高中物理板块模型经典题目和答案解析

1、WORD 整理版专业资料学习参考如图，在光滑水平面上有一质量为m1 的足够长的木板，其上叠放一质量为m2 的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t 增大的水平力F=kt （ k 是常数），木板和木块加速度的大小分别为a1 和 a2 ，下列反映a1 和 a2 变化的图线中正确的是（）如图所示，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，运动过程中 B 受到的摩擦力A方向向左，大小不变B方向向左，逐渐减小C方向向右，大小不变D方向向右，逐渐减小例 1 一小圆盘静止在桌布上，位于一方桌的水平桌面的中央桌布的一边与桌的12边重

2、合，如图已知盘AB与桌布间的动摩擦因数为，盘与桌面间的动摩擦因数为现突然以恒定加速度a 将桌布抽离桌面，加速度方向是水平的且垂直于边若圆盘最后未从桌面掉下，则加速度AB满足的条件是什么？（以a表示重g力加速度）10. 如图所示，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（）物块先向左运动，再向右运动物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动木板木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动D木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零物块拉力14. 质量为m

3、=1.0 kg的小滑块 ( 可视为质点) 放在质量为m =3.0 kg的长木板的右端, 木板上表面光滑, 木板与地面之间的动摩擦因数为=0.2, 木板长L=1.0 m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2F=12 N,如图 3-12 所示 , 为使小滑块不掉下木板, 试 求 :( g 取 10 m/s )水平恒力F 作用的最长时间;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()图 9

4、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，直到做匀速运动 C木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动 D木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零17 如图18 所示，小车质量M 为 2.0 kg，与水平地面阻力忽略不计，物体质量m 为 0.5 kg，物体与小车间的动摩擦因数为0.3 ，则：图 18小车在外力作用下以1.2 m/s2 的加速度向右运动时，物体受摩擦力多大？欲使小车产生a 3.5 m/s2 的加速度，需给小车提供多大的水平推力？若要使物体m 脱离小车，则至少用多大的水平力推小车？若小车长 L 1 m ，静止小车在8.5 N 水平推力作用下，物体由车的右端向左滑动，则

5、滑离小车需多长时间？( 物体 m 看作质点 )如图所示，木板长L 1.6m ，质量M 4.0kg ，上表面光滑，下表面与地面间的动摩擦因数为 0.4.质量 m 1.0kg 的小滑块 ( 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速度，取 g 10m/s 2，求：木板所受摩擦力的大小；使小滑块不从木板上掉下来，木板初速度的最大值如图所示，质量为 1kg，长为 2.7m的平板车，其上表面距离水平地面的高度为mL0.2m ，以速度hv0 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 的水平向左的恒力，并同时将一个小

6、球轻放在平板车上的点 ( 小球可视为质点，放在点时相对于地面的速度为零) ，FPPL2PB 3. 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 10m/s .求：小球从放到平板车上开始至落到地面所用的时间；小球落地瞬间平板车的速度13 如图所示，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 1kg ，其尺寸远小于L. 小滑块与木板间的动摩擦因数 0.4， g 10m/s 2.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，若恒力 22.8N 且始终作用于F上

7、，最终使M能从上滑落，在mMm上滑动的时间是多M少？18 如图所示，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，已知整个过程中板的右端都不会到达桌边定滑轮处试求：当物体刚到达木板中点时木板的位移；若木板与桌面之间有摩擦，为使物体能达到板的右端，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、 2m 的物块 A 和木板 B ， A 、B 间的最大静摩擦力为 mg ，现用水平

8、拉力 F 拉 B，使 A 、B 以同一加速度运动，求拉力 F 的最大值。专业资料学习参考WORD 整理版变式 1 例 1 中若拉力F 作用在A 上呢？如图2 所示。变式 2 在变式1 的基础上再改为：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 ，当小车速度达到 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=0 2， 小车足够长，求物体从放在小车上开始经t =1 5s

9、通过的位移大小。（g 取 10m/s 2）=1 5m 的木练习 1 如图 4 所示，在水平面上静止着两个质量均为=1kg 、长度均为板和，间距=6m，mLM=2kg 的小滑块C， A、 B 与 C 之间的动摩擦因数AB A 、Bs在 A 的最左端静止着一个质量为为 1=0 2， A、B 与水平地面之间的动摩擦因数为2 =0 1。最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力。现在对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，碰后立刻达到共同速度，C 瞬间速度不变，但A、B 并不粘连，求：经过时间t =10s 时 A 、B、C 的速度分别为多少？（已知重力加速

10、度g=10m/s 2）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，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，取g=10m/s 2，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？专业资料学习参考WORD 整理版（ 2）若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 中画出铁块受到木板的摩擦力f 2 随拉力F 大小变化的图象。（设木板足够长）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

11、的摩擦力为静摩擦力。在达到kt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a1a2。木块和木板相对m1m2运动时，am 2 g1恒定不变，a 2ktg 。所以正确答案是A。m 1m2【解析】：考查牛顿运动定律处理连接体问题的基本方法，简单题。对于多个物体组成的物体系统，若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 A=( m AmB ) g( m Am B )a ， a=g， B 与 A 具有共同的运动状态，取 B 为研究对象，由牛顿第二定律有：f AB =mB gm B a常数 ，物体B 做速度方向向右的匀减速运

12、动，故而加速度方向向左。例1 本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，形成清晰的物理情景，再寻找相互间的制约关系，是解决这一问题的基本思路。x2x 1aL/2x桌布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F1=1mg 作用，做初速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擦力F2 =2mg 作用，做匀减速直线运动。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a1 ，则根据牛顿运动定律有 1 mg =ma 1，桌布抽出后，盘在桌面上做匀减速运动，以a2 表示加速度的大小，有2mg =ma 2

13、 。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，则有v 22a112x ， v2ax，1122L盘没有从桌面上掉下的条件是x22x1 ，专业资料学习参考WORD 整理版设桌布从盘下抽出所经历时间为t ，在这段时间内桌布移动的距离为x，有x1 at2， x 121 a1 t，22L而xx1 ，2由以上各式解得a12221 g 。10. 答： B C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，

14、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，则木板的速度不断减小，直到二者相对静止，而做匀速运动，C 正确；由于水平面光滑，所以不会停止，D 错误。14. 解 析 : (1)撤力前木板加速, 设加速过程的位移为1, 加速度为1, 加速运动的时间为xa1; 撤力后木板减速, 设t减速过程的位移为x , 加速度为a , 减速运动的时间为t . 由牛顿第二定律得撤力前:222F ( m +M) g=Ma (1 分 )142解得 a1m/s(1 分 )3撤力后 : ( m +M ) g=Ma (1 分 )解得 a21x183a1t1m/s2 2 , x22(1 分 )12a2 t2(1 分

15、)22为使小滑块不从木板上掉下, 应满足x1+ x2 L(1 分 )又 a 1t 1 =a2t 2 (1 分 )由以上各式可解得t 1 1 s所以水平恒力作用的最长时间为1 s.(1分 )(2) 由上面分析可知, 木板在拉力作用下的最大位移F212142 m分1231m3(1)a tx121可得 F 做功的最大值WFx112答案 : (1)1 s(2)8 JJ8J.(1 分 )310 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，直至达到向右相同的速度， 所以 B、 C 正确答案

16、： BC解析： (1) mF1m1与 M 间最大静摩擦力1.522F1 mg 1.5 N ，当 m 与 M 恰好相对滑动时的加速度为：F ma， a m0.5m/s 3 m/s ，则当 a 1.2 m/s2 时， m 未相对滑动， 所受摩擦力0.5 1.2 N 0.6 NF ma当 a 3.5 m/s2 时， m 与 M 相对滑动，摩擦力F f ma 0.5 3 N 1.5 N隔离 M 有 F Ff MaF Ff Ma 1.5 N 2.0 3.5 N 8.5 N当 a 3 m/s 2 时 m 恰好要滑动专业资料学习参考WORD 整理版222F ( M m ) a 2.5 3 N 7.5 N (

17、4) 当 F 8.5 N 时 ， a 3.5 m/s 2 a 物 体 3 m/sa 相 对 (3.5 3) m/s 0.5 m/s12由 L a 相对 t ，得 t 2 s.2答案： (1)0.6 N(2)8.5 N(3)7.5 N(4)2 s16 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 ( M m ) g 20N Ff2 (2) 木板的加速度a M 5m/s2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v0 2ax 4m/s 即木板初速度的最大值是4m/s.v0 0 2ax 得17 答案 (1)2.0s

18、(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F2a 5m/sm平板车速度减为零时，向右的位移2v02Ls0 2a 1.6m20N(2)2s 解析 (1) 小滑块与木块间的滑动摩擦力F FN mg .小滑块在滑动摩擦力F 作用下向右做匀加速运动的加速度F12a m g 4m/s .FF，木板在拉力F 和滑动摩擦力F 作用下向右做匀加速运动的加速度a2 M使 m 能从 A 上滑落的条件为a a ，21专业资料学习参考WORD 整理版F F F 即M m，解得 F ( M m ) g 20N.(2) 设 m 在 M 上面滑行的时间为t ，恒

19、力F 22.8N ，木板的加速度12122F F2a M 4.7m/s，小滑块在时间t 内运动位移s 1 2a1t，木板在时间t 内运动的位移s22a2t ，又 s 2 s 1 L，解得t 2s.【解析】(1)与相对滑动过程中mm做匀速运动，有：m 1vts1m 做匀加速运动，有：2vt s2s1 s2 L/2联立以上三式解得：s2 L/2(2) 设 m 与 m之间动摩擦因数为1当桌面光滑时有：m g1 ma 1 v21 2 2a s2由 解得： 1mvgm L如果板与桌面有摩擦，因为m 与桌面的动摩擦因数越大，m 越易从右端滑下，所以当好共速时该动摩擦因数最小，设为 2对有：()m滑到 m

20、右端两者刚212v2 t s 22v 2a2s2 对有：mvts1s1 s 2 Lmv 2联立解得： 2 2(mm) gL2mv所以桌面与板间的动摩擦因数2( m m) gL例 1 分析：为防止运动过程中A 落后于B （ A 不受拉力F 的直接作用，靠A、B 间的静摩擦力加速），A、B 一起加速的最大加速度由A 决定。解答：物块 A 能获得的最大加速度为： A、B 一起加速运动时，拉力F 的最大值为：变式 1 解答：木板 B 能获得的最大加速度为：。 A、B 一起加速运动时，拉力F 的最大值为：专业资料学习参考WORD 整理版专业资料学习参考变式 2 解答：木板 B 能获得的最大加速度为：设 A、 B 一起加速运动时，拉力F 的最大值为Fm，则：2解得： 例 2 解答：物体放上后先加速：