高中物理板块模型经典题目和答案Word下载.docx
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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,需给小车供应多大的程度推力?
(3)若要使物体m脱离小车,则至少用多大的程度力推小车?
(4)若小车长L=1m,静止小车在8.5N程度推力作用下,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,上外表光滑,下外表及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,开场时木板及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,其上外表间隔程度地面的高度为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的程度向左的恒力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.不计全部摩擦力,g取10m/s2.求:
(1)小球从放到平板车上开场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程度面上,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.小滑块及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程度桌面上,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)若木板及桌面之间有摩擦,为使物体能到达板的右端,板及桌面之间的动摩擦因数应满意什么条件?
例1如图1所示,光滑程度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,现用程度拉力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的根底上再改为:
B及程度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的小车放在光滑的程度面上,在小车右端加一程度恒力F,F=8N,当小车速度到达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,物体及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场经t=1.5s通过的位移大小。
(g取10m/s2)
练习1如图4所示,在程度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及C之间的动摩擦因数为μ1=0.2,A、B及程度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。
如今对C施加一个程度向右的恒力F=4N,A和C开场运动,经过一段时间A、B相碰,碰后立即到达共同速度,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程度地面上,木板及地面间的动摩擦因数
,在木板的左端放置一个质量m=1kg、大小可以忽视的铁块,铁块及木板间的动摩擦因数
,取g=10m/s2,试求:
(1)若木板长L=1m,在铁块上加一个程度向右的恒力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场连续增加的程度向右的力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大小改变的图象。
(设木板足够长)
2.解析:
主要考察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。
在到达最大静摩擦力前,木块和木板以一样加速度运动,依据牛顿第二定律。
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】:
考察牛顿运动定律处理连接体问题的根本方法,简洁题。
对于多个物体组成的物体系统,若系统内各个物体具有一样的运动状态,应优先选取整体法分析,再采纳隔离法求解。
取A、B系统整体分析有
,a=μg,B及A具有共同的运动状态,取B为探讨对象,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,先定性分析清晰两者运动的大致过程,形成清晰的物理情景,再找寻互相间的制约关系,是解决这一问题的根本思路。
桌布从圆盘下抽出的过程中,圆盘的初速度为零,在程度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,则依据牛顿运动定律有
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。
设盘刚分开桌布时的速度为v1,挪动的间隔为x1,分开桌布后在桌面上再运动间隔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验时间为t,在这段时间内桌布挪动的间隔为x,有,,
而,
由以上各式解得。
10.答:
BC
解:
对于物块,由于运动过程中及木板存在相对滑动,且始终相对木板向左运动,因此木板对物块的摩擦力向右,所以物块相对地面对右运动,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,由作用力及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;
由于程度面光滑,所以不会停顿,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,应满意x1+x2≤L(1分)
又a1t1=a2t2
由以上各式可解得t1≤1s
所以程度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
可得F做功的最大值
答案:
(1)1s
(2)8J
10.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,直至到达向右一样的速度,所以B、C正确.
答案:
BC
17.解析:
(1)m及M间最大静摩擦力F1=μmg=1.5N,当m及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及M相对滑
动,摩擦力Ff=mam=0.5×
3N=1.5N
隔离M有
F-Ff=Ma
F=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/s2
a物体=3m/s2
a相对=(3.5-3)m/s2=0.5m/s2
由L=
a相对t2,得t=2s.
(1)0.6N
(2)8.5N (3)7.5N (4)2s
16.[答案]
(1)20N
(2)4m/s
[解析]
(1)木板及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,依据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
小球分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场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)小滑块及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及m′相对滑动过程中
m′做匀速运动,有:
vt=s1 ①
m做匀加速运动,有:
vt=s2 ②
s1-s2=L/2 ③
联立以上三式解得:
s2=L/2
(2)设m及m′之间动摩擦因数为μ1
当桌面光滑时有:
m′gμ1=ma1 ④
v2=2a1s2 ⑤
由④⑤解得:
μ1=
假如板及桌面有摩擦,因为m及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)gμ2 ⑥
t′=s2′ ⑦
v2=2a2s2′ ⑧
对m′有:
vt′=s1′ ⑨
s1′-s2′=L ⑩
联立解得:
μ2=
所以桌面及板间的动摩擦因数μ≥
例1分析:
为防止运动过程中A落后于B(A不受拉力F的干脆作用,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确定。
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:
。
变式2解答:
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=μg=2m/s2
此时小车的加速度为:
当小车及物体到达共同速度时:
v共=a1t1=v0+a2t1
解得:
t1=1s
,v共=2m/s
以后物体及小车相对静止:
(∵
,物体不会落后于小车)
物体在t=1.5s内通过的位移为:
s=
a1t12+v共(t-t1)+
a3(t-t1)2=2.1m
练习1解答:
假设力F作用后A、C一起加速,则:
而A能获得的最大加速度为:
∵
∴假设成立
在A、C滑行6m的过程中:
∴v1=2m/s
A、B相碰过程,由动量守恒定律可得:
mv1=2mv2
∴v2=1m/s
此后A、C相对滑动:
,故C匀速运动;
,故AB也匀速运动。
设经时间t2,C从A右端滑下:
v1t2-v2t2=L
∴t2=1.5s
然后A、B分别,A减速运动直至停顿:
aA=μ2g=1m/s2,向左
,故t=10s时,vA=0.
C在B上接着滑动,且C匀速、B加速:
aB=a0=1m/s2
设经时间t4,C.B速度相等:
∴t4=1s
此过程中,C.B的相对位移为:
,故C没有从B的右端滑下。
然后C.B一起加速,加速度为a1,加速的时间为:
故t=10s时,A、B、C的速度分别为0,2.5m/s,2.5m/s.
练习2(解答略)答案如下:
(1)t=1s
(2)①当F≤
N时,A、B相对静止且对地静止,f2=F;
②当2N<
F≤6N时,M、m相对静止,
③当F>
6N时,A、B发生相对滑动,
N.
画出f2随拉力F大小改变的图象如图7所示。
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