmBaB，则滑块B的加速度aB10m/s2，方向沿斜面向下，故在滑块B向上滑行的过程中，A、B的加速度大小之比为25，选项A错误；开始运动时，滑块B向上做匀减速直线运动，减速到零所需要的时间t10.5s，此时薄板A的速度大小为vAaAt12m/s，然后二者均向下运动，且二者的加速度不变，最后速度相同，则有vAaAt2aBt2，代入数据可解得t2s，共同速度为vm/s，A、B从开始运动到速度相同所用时间为tt1t2s，选项B错误；滑块B的位移为xBt1t2m，方向沿斜面向上，所以滑块B克服摩擦力做的功为WmBgxBcosJ，选项C正确；A、B的相对位移为xt1aAtvAt2aAtt2，代入数据解得xm，故从A、B开始运动到A、B相对静止的过程中因摩擦产生的热量QmBgxcosJ，选项D正确4(1)2s(2)64J(3)40J解析(1)铁块与木板间的滑动摩擦力fmg0.4110N4N铁块的加速度a1m/s24 m/s2木板的加速度a2m/s21 m/s2铁块滑到木板左端的时间为t，则a1t2a2t2L代入数据解得t2s(2)铁块位移x1a1t2422m8m恒力F对铁块做的功WFx188J64J(3)方法一：铁块的动能EkA(Ff)x1(84)8J32J木板位移x2a2t2122m2m木板的动能EkBfx242J8J铁块和木板的总动能Ek总EkAEkB32J