高中物理板塊模型經典題目和答案

2022-05-23 02:15:03 字數 4502 閱讀 5336

2.如圖,在光滑水平面上有一質量為m1的足夠長的木板,其上疊放一質量為m2的木塊。假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等。

現給木塊施加一隨時間t增大的水平力f=kt(k是常數),木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2,下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是( )

3.如圖所示,a、b兩物塊疊放在一起,在粗糙的水平面上保持相對靜止地向右做勻減速直線運動,運動過程中b受到的摩擦力

a.方向向左,大小不變 b.方向向左,逐漸減小

c.方向向右,大小不變 d.方向向右,逐漸減小

例1.一小圓盤靜止在桌布上,位於一方桌的水平桌面的**.桌布的一邊與桌的ab邊重合,如圖.已知盤與桌布間的動摩擦因數為1,盤與桌面間的動摩擦因數為2.現突然以恆定加速度a將桌布抽離桌面,加速度方向是水平的且垂直於ab邊.若圓盤最後未從桌面掉下,則加速度a滿足的條件是什麼?(以g表示重力加速度)

10.如圖所示,一足夠長的木板靜止在光滑水平面上,一物塊靜止在木板上,木板和物塊間有摩擦。現用水平力向右拉木板,當物塊相對木板滑動了一段距離但仍有相對運動時,撤掉拉力,此後木板和物塊相對於水平面的運動情況為( )

a.物塊先向左運動,再向右運動

b.物塊向右運動,速度逐漸增大,直到做勻速運動

c.木板向右運動,速度逐漸變小,直到做勻速運動

d.木板和物塊的速度都逐漸變小,直到為零

14.質量為m=1.0 kg的小滑塊(可視為質點)放在質量為m=3.

0 kg的長木板的右端,木板上表面光滑,木板與地面之間的動摩擦因數為μ=0.2,木板長l=1.0 m開始時兩者都處於靜止狀態,現對木板施加水平向右的恒力f=12 n,如圖3-12所示,為使小滑塊不掉下木板,試求:

(g取10 m/s2)

(1)水平恒力f作用的最長時間;

(2)水平恒力f做功的最大值.

10.如圖9所示,一足夠長的木板靜止在光滑水平面上,一物塊靜止在木板上,木板和物塊間有摩擦.現用水平力向右拉木板 ,當物塊相對木板滑動了一段距離但仍有相對運動時,撤掉拉力,此後木板和物塊相對於水平面的運動情況為

(  )

圖9a.物塊先向左運動,再向右運動

b.物塊向右運動,速度逐漸增大,直到做勻速運動

c.木板向右運動,速度逐漸變小,直到做勻速運動

d.木板和物塊的速度都逐漸變小,直到為零

17.如圖18所示,小車質量m為2.0 kg,與水平地面阻力忽略不計,物體質量m為0.5 kg,物體與小車間的動摩擦因數為0.3,則:

圖18(1)小車在外力作用下以1.2 m/s2的加速度向右運動時,物體受摩擦力多大?

(2)欲使小車產生a=3.5 m/s2的加速度,需給小車提供多大的水平推力?

(3)若要使物體m脫離小車,則至少用多大的水平力推小車?

(4)若小車長l=1 m,靜止小車在8.5 n水平推力作用下,物體由車的右端向左滑動,則滑離小車需多長時間?(物體m看作質點)

16.如圖所示,木板長l=1.6m,質量m=4.0kg,上表面光滑,下表面與地面間的動摩擦因數為μ=0.

4.質量m=1.0kg的小滑塊(視為質點)放在木板的右端,開始時木板與物塊均處於靜止狀態,現給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)使小滑塊不從木板上掉下來,木板初速度的最大值.

17.如圖所示,質量為m=1kg,長為l=2.7m的平板車,其上表面距離水平地面的高度為h=0.2m,以速度v0=4m/s向右做勻速直線運動,a、b是其左右兩個端點.從某時刻起對平板車施加乙個大小為5n的水平向左的恒力f,並同時將乙個小球輕放在平板車上的p點(小球可視為質點,放在p點時相對於地面的速度為零),pb=.

經過一段時間,小球從平板車上脫離後落到地面上.不計所有摩擦力,g取10m/s2.求:

(1)小球從放到平板車上開始至落到地面所用的時間;

(2)小球落地瞬間平板車的速度.

13.如圖所示,有一塊木板靜止在光滑且足夠長的水平面上,木板質量m=4kg,長l=1.4m,木板右端放著乙個小滑塊.小滑塊質量為m=1kg,其尺寸遠小於l.小滑塊與木板間的動摩擦因數μ=0.

4,g=10m/s2.

(1)現用恒力f作用於木板m上,為使m能從m上滑落,f的大小範圍是多少?

(2)其他條件不變,若恒力f=22.8n且始終作用於m上,最終使m能從m上滑落,m在m上滑動的時間是多少?

18.如圖所示,一塊質量為m,長為l的均質長木板放在很長的光滑水平桌面上,板的左端有一質量為m′的小物體(可視為質點),物體上連線一根很長的細繩,細繩跨過位於桌邊的定滑輪.某人以恆定的速度v向下拉繩,物體最多只能到達板的中點,已知整個過程中板的右端都不會到達桌邊定滑輪處.試求:

(1)當物體剛到達木板中點時木板的位移;

(2)若木板與桌面之間有摩擦,為使物體能達到板的右端,板與桌面之間的動摩擦因數應滿足什麼條件?

例1 如圖1所示,光滑水平面上放置質量分別為m、2m的物塊a和木板b,a、b間的最大靜摩擦力為μmg,現用水平拉力f拉b,使a、b以同一加速度運動,求拉力f的最大值。

變式1 例1中若拉力f作用在a上呢?如圖2所示。

變式2 在變式1的基礎上再改為:b與水平面間的動摩擦因數為(認為最大靜摩擦力等於滑動摩擦力),使a、b以同一加速度運動,求拉力f的最大值。

例2 如圖3所示,質量m=8kg的小車放在光滑的水平面上,在小車右端加一水平恒力f,f=8n,當小車速度達到1.5m/s時,在小車的前端輕輕放上一大小不計、質量m=2kg的物體,物體與小車間的動摩擦因數μ=0.2,小車足夠長,求物體從放在小車上開始經t=1.5s通過的位移大小。(g取10m/s2)

練習1 如圖4所示,在水平面上靜止著兩個質量均為m=1kg、長度均為l=1.5m的木板a和b,a、b間距s=6m,在a的最左端靜止著乙個質量為m=2kg的小滑塊c,a、b與c之間的動摩擦因數為μ1=0.2,a、b與水平地面之間的動摩擦因數為μ2=0.1。最大靜摩擦力可以認為等於滑動摩擦力。現在對c施加乙個水平向右的恒力f=4n,a和c開始運動,經過一段時間a、b相碰,碰後立刻達到共同速度,c瞬間速度不變,但a、b並不粘連,求:

經過時間t=10s時a、b、c的速度分別為多少?(已知重力加速度g=10m/s2)

練習2 如圖5所示,質量m=1kg的木板靜止在粗糙的水平地面上,木板與地面間的動摩擦因數,在木板的左端放置乙個質量m=1kg、大小可以忽略的鐵塊,鐵塊與木板間的動摩擦因數,取g=10m/s2,試求:

(1)若木板長l=1m,在鐵塊上加乙個水平向右的恒力f=8n,經過多長時間鐵塊運動到木板的右端?

(2)若在鐵塊上施加乙個大小從零開始連續增加的水平向右的力f,通過分析和計算後,請在圖6中畫出鐵塊受到木板的摩擦力f2隨拉力f大小變化的圖象。(設木板足夠長)

2.解析:主要考查摩擦力和牛頓第二定律。

木塊和木板之間相對靜止時,所受的摩擦力為靜摩擦力。在達到最大靜摩擦力前,木塊和木板以相同加速度運動,根據牛頓第二定律。木塊和木板相對運動時, 恆定不變,。

所以正確答案是a。

3.【解析】:考查牛頓運動定律處理連線體問題的基本方法,簡單題。對於多個物體組成的物體系統,若系統內各個物體具有相同的運動狀態,應優先選取整體法分析,再採用隔離法求解。

取a、b系統整體分析有,a=μg,b與a具有共同的運動狀態,取b為研究物件,由牛頓第二定律有:,物體b做速度方向向右的勻減速運動,故而加速度方向向左。

例1.本題涉及到圓盤和桌布兩種運動,先定性分析清楚兩者運動的大致過程,形成清晰的物理情景,再尋找相互間的制約關係,是解決這一問題的基本思路。

桌布從圓盤下抽出的過程中,圓盤的初速度為零,在水平方向上受桌布對它的摩擦力f1=1mg作用,做初速為零的勻加速直線運動。桌布從圓盤下抽出後,圓盤由於受到桌面對它的摩擦力f2=2mg作用,做勻減速直線運動。

設圓盤的品質為m,桌長為l,在桌布從圓盤下抽出的過程中,盤的加速度為a1,則根據牛頓運動定律有 1mg=ma1,

桌布抽出後,盤在桌面上做勻減速運動,以a2表示加速度的大小,有 2mg=ma2。

設盤剛離開桌布時的速度為v1,移動的距離為x1,離開桌布後在桌面上再運動距離x2後便停下,

則有 ,,

盤沒有從桌面上掉下的條件是 ,

設桌布從盤下抽出所經歷時間為t,在這段時間內桌布移動的距離為x,有 ,,

而 ,

由以上各式解得 。

10.答:b c

解:對於物塊,由於運動過程中與木板存在相對滑動,且始終相對木板向左運動,因此木板對物塊的摩擦力向右,所以物塊相對地面向右運動,且速度不斷增大,直至相對靜止而做勻速直線運動,b正確;撤掉拉力後,對於木板,由作用力與反作用力可知受到物塊給它的向左的摩擦力作用,則木板的速度不斷減小,直到二者相對靜止,而做勻速運動,c正確;由於水平面光滑,所以不會停止,d錯誤。

14.解析:(1)撤力前木板加速,設加速過程的位移為x1,加速度為a1,加速運動的時間為t1;撤力後木板減速,設減速過程的位移為x2,加速度為a2,減速運動的時間為t2.

由牛頓第二定律得撤力前:

f-μ(m+m)g=ma1(1分)

解得(1分)

撤力後:μ(m+m)g=ma2(1分)

解得(1分)

(1分)

為使小滑塊不從木板上掉下,應滿足x1+x2≤l(1分)

又a1t1=a2t2(1分)

由以上各式可解得t1≤1 s

所以水平恒力作用的最長時間為1 s.(1分)

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