教科版高中物理必修第一册专题强化练9动力学“板块”模型含答案

专题强化练9动力学“板块”模型1.(2024山西吕梁期末)如图所示,A、B两物块叠放在水平地面上,质量分别为mA=1kg,mB=2kg,用水平向右的拉力F作用在B上,A、B间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g取10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则()A.如果A、B静止,则A受到的摩擦力向右B.如果A、B静止,则B共受到4个作用力C.如果A、B一起向右做匀加速直线运动,B受到A的摩擦力水平向右D.如果地面光滑,A、B一起向右做匀加速直线运动,F不能超过6N2.(多选题)(2023河南商丘期末)如图所示,一足够长的木板静止在粗糙的水平面上,t=0时刻滑块从板的左端以速度v0水平向右滑行,木板与滑块间存在摩擦,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。滑块的v-t图像可能是()3.(2023陕西渭南咸林中学月考)如图甲所示,质量为M的木板静止在光滑水平面上,一个质量为m的滑块以初速度v0从木板的左端滑上木板,滑块和木板的水平速度随时间变化的图像如图乙所示,某同学根据图像得出如下一些结论,正确的是()A.滑块和木板始终存在相对运动B.滑块始终未离开木板C.滑块的质量小于木板的质量D.木板的长度为v4.(多选题)(2023四川南充东辰学校期末)如图甲所示,物块A与木板B静止并叠放在水平地面上,A、B间的动摩擦因数μ=0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,地面光滑。现对A施加水平向右的大小不同的拉力F,测得B的加速度a与力F的关系图像如图乙所示,取g=10m/s2,则()A.当F<24N时,A、B间的摩擦力保持不变B.当F>24N时,A、B间的摩擦力保持不变C.A的质量为4kgD.A的质量为2kg5.(2024北京海淀期末)两位同学在用如图所示的装置做实验。他们先将薄纸板B放在水平桌面上,再在纸板上放一个小物体A,一位同学对纸板施加恒定的水平向右的拉力将其从小物体底下抽出。可认为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,各接触面间的动摩擦因数都相同,桌面足够长,忽略空气阻力的影响。(1)甲同学对纸板施加了恒定的水平向右的拉力,发现小物体与纸板一起运动,并没有将纸板从小物体底下抽出。已知小物体的质量mA=0.4kg,纸板的质量mB=0.1kg,各接触面间的动摩擦因数均为μ=0.2,取重力加速度g=10m/s2。①求桌面对纸板B的摩擦力的大小;②甲同学至少需要施加多大的拉力F才能将纸板从小物体底下抽出?(2)做完实验后,为了更容易抽出纸板B(即施加在纸板B上的拉力更小),两位同学对实验条件进行了一些讨论:甲同学认为,物体A的质量越大,其越难随纸板一起运动,所以更容易抽出纸板;乙同学认为,物体A的质量越小,纸板B所受的摩擦力越小,所以更容易抽出纸板。请判断哪位同学的结论正确,并说明理由。6.(2024山东滨州期末)如图,水平传送带顺时针转动,小车上固定一薄板CD,薄板与传送带等高,薄板左端点C与传送带右侧最高点B恰好接触,方便物块顺利滑上小车。传送带始终保持v=2m/s的恒定速率运行,物块与传送带之间的动摩擦因数μ1=0.2,物块与薄板之间的动摩擦因数μ2=0.3,其他摩擦均不计。传送带A、B两端间距L1=2m,物块质量m=1kg,小车与薄板总质量M=5kg。在传送带A点无初速释放物块,通过传送带传送至C点,恰好没有在小车上滑落。重力加速度g取10m/s2(计算结果可用分数表示)。求:(1)物块在传送带上滑动时的加速度大小a1;(2)物块滑上薄板C点时的速度大小vC;(3)薄板CD的长度L2。7.如图所示,可看作质点的小物块放在长木板的正中央,长木板置于光滑水平面上,两物体皆静止。已知长木板质量为M=4.0kg,长度为L=3.0m,小物块质量为m=1.0kg,小物块与长木板之间的动摩擦因数μ=0.2;两物体间的最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小,重力加速度g=10m/s2,试求:(1)用水平向右的恒力F作用于小物块,当F满足什么条件时,两物体才能发生相对滑动?(2)若一开始就用水平向右5.5N的恒力作用于小物块,则小物块经过多长时间从长木板上掉下?

答案与分层梯度式解析专题强化练9动力学“板块”模型1.D2.AC3.B4.BC1.D以A为研究对象,在竖直方向受到重力、B的支持力,力F作用后,若A、B静止,由平衡条件可知,A在水平方向合力为0,A与B之间无摩擦力,选项A错误;以B为研究对象,在竖直方向受到重力、地面的支持力、A对B的压力,在水平方向上受到拉力F和地面对B的摩擦力,共5个力,选项B错误;如果A、B一起向右做匀加速直线运动,则A受B向右的摩擦力,由牛顿第三定律可知,B受到A的摩擦力方向水平向左,选项C错误;如果地面光滑,A、B恰好一起向右做匀加速直线运动,对A由牛顿第二定律有Ff=μmAg=mAa,对整体,由牛顿第二定律有F=(mA+mB)a,解得F=6N,即A、B一起向右做匀加速直线运动时,F不能超过6N,选项D正确。方法技巧 叠加体系统临界问题的求解思路2.AC滑块滑上木板,受到木板对滑块向左的滑动摩擦力,做匀减速运动,若滑块对木板的摩擦力大于地面对木板的摩擦力,则木板做匀加速直线运动,当两者速度相等时,一起做匀减速运动。设滑块与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2,滑块的质量为m,木板的质量为M,知木板若滑动,则μ1mg>μ2(M+m)g,最后滑块与木板一起做匀减速运动,加速度a'=μ2g,开始时滑块做匀减速运动的加速度大小为a=μ1g>μ2g,知v-t图线的斜率变小,故C正确,D错误;若μ1mg<μ2(M+m)g,则木板不动,滑块一直做匀减速运动,故A正确;由于木板与地面间有摩擦力,最终滑块和木板不可能一起做匀速直线运动,故B错误。方法总结板块模型的三个基本关系加速度关系滑块与木板保持相对静止,可以用“整体法”求出它们一起运动的加速度如果滑块与木板之间发生相对运动,应采用“隔离法”分别求出滑块与木板运动的加速度。应注意发掘滑块与木板是否发生相对运动的隐含条件速度关系滑块与木板保持相对静止时,二者速度相同,分析清楚此时的摩擦力作用情况滑块与木板之间发生相对运动时,二者速度不相同,明确滑块与木板的速度关系,从而确定滑块与木板受到的摩擦力情况。应注意摩擦力发生突变的情况位移关系滑块和木板向同一方向运动时,它们的相对滑行距离等于它们的位移之差滑块和木板向相反方向运动时,它们的相对滑行距离等于它们的位移之和3.B由题意知,滑块在摩擦力作用下做匀减速直线运动,木板在摩擦力作用下做初速度为0的匀加速直线运动,最终两者共速,一起运动,故A错误;由题图乙可知,最终滑块与木板速度相等,它们相对静止,滑块没有滑离木板,故B正确;由于滑块、木板间的摩擦力分别使滑块、木板产生加速度,所以满足mam=MaM,由v-t图像知,在t1时间内匀减速运动的加速度小于匀加速运动的加速度,即am<aM,所以可知m>M,即滑块的质量大于木板的质量,故C错误;滑块与木板相对静止时,两者间的位移差x=v0t12,4.BC当A与B间的摩擦力达到最大静摩擦力后,A与B之间会发生相对滑动,由题图可知,B的最大加速度为4m/s2;当F<24N时,A和B保持相对静止,A与B间的摩擦力为静摩擦力,静摩擦力为B提供加速度,所以F<24N时,加速度增加,A、B间的摩擦力增加,选项A错误。拉力F>24N时,A与B之间发生相对滑动,A与B间的摩擦力为滑动摩擦力,且f=μmAg,所以A、B间的摩擦力保持不变,选项B正确。根据牛顿第二定律,对B有aB=μmAgmB=4m/s2,对A有aA=F-μmAgmA=4m/s5.答案(1)①1N②见解析(2)乙同学,见解析解析(1)①桌面对纸板B的摩擦力的大小为f=μ(mA+mB)g=1N;②在力F作用下,纸板和小物体一起加速运动,随着力F增大,加速度增大,而小物体受到的加速度由纸板对小物体的静摩擦力提供,当达到最大静摩擦力时,恰好发生相对滑动。此时对整体分析,根据牛顿第二定律有F-f=(mA+mB)a对A分析,根据牛顿第二定律有fBA=μmAg=mAa解得F=2N则甲同学至少需要施加2N以上的拉力,才能将纸板从小物体底下抽出。(2)对A分析,根据牛顿第二定律有fBA=μmAg=mAaA对B分析,根据牛顿第二定律有F-f-fAB=mBaB其中f=μ(mA+mB)gfAB=μmAg纸板要能被抽出,则B的加速度aB要大于A的加速度aA,而aA=μg,则有aB=F-2μmAgmB-μg>μg,由上式可知物体A的质量越小,纸板B所受的摩擦力f与fAB6.答案(1)2m/s2(2)2m/s(3)59解析(1)对物块进行受力分析,根据牛顿第二定律有μ1mg=ma1解得a1=2m/s2(2)物块在传送带上做匀加速运动过程中,当加速至v时物块的位移x=v22a之后物块与传送带保持相对静止向右做匀速直线运动,即物块滑上薄板C点时的速度大小为2m/s。(3)物块刚滑上小车时,对物块,根据牛顿第二定律有μ2mg=ma2解得a2=3m/s2对小车进行分析,根据牛顿第二定律有μ2mg=Ma3解得a3=0.6m/s2根据题意可知,物块滑至D点恰好与小车共速,则有v共=v-a2t=a3t解得t=59则物块滑离传送带后到与小车共速的位移大小x1=vt-12a2t物块滑至D点时小车的位移大小x2=12a3t则薄板CD的长度L2=x1-x2解得L2=597.答案(1)F>2.5N(2)1s解析(1)两物体恰要发生相对滑动时,它们之间的摩擦力大小达到最大静摩擦力fm,设它们一起运动的加速度大小为a1,此时作用于小物块水平向右的恒力大小为F1,由牛顿第二定律可知对整体分析F1=(M+m)a1对木板分析fm=Ma1其中fm=μmg联立解得F1=2.5N故当F>2.5N时,两物体之间发生相对滑动。(2)分析可知,当