(完整版)高中物理板块模型经典题目和答案.docx

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．桌布的一边与桌的边重合，如图．已知盘AB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AB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（）A．物块先向左运动，再向右运动物块拉力B．物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动木板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=1.0 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μ=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F=12 N,如图 3-12 所示 ,为使小滑块不掉下木板,试求 :(g 取 10 m/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 2.0 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(1)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？(2)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？(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 ＝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＝ 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M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；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) ，L2PB＝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：(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2μ＝ 0.4 ，g＝ 10m/s .(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、 2的物块A 和木板，A、B间的最大静摩擦力为，m m Bμ mg 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 f 2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a1 a2kt。

木块和木板相对m1m2运动时， a1m2 g ktA。

恒定不变， a2g 。

所以正确答案是m1m23．【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 A m B )g( m A m B )a ，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：f AB =m B g m B a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。

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。

x1x2aL/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v122a1x1， v122a2 x2，盘没有从桌面上掉下的条件是x2Lx1，2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 x1at 2， x11a1t 2，22 Lx1，而x2由以上各式解得a 1221 g。

210.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，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，直到过程的位移为 x 2,加速度为 a 2,减速运动的时间为 t 2.由牛顿第二定律得撤力前:F － μ(m+M)g=Ma (1 分 )1解得 a 14m/s 2 (1 分 )3撤力后 :μ(m+M)g=Ma 2(1 分 ) 解得 a 2 8m/s 2 (1 分 )3x 1 1a 1t 1 2, x 2 1a 2 t 22 (1 分 )2 2为使小滑块不从木板上掉下 ,应满足 x 1+x 2≤ L(1分 )又 a 1t 1=a 2t 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 F 作用下的最大位移 x 11 a 1t 12 1 4 1m 2 m (1 分)2J 8J.22 3 3可得 F 做功的最大值 WFx 112(1 分 )3答案 :(1)1 s(2)8 J10．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F ＝ μ mg ＝ 1.5 N ，当 m 与 M 恰好相对滑动时的加速度为：11m m F＝ 1.52＝ 3 m/s 2 ，1F ＝ ma ， a ＝ m0.5m/s则当 a ＝ 1.2 m/s 2 时， m 未相对滑动，所受摩擦力 F ＝ ma ＝ 0.5× 1.2 N ＝ 0.6 N(2) 当 a ＝3.5 m/s 2 时， m 与 M 相对滑 动，摩擦力 F f ＝ ma m ＝0.5× 3 N ＝ 1.5 N隔离 M 有 F －F f ＝ MaF ＝ F f ＋ Ma ＝ 1.5 N ＋ 2.0× 3.5 N ＝ 8.5 N(3) 当 a ＝3 m/s 2 时 m 恰好要滑动．F ＝ (M ＋ m)a ＝2.5× 3 N ＝ 7.5 N(4) 当 F ＝ 8.5 N 时， a ＝ 3.5 m/s 2a 物体 ＝ 3 m/s 2a 相对 ＝ (3.5－ 3) m/s 2＝ 0.5 m/s 2由 L ＝12a 相对 t 2 ，得 t ＝2 s.答案： (1)0.6 N(2)8.5 N(3)7.5 N(4)2 s故木板所受摩擦力 F f ＝μ( M ＋ m ) g ＝20N ②(2) 木板的加速度a ＝ F f＝ 5m/s 2③M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2 v － 0＝2ax 得v 0 ＝ 2ax ＝4m/s ④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F2a ＝ ＝ 5m/sm平板车速度减为零时，向右的位移2v 02Ls 0 ＝2a ＝ 1.6m< 3 ＝ 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Lv 1 ＝2a 3＋ s 0 ＝ 5m/s小球从放到平板车上，到脱离平板车所用时间v 1＋ v 0t 1 ＝＝ 1.8sa小球离开平板车后做自由落体运动，设下落时间为t ，则 h ＝ 1 22gt22 解得 t 2＝2h＝ 0.2sg所以，小球从放到平板车上开始至落到地面所用的时间t ＝ t 1＋ t 2＝ 2.0s(2) 小球落地瞬间，平板车的速度v 2＝ v 1＋ at 2解得 v 2＝ 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F μ ＝ μF N ＝ μmg .小滑块在滑动摩擦力F μ 作用下向右做匀加速运动的加速度F μ2a 1 ＝ ＝ μg ＝ 4m/s .μ2F －F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 a ＝μM，使 能从 A 上滑落的条件为2> 1，ma aF － F μ F μ即M > m ，解得 F >μ ( M ＋ m ) g ＝20N.F － F2(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a 2＝μt 内运M ＝ 4.7m/s，小滑块在时间 111 2 212 221- 8 -m′做匀速运动，有：vt＝ s1①1m 做匀加速运动，有：2vt ＝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′ g μ1＝ ma1④v2＝2a1s2⑤mv2由④⑤解得：μ1＝gm′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)gμ2⑥v2t ′＝s2′⑦v2＝2a2s2′⑧对 m′有： vt′＝ s1′⑨s1′ － s2′＝L⑩mv2联立解得：μ2＝2(m′＋ m)gLmv2所以桌面与板间的动摩擦因数μ≥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。