高中物理板块模型经典题目及答案解析

1、2.如图,在光滑水平面上有一质量m的足够长的木板,其上叠放一质量为rw的木块.假定木块和木板之的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等.现给木块施加一随t增大的水平力F=ktk是常数,木板和木块速度的大小分别为&和az,以下反映胡和az变化的图线中正确的3如下图,A、B两物块叠放在一起,在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动,程中B受到的摩擦A方向向左,大小不变B.方向向左,逐渐减C方向向右,大小不变D.方向向右,逐渐减例1-一小圆盘静止在桌布,位于一方桌的水平桌面的中央-桌布的一边与桌的AB边重合,如图-盘上与桌布间的动摩擦因数为一盘与桌面间的动摩擦因数为2«现忽然以恒定

2、加速度a将桌布抽离桌面,加速度方向是水平的且垂直于AB边-假设圆盘最后未从桌面掉下,那么加速度a满足的条件是什么？以g表示重力加速度10.如下图,一足够长的木板静止在光滑水平面上,一物块静止在木板上,木板和物块间有摩擦.现力向右拉木板,当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时,撤掉拉力,此后木板和物块相对面的运动情况物块拉力A.物块先向左运动,再向右运B,物块向右运动,速度逐渐增大,直到做匀速C木板向右运动,速度逐渐变小,直到做匀速D木板和物块的速度都逐渐变小,直到为14.质量为m=1.0kg的小滑块(可视为质点)放在质量为m=3.0kg的长木板的右端,木板上外表光滑,木板与地面之间的动摩

3、擦因数为)1=02木板长L=1.0m开始时两者都处于静止状态,现对木板施加水平向右的恒力F=12N,如图3-12所示为使小滑块不掉下木板,试求:(g取10m/s12)(1)水平恒力F作用的最长时间；(2)水平恒力F做功的最大值.10.如图9所示,一足够长的木板静止在光滑水平面上,一物块静止在木板上,木板和物块间有摩擦.现用水平力向右拉木板,当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时,撤掉拉力,此后木板和物块相对于水平面的运动情况为A物块先向左运动,再向右运动B-物块向右运动,速度逐渐增大,直到做匀速C-运动木板向右运动,速度逐渐变小,直到做m为0.5kg,物体与小车间D匀速运动木板和物块的速

4、度都逐渐变小,直17.如图18所示,小车质量M为2.0kg,与水平地面阻力忽略不计,物体质量的动摩擦因数为0.3,那么:图18(1)小车在外力作用下以1.2m/s°的加速度向右运动时,物体受摩擦力多大？(2)欲使小车产生a=3.5m/s2的加速度,需给小车提供多大的水平推力？(3)假设要使物体m脱离小车,那么至少用多大的水平力推小车？(4)假设小车长L=1m,静止小车在8.5N水平推力作用下,物体由车的右端向左滑动,那么滑离小车需多长时间?(物体m看作质点)16.如下图,木板长L=1.6m,质量M=4.0kg,上外表光滑,下外表与地面间的动摩擦因数为U=0.4.质量m=1.0kg的小

5、滑块(视为质点)放在木板的右端,开始时木板与物块均处于静止状态,现给木板以向右的初2速度,取g=10m/s2,求:17.如下图,质量为m=1kg,长为L=2.7m的平板车,其上外表距离水平地面的高度为h=0.2m,以速度v0=4m/s向右做匀速直线运动,A、B是其左右两个端点.从某时刻起对平板车施加一个大小为5N的水平向1木板所受摩擦力的大小；2使小滑块不从木板上掉下来,木板初速度的最大值左的恒力F,并同时将一个小球轻放在平板车上的P点(小球可视为质点,放在P点时相对于地面的速度为零),PB=上经过一段时间,小球从平板车上脱离后落到地面上.不计所有摩擦力,g取lOm/s'.求：(1)小

6、球从放到平板车上开始至落到地面所用的时间;(2)小球落地瞬间平板车的速度.13.如下图,有一块木板静止在光滑且足够长的水平面上,木板质量M=4kg,长L=1.4m,木板右端放着一个小滑块.小滑块质量为m=lkg,其尺寸远小于L.小滑块与木板间的动摩擦因数U=0.4,g=10m/s2.Mr现用恒力F作用于木板M上,为使m能从M上滑落,F的大小范围是多少？其他条件不变,假设恒力F=22.8N且始终作用于M上,最终使m能从M上滑落,m在M上滑动的时间是多少？18.如下图,一块质量为m,长为L的均质长木板放在很长的光滑水平桌面上,板的左端有一质量为m'的小物体(可视为质点),物体上连接一根很长

7、的细绳,细绳跨过位于桌边的定滑轮.某人以恒定的速度v向下拉绳,物体最多只能到达板的中点,整个过程中板的右端都不会到达桌边定滑轮处.试求：(1)当物体刚到达木板中点时木板的位移；(2)假设木板与桌面之间有摩擦,为使物体能到达板的右端,板与桌面之间的动摩擦因数应满足什么条件？例1如图1所示,光滑水平面上放置质量分别为m、2nl的物块A和木板B,A、B间的最大静摩擦力为Umg,现用水平拉力F拉B,使A、B以同一加速度运动,求拉力F的最大值.变式1例1中假设拉力F作用在A上呢？如图2所示.mp图2变式2在变式1的根底上再改为：B与水平面间的动摩擦因数为认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,使A、B以同一加速

8、度运动,求拉力F的最大值.例2如图3所示,质量M=8kg的小车放在光滑的水平面上,在小车右端加一水平恒力F,F=8N,当小车速度到达1.5m/s时,在小车的前端轻轻放上一大小不计、质量m=2kg的物体,物体与小车间的动摩擦因数2,小车足够长,求物体从放在小车上开始经t=1.5s通过的位移大小.g取10m/s2练习1如图4所示,在水平面上静止着两个质量均为m口kg、长度均为L-l.51n的木板A和B,A、B间距s=6m,在A的最左端静止着一个质量为M=2kg的小滑块C,A、B与C之间的动摩擦因数为同尸0.2,A、B与水平地面之间的动摩擦因数为口2二0.1.最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力.现在

9、对C施加一个水平向右的恒力F=4N,A和C开始运动,经过一段时间A、B相碰,碰后马上到达共同速度,C瞬间速度不变,但A、B并不粘连,求：经过时间t二10s时A、B、C的速度分别为多少？重力加速度g=10m/s2练习2如图5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木板的左端放置一个质量m=lkg大小可以忽略的铁块,铁块与木板间的动摩擦因数试求:,取g=10m/s2,1假设木板长L-lm,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?用52假设在铁块上施加一个大小从零开始连续增加的水平向右的力F,通过分析和计算后,请在图6中画出铁块受到木

10、板的摩擦力f2随拉力F大小变化的图象.设木板足够长68101214"、任6运动时,aim2g恒定不变,a2g.所以正确答案是a.木块和木板相对2 .解析：主要考查摩擦力和牛顿第二定律.木块和木板之间相对静止时,所受的摩擦力为静摩擦力.在到达最大静摩擦力前,木块和木板以相同加速度运动,根据牛顿第二定律Ta23 .【解析】：考查牛顿运动定律处理连接体问题的根本方法,简单题.对于多个物体组成的物体系统,假设系统内各个物体具有相同的运动状态,应优先选取整体法分析,再采用隔离法求解.取A、B系统整体分析有f地产(mAfflB)g(mAmB)a,a=Ug,B与A具有共同的运动状态,取B为研究对象

11、,由牛顿第二定律有：fab=niBgmBa常数,物体B做速度方向向右的匀减速运动,故而加速度方向向左.F尸ifilg作用,做初速F2=2ing作用,做匀减速直例1.此题涉及到圆盘和桌布两种运动,先定性分析清楚两者运动的大致过程,形成清楚的物理情景,再寻找相互间的制约关系,是解决这一问题的根本思路.桌布从圆盘下抽出的过程中,圆盘的初速度为零,在水平方向上受桌布对它的摩擦力为零的匀加速直线运动.桌布从圆盘下抽出后,圆盘由于受到桌面对它的摩设圆盘的品质为m,桌长为L,在桌布从圆盘下抽出的过程中,盘的加速度为那么根据牛顿运动定律img=mai,桌布抽出后,盘在桌面上做匀减速运动,以有a?表示加速度的大

12、小,有2111g=ma?.设盘刚离开桌布时的速度为V1,移动的距离为X1,离开桌布后在桌面上再运动距离X2后便停下,vi:2aixi,vr2a2X2,盘没有从桌面上掉下的条件是x2Xr,时间为t,在这段时间内桌布移动的距离为x,有xat2,xiait>11设桌布从盘下抽出所经历22由以上各式解得a10.答：BC解：对于物块,由于运动过程中与木板存在相对滑动,且始终相对木板向左运动,因此木板对物块的摩擦力向右,所以物块相对地面向右运动,且速度不断增大,直至相对静止而做匀速直线运动,B正确；撤掉拉力后,对于木板,由作用力与反作用力可知受到物块给它的向左的摩擦力作用,那么木板的速度不断减小,直

13、到二者相对D错误.静止,而做匀速运动,C正确；由于水平面光滑,所以不会停止,14.解析：(1)撤力前木板加速,设加速过程的位移为xb加速度为用加速运动的时间为t1；撤力后木,设板减速减速过程的位移为X2,加速度为g减速运动的时间为t2.由牛顿第二定律得撤力前：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)为使小滑块不从木板上掉下,应满足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长时间为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：物块相对于木板滑动,说明物块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块向右的速度,所以它们之间存在滑动摩擦力,使木块向右加速,木板向右减速,直至到达向右相同的速度,所以B、C正确.答案：BC17.解析：m与M间最大静摩擦力Fi=Umg=1.5N,当m与M恰好相对滑动时的加速度为：F11.522Fi=111&工,&工=m/s=3m/s,m0.5那么当a=l.2m/s2时,ni未相对滑动,所受摩擦力

15、F=ma=0.5X1.2N=0.6N(2)当a=3.5m/s2时,m与M相对滑动,摩擦力Ff=mac=0.5X3N=1.5N隔离M有FFf=MaF=Ff+Ma=1.5N+2.0X3.5N=8.5N2(3)当a=3m/s,时m恰好要滑动.F=(M+m)a=2.5X3N=7.5N(4)当F=8.5N时,a=3.5m/sa物体=3m/s2a相对=(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)木板与地面间压力大小等于(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,滑块静止不动,只要木板位移小于木板的长度,滑块就不掉下来,根据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)对平板车施加恒力F后,平板车向右做匀减速直线运动,加速度大小为艮a=5m/sm平板车速度减为零时,向右的位移v2o2LSo=1.6m=L8m2a3之后,平板车向左匀加速运动,小球从B端落下,此时车向左的速度vx=2aL3+so=5m/s小球从放到平板车上,到脱离平板车所用时间Vi+Voti1.8sa小球离开平板车后做自由落体运动,设下落时间为t2'那么h=/

17、gt%解得2=p=°-2s所以,小球N放到平板车上开始至落到地面所用的时间t=ti+t2=2.0s(2)小球落地瞬间,平板车的速度V2=Vi+at2解得V2=6m/s,方向向左13-答案F>20N2s解析小滑块与木块间的滑动摩擦力Fn=|1Fn=pmg.小滑块在滑动摩擦力R作用下向右做匀加速运动的加速ai=|ig=4m/s.木板在拉力F和滑动摩擦力R作用下向右做匀加速运动的加速度小一F-&C12M使m能从A上滑落的条件为a2>ai,FF/Fp即mF>Fm,解得F>|1(M+m)g=20N.设m在M上面滑行的时间为t,恒力F=22.8N,木板的加速暧2=

18、'm"=4.7m/s2'小滑块在时间t内运动位移si=i2ait2,木板在时间t内运动的位移S2=21a2t2,又s2-Si=L,解得t=2s.18-【解析】m与m相对滑动过程中m"做匀速运动,有：vt=sim做匀加速运动,有：/vt=S2si-s2=L/2联立以上三式解得：S2=L/2设m与m'之间动摩擦因数为内当桌面光滑时有：m"g|ii=maiv2=2ais2(5)gmZTV由解得：=如果板与桌面有摩擦,由于m与桌面的动摩擦因数越大,m'越易从右端滑下,所以当m'滑到m右端两者刚好共速时该动摩擦因数最小,设为对m有：ma2=m'g|Lii(m,+m)g|i2;v2="J对m/vL=一,Si：=.联立解2mv得,(42=2+m)2所以桌面与板间的动摩擦因mv叱2(m+m)gL例1分析：为预防运动过程中A落后于B(A不受拉力F的直接作用,靠A、B间的静摩擦力