高中物理板块模型经典题目和答案解析

..高中物理板块模型经典题目和答案2.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〔3．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AB边重合,如图．已知盘与桌布间的动摩擦因数为1,盘与桌面间的动摩擦因数为2．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AB边．若圆盘最后未从桌面掉下,则加速度a满足的条件是什么？〔以g表示重力加速度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〔木板物块拉力木板物块拉力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,木板上表面光滑,木板与地面之间的动摩擦因数为μ=0.2,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/s2><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<>图9A．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2.0kg,与水平地面阻力忽略不计,物体质量m为0.5kg,物体与小车间的动摩擦因数为0.3,则：图18<1>小车在外力作用下以1.2m/s2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>若要使物体m脱离小车,则至少用多大的水平力推小车？<4>若小车长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,则滑离小车需多长时间？<物体m看作质点>16．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μ＝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/s2,求：<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．17．如图所示,质量为m＝1kg,长为L＝2.7m的平板车,其上表面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＝.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/s2.求：<1>小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μ＝0.4,g＝10m/s2.<1>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？<2>其他条件不变,若恒力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：<1>当物体刚到达木板中点时木板的位移；<2>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μmg,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μ=0．2,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=1kg、长度均为L=1．5m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μ1=0．2,A、B与水平地面之间的动摩擦因数为μ2=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,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/s2,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？〔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f2随拉力F大小变化的图象。〔设木板足够长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。在达到最大静摩擦力前,木块和木板以相同加速度运动,根据牛顿第二定律。木块和木板相对运动时,恒定不变,。所以正确答案是A。3．[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,a=μg,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：,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。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。x2x2aL/2xx1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1mg=ma1,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=ma2。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,,盘没有从桌面上掉下的条件是,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,,而,由以上各式解得。10.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,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x1,加速度为a1,加速运动的时间为t1;撤力后木板减速,设减速过程的位移为x2,加速度为a2,减速运动的时间为t2.由牛顿第二定律得撤力前:F－μ<m+M>g=Ma1<1分>解得<1分>撤力后:μ<m+M>g=Ma2<1分>解得<1分><1分>为使小滑块不从木板上掉下,应满足x1+x2≤L<1分>又a1t1=a2t2<1分>由以上各式可解得t1≤1s所以水平恒力作用的最长时间为1s.<1分><2>由上面分析可知,木板在拉力F作用下的最大位移<1分>可得F做功的最大值<1分>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,直至达到向右相同的速度,所以B、C正确．答案：BC17．解析：<1>m与M间最大静摩擦力F1＝μmg＝1.5N,当m与M恰好相对滑动时的加速度为：F1＝mam,am＝＝m/s2＝3m/s2,则当a＝1.2m/s2时,m未相对滑动,所受摩擦力F＝ma＝0.5×1.2N＝0.6N<2>当a＝3.5m/s2时,m与M相对滑动,摩擦力Ff＝mam＝0.5×3N＝1.5N隔离M有F－Ff＝MaF＝Ff＋Ma＝1.5N＋2.0×3.5N＝8.5N<3>当a＝3m/s2时m恰好要滑动．F＝<M＋m>a＝2.5×3N＝7.5N<4>当F＝8.5N时,a＝3.5m/s2a物体＝3m/s2a相对＝<3.5－3>m/s2＝0.5m/s2由L＝a相对t2,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>g①故木板所受摩擦力Ff＝μ<M＋m>g＝20N②<2>木板的加速度a＝＝5m/s2③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v－0＝2ax得v0＝＝4m/s④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a＝＝5m/s2平板车速度减为零时,向右的位移s0＝＝1.6m<＝1.8m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v1＝＝5m/s小球从放到平板车上,到脱离平板车所用时间t1＝＝1.8s小球离开平板车后做自由落体运动,设下落时间为t2,则h＝gt解得t2＝＝0.2s所以,小球从放到平板车上开始至落到地面所用的时间t＝t1＋t2＝2.0s<2>小球落地瞬间,平板车的速度v2＝v1＋at2解得v2＝6m/s,方向向左13．[答案]<1>F>20N<2>2s[解析]<1>小滑块与木块间的滑动摩擦力Fμ＝μFN＝μmg.小滑块在滑动摩擦力Fμ作用下向右做匀加速运动的加速度a1＝＝μg＝4m/s2.木板在拉力F和滑动摩擦力Fμ作用下向右做匀加速运动的加速度a2＝,使m能从A上滑落的条件为a2>a1,即>,解得F>μ<M＋m>g＝20N.<2>设m在M上面滑行的时间为t,恒力F＝22.8N,木板的加速度a2＝＝4.7m/s2,小滑块在时间t内运动位移s1＝a1t2,木板在时间t内运动的位移s2＝a2t2,又s2－s1＝L,解得t＝2s.18．[解析]<1>m与m′相对滑动过程中m′做匀速运动,有：vt＝s1①m做匀加速运动,有：vt＝s2②s1－s2＝L/2③联立以上三式解得：s2＝L/2<2>设m与m′之间动摩擦因数为μ1当桌面光滑时有：m′gμ1＝ma1④v2＝2a1s2⑤由④⑤解得：μ1＝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m′滑到m右端两者刚好共速时该动摩擦因数最小,设为μ2对m有：ma2＝m′gμ1－<m′＋m>gμ2⑥t′＝s2′⑦v2＝2a2s2′⑧对m′有：vt′＝s1′⑨s1′－s2′＝L⑩联立解得：μ2＝所以桌面与板间的动摩擦因数μ≥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：．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：解得：例2解答：物体放上后先加速：a1=