(word完整版)高中物理中的滑块问题(含解析)

1、高中物理中的滑块问题1. （2010淮阴中学卷）如图，在光滑水平面上，放着两块长度相同，质量分别为M和M2的木 板，在两木板的左端各放一个大小、形状、质量完全相同的物块。开始时，各物均静止，今在两物体上各作用一水平恒力Fi、F2,当物块和木板分离时，两木板的速度分别为vi和V2,物体和木板间的动摩擦因数相同，下列说法正确的是（BD ）FiA.若 Fi=F2, M M,则 viv2B.若 Fi=F2, Mv M,则 ViV2C.若 FiF2, M= M,则 viv2D.若 FiV F2, M= M,则 ViV22.如图所示，长2mx质量为ikg的木板静止在光滑水平面上，一木块质量也为ikg （可

2、视为质点），与木板之间的动摩擦因数为0.2。要使木块在木板上从左端滑向右端而不至滑落，则木块初速度的最大值为（ D ）,一八，_VA. im/s B . 2 m/s C. 3 m/s D . 4 m/s3 .如图所示，小木块质量 m= ikg,长木核质量M= i0kg,木板与地面以及木块间的动摩擦因数均为科=0.5 .当木板从静止开始受水平向右的恒力F= 90 N作用时，木块以初速 vo=4m/s向左滑上木板的右端.则为使木块不滑离木板，木板的长度 l至少要多长？aiF mg (M m)gM一 ,23m /si,2 i 2siait 3t2222a2 g 5m/si 2_2s2V0ta2 t4

3、t 2.5t2由 V0 a2t ait 解得 t 2s板长：l si s 4 m4 .如图所示，质量 M=i.0kg的长木板静止在光滑水平面上，在长木板的右端放一质量 m=i.0kg的小滑块（可视为质点），小滑块与长木板之间的动摩擦因数=0.20.现用水平横力F=6.0N向右拉长木板，使小滑块与长木板发生相对滑动，经过t=i.0s撤去力F.小滑块在运动过程中始终没有从长木板上掉下.求：m（i）撤去力F时小滑块和长木板的速度个是多大;（2）运动中小滑块距长木板右端的最大距离是多大？(D .对滑和木板分别利用牛顿第二定律和运动学公式2a1 g 2m/sv1 a1tl 2m/sF mg ,2,a24

4、m/sv2 a2tl 4m/sM(2).最大位移就是在滑块和木板相对静止时 滑块加速度大小均为a =2m/s2(方向相反)Vi+ a 12=V2- a 12代入数据 2+2t 2=4-2t 21s后.没有拉力.只有相互间的摩擦力解得t 2=0.5s此时2个的速度都是4v=3m/s木块和木板的位移分别为Siv1 v t22.25mS2v22tiv2 v-t23.75ms s2 sl 1.5m5. (2010龙岩二中卷)如图所示，一质量M=2.0kg的长木板静止放在光滑水平面上，在木板的右端放一质量 m=1.0kg可看作质点的小物块，小物块与木板间的动摩擦因数为=0.2.用恒力F向右拉动木板使木板

5、在水平面上做匀加速直线运动，经过 t=1.0s后撤去该恒力，此时小物块恰好运动到距木板右端l =1.0m处。在此后的运动中小物块没有从木板上掉下来求:(1)小物块在加速过程中受到的摩擦力的大小和方向;(2)作用于木板的恒力 F的大小;(3)木板的长度至少是多少？解：(1)小物块受力分析如图所示，设它受到的摩擦力大小为ffN1N1 mg 0f=0.2 X 1.0 X 10N=2N方向水平向右(2)设小物块的加速度为a,木板在恒力 F作用下做匀加速直线运动时的加速度为a2,此过程中小物块的位移为s1,木板的位移为s2则有：f ma1a1 2.0m/s21.2Sat21一(a2a1) t21.2,%

6、 a2ts2 s l2代入数值得：a2 4.0m/s2对木板进行受力分析，如图所示，根据牛顿第二定律:F-f =Ma,则F=f +Ma,代入数值得出 F=10No(3)设撤去F时小物块和木板的速度分别为vi和V2,撤去F后，木板与小物块组成的系统动量守恒，当小物块与木板相对静止时，它们具有共同速度V共v1 a1t 2.0m/sv IOjGieiAv2 a2t 4.0m/s根据动量守恒定律得：mv+Mv=(m+MV共1.0 2 2.0 4.010 ,Vt m/s m/s1.0 2.031cle对小物块：根据动能te理：fs mV共 一mvi1212对木板：根据动能7E理：f(s l) MVt M

7、v222代入数据：l 2 m3所以木板的长度至少为L=l+l=5m 1.7m )36.如图所示，一辆 M=8kg,长L=2m的平板小车静止在水平地面上，小车的左端放置一物块(可视为质点)。已知小车高度h=0 80 m。物块的质量 m=1.0kg,它与小车平板间的动摩擦因6数科二0 20。现用F=26 N水平向左的恒力拉小车,经过一段时间后，物块与小车分离。不计小车与地面间的摩擦。取 g=10m/s2,求：(1)物块与小车分离前，小车向左运动的最大距离;(2)当物块落地时，物块与小车右端的水平距离。答案：(1)6 0m (2)106 m。解：(1)a1g 2m/s2F mg 2a2 3m/s M

8、V2a 23- V1a122V12a1s22V22a2Ls2 s1利用并代入数据解得s2=6m(2) a226m/s22hc ,t20.4s2： g,1 , 2s2 v2t2 -a2t22.66m d2Sv1t2 1.6 m iS s11.06m7.如图所示，水平地面上一个质量M=4 0kg、长度L=2 .0m的木板，在F=8 .0 N的水平拉力作用下，以vo=2 0m/s的速度向右做匀速直线运动。某时刻将质量m=1 .0 kg的物块(物块可视为质点)轻放在木板最右端。(1)若物块与木板间无摩擦，求物块离开木板所需的时间;(2)若物块与木板间有摩擦，且物块与木板间 的动摩擦因数和木板与地面间的

9、动摩擦因数相 等，求将物块放在木板上后，经过多长时间木板 停止运动。(结果保留二位有效数字)答案：(1)1 2s(2)4 0 s解(1) F MgFMg0.2F (M m)gM20.5m/ s12Lv0t-at2代入数据得：t = 1.2s2(2) a1g 2m/s共速时 v a1tlv0 a2tl接着一起做匀减速直线运动a2F (2m M)gM一，2解得t1 一 s v3F (m M)21m/ s4-m320.5m/s直到速度为零，停止运动,t2v8sa3总时间t t1 t210 s321/ f2/N6 一5 .4 一3 一2 一102 4 68 10 12 14 F/N8. (2010长沙

10、市一中卷)如图所示，质量M= 1kg的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数(11=0.1 ,在木板的左端放置一个质量m=1kg、大小可以忽略的铁块，铁块与木板间的动摩擦因数2(12=0.4,取 g=10m/s ,试求：(1)若木板长 L=1m在铁块上加一个水平向右的恒力F=8N,经过多长时间铁块运动到木板的右端？F,通过分析和计(2)若在铁块上的右端施加一个大小从零开始连续增加的水平向左的力算后，请在图中画出铁块受到木板的摩擦力f2随拉力F大小变化的图像。(设木板足够长)f2=F解析：(1)木块的加速度大小a1 F2mg =4m/s2m铁块的加速度大小a22mg1(M m)g

11、2m/s2M设经过时间t铁块运动到木板的右端，则有1 .212a)t a2tL2 2解得：t=1s(2)当Fw 卑(mg+Mg =2N时，A B相对静止且对地静止,设F=F1时，A、B恰保持相对静止，此时系统的加速度2a a2 2m/s以系统为研究对象，根据牛顿第二定律有F11 (M m)g (M m)a解得：F1=6N所以，当2N6N A B发生相对运动， f22mg =4N画出f2随拉力F大小变化的图像如右9.如图所示，质量m=0.3 kg的小车静止在光滑的水平面上，车长L=15 m,现有质量m=0.2 kg可视为质点的物块， 以水平向右的速度 V0=2 m/s从左端滑上小车，最后在车面上

12、某处与小车保持相对静止。物块与车面间的动摩擦因数=0.5,取g=10 m/s 2,求(1)物块在车面上滑行的时间t;(2)要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车左端的速度v 不超过多少。(1) 0.24s (2)5m/s【解析】本题考查摩擦拖动类的动量和能量问题。涉及动量守恒定律、动量定理和功能关系这些物理规律的运用。(1)设物块与小车的共同速度为v,以水平向右为正方向，根据动量守恒定律有m2Vom1m2 V设物块与车面间的滑动摩擦力为F,对物块应用动量定理有-Ft m2V m2 V0其中F m2g解得tmN。m mb g代入数据得t 0.24 s(2)要使物块恰好不从车厢滑出，须物块到车面右

13、端时与小车有共同的速度由功能关系有代入数据解得=5m/sm2Vom1 m 2v13 mlm2v2m2gL故要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车的速度V。不能超过 5m/s。10 .如图(a)所示，光滑水平面上停放着一辆上表面粗糙的平板车，质量为M,一质量为 m的铁块以水平初速度 V0滑到小车上，两物体开始运动，它们的速度随时间变化的图象如图(b)所示(t0是滑块在车上运动的时间)，则可以断定 ()A.铁块与小车最终滑离B.铁块与小车的质量之比 m:M=1： 1C.铁块与小车表面的动摩擦因数_ vo|1 = 3gt0D.平板车上表面的长度为5Vo答案 ABC11 .如图所示，右端带有竖直挡板的

14、木板B,质量为 M长L=1.0m,静止在光滑水平面上.一个质量为m的小木块(可视为质点)A,以水平速度v0 4.0m/s滑上B的左端，而后与其右端挡板碰撞，最后恰好滑到木板 B的左端.已知M=3m,并设A与挡板碰撞时无机械能损失，碰撞时间可忽略(g取10m/s2).求:(1) A、B最后的速度；(2)木块A与木板B间的动摩擦因数.【答案】(1) 1m/s； (2) 0.3解析：(1) A、B最后速度相等，由动量守恒可得(M m)v mv0解得 v v0 1m/s4121 .(2)由动能定理对全过程列能量守恒万程mg 2L mv0( M m)v222解得 0.312 .如图所示，一质量为 M长为

15、l的长方形木板B放 在光滑的水平地面上，在其右端放一质量为 m的小木块A, nM现以地面为参照系，给 A和B以大小相等、方向相 反的初速度(如图)，使A开始向左运动、B开始向右运动， 但最后A刚好没有滑离木板.以地面为参考系.(1)若已知A和B的初速度大小为vo,求它们最后的速度的大小和方向；A向左运动到达的最远处(从地面上看)离出发(2)若初速度的大小未知，求小木块 点的距离.【答案】(1) Mv。，方向向右；M m解析：(1) A刚好没有滑离 B板，表示当A滑到B板的最左端时, 度.设此速度为v, A和B的初速度的大小为 vo,由动量守恒可得4MmlA、B具有相同的速M m 不Mv0 mv

16、0 (M m)v 解得v v0 ,方向向右M m(2) A在B板的右端时初速度向左，而到达 B板左端时的末速度向右，可见 A在运动 过程中必经历向左作减速运动直到速度为零， 再向右作加速运动直到速度为 v的两个阶 段.设11为A开始运动到速度变为零过程中向左运动的路程，l 2为A从速度为零增加到速度为v的过程中向右运动的路程，L为A从开始运动到刚到达 B的最左端的过程中 B运动的路程，如图所示.设 A与B之间的滑动摩擦力为f ,根据动能定理，11对 B,有 fL Mvo Mv2 221对 A,有 fi1mv01 201 2血 mv2由几何关系L+ （ l 1 l 2）= l由式解得11 M一m

17、l4M13 .一块质量为 M长为L的长木板，静止在光滑水平桌面上， 一个质量为 m的小滑块以 水平速度Vo从长木板的一端开始在木板上滑动，直到离开木板，滑块刚离开木板时的速度.vo为v若把此木板固定在水平桌面上，其他条件相同求:（1）求滑块离开木板时的速度 v;V0咯案）外空；2v。25 g(128mM解析：（1）设长木板的长度为l ,长木板不固定时，对M m组成的系统，由动量守恒定律，得mvomvMv5由能量守恒定律，得mgl121-mvo 一2 o 222Mv2当长木板固定时，对mgl 1 mv2m,根据动能定理，有-mvo 2联立解得vVo51 16mM（2）若已知滑块和木板之间的动摩擦

18、因数为 板的长度.v28m(2)由两式解得l (12 8m)25 gM14 .如图所示，光滑水平地面上停着一辆平板车，其质量为2m，长为L,车右端（A点）有一块静止的质量为 m的小金属块.金属块与车间有摩擦，与中点 C为界，AC段与C阻摩擦因数不同.现给车施加一个向右的水平恒力，使 车向右运动，同时金属块在车上开始滑动，当金属 块滑到中点 C时，即撤去这个力.已知撤去力的瞬 间，金属块的速度为 vo,车的速度为2vo,最后金属 块恰停在车的左端（B点）如果金属块与车的 AC段 间的动摩擦因数为 阴，与CB段间的动摩擦因数为 112,求（11与（12的比值.【答案】2解析：设水平恒力 F作用时间

19、为ti.对金属块使用动量定理Fft产mv-0即(iimgt=mv,得t产V0ig对小车有(F- Ff) ti=2m 2 v0 0,得恒力 F=5img金属块由A-C过程中做匀加速运动，加速度ai=-FL=-1mg1gm m小车加速度a2 二 5 1mg1mg 2 K2m2miy金属块与小车位移之差s 1a lit： 1(2 ig ig)(上)2 222ig2而S L,所以，vL21 gL动量从小金属块滑至车中点 C开始到小金属块停在车的左端的过程中，系统外力为零,5寸恒，设共同速度为 v,由2mx 2vo+mv= (2m+m v,得v= vo311c 1o 152由能重寸恒有 mg mv0 2

20、m (2v0) 3m (-v0),得 2 0222232 3gL所以,15 .如图所示，质量为 m=5kg的长木板放在水平地面上，在木板的最右端放一质量也为m=5kg的物块 A.木板与地面间的动摩擦因数阴=0.3 ,物块与木板间的动摩擦因数(12=0.2.现用一水平力F=60N作用在木板上，使木板由静止开始匀加速运动，经过 t=1s,撤去拉力.设物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.(g取10m/s2)求：(1)拉力撤去时，木板的速度大小.pT f(2)要使物块不从木板上掉下，木板的长度至少多大.,(3)在满足(2)的条件下，物块最终将停在距板右端多远处.【答案】(1) 4m/s； (2)

21、 1.2m； (3) 0.48m解析：(1)若在时间t=1s内，物块与长木板一起运动，加速度为a,则F 2 1mg 2ma物块受合外力f ma2mg说明物块在长木板上发生了相对滑动.设撤去F时，长木板的速度为 vi,滑块速度为V2,由动量定理可知，对物块，有 2mgt mv2对系统,有(F 21mg)t mv1 mv2代入数据解得vi=4m/s, v2=2m/s拉力撤去时，长木板的速度大小为4m/s.(2)设撤去拉力后，经时间 t1,两者获得共同速度为v,由动量定理可知,对物块，有 2mgt mvmv2对长木板，有 2 2mgt1mg%mv mv1将v1和v2的数值代入解得t1=0.2s ,在

22、t =1s内，物块相对于长木板的位移在11=0.2s内，物块相对于长木板的位移v=2.4m/ss(v1 v2)t /2=1ms2=(v. v2)t1/2=0.2m木板的长度最小值为 L=s1+s2=1.2mX1,物块位移为X2,由动能定理，得(3)滑块与木板有了共同速度后，在摩擦力作用下均做减速运动，物块相对于木板向右运动，木板和物块先后停下，设木板位移为12(2mg 2 1mg)x1 0 -mv2mgx2 0 mv2这段时间内物块相对于木板的位移s3=X2X1 =0.72m.物块最终离板右端的距离d=s1 + s2 s3 =0.48m16 .一质量 M=2kg的长木板 B静止在光滑的水平面上，B的右端与竖直挡板的距离为s=0.5m.一个质量为 m=1kg的小物体 A以初速度vo=6m/s从B的左端水平滑上 B,当B与竖直挡板每次碰撞时，A都没有到达B的右端.设定物体A可视为质点，A、B间的动摩擦因数 =0.2, B与竖直 2*