板块模型高中物理

2015板块模型高中物理一解答题（共5小题）1（2014河西区一模）如图所示，质量M=8kg的小车放在水平光滑的平面上，在小车左端加一水平推力F=8N，当小车向右运动的速度达到1.5m/s时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计，质量为m=2kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数为0.2，小车足够长求：（1）小物块刚放上小车时，小物块及小车的加速度各为多大？（2）经多长时间两者达到相同的速度？（3）从小物块放上小车开始，经过t=1.5s小物块通过的位移大小为多少？（取g=10m/s2）2（2014河西区二模）物体A的质量M=1kg，静止在光滑水平面上的平板车B的质量为m=0.5kg、长L=1m某时刻A以v0=4m/s向右的初速度滑上木板B的上表面，在A滑上B的同时，给B施加一个水平向右的拉力忽略物体A的大小，已知A与B之间的动摩擦因数=0.2，取重力加速度g=10m/s2试求：（1）若F=5N，物体A在小车上运动时相对小车滑行的最大距离；（2）如果要使A不至于从B上滑落，拉力F大小应满足的条件3（2013广陵区校级学业考试）如图所示，一质量M=50kg、长L=3m的平板车静止在光滑的水平地面上，平板车上表面距地面的高度h=1.8m一质量m=10kg可视为质点的滑块，以v0=7.5m/s的初速度从左端滑上平板车，滑块与平板车间的动摩擦因数=0.5，取g=10m/s2（1）分别求出滑块在平板车上滑行时，滑块与平板车的加速度大小；（2）判断滑块能否从平板车的右端滑出若能，求滑块落地时与平板车右端间的水平距离；若不能，试确定滑块最终相对于平板车静止时与平板车右端的距离4（2012如皋市校级模拟）如图所示，长L=1.5m，高h=0.45m，质量M=10kg的长方体木箱，在水平面上向右做直线运动当木箱的速度v0=3.6m/s时，对木箱施加一个方向水平向左的恒力F=50N，并同时将一个质量m=1kg的小球轻放在距木箱右端的P点（小球可视为质点，放在P点时相对于地面的速度为零），经过一段时间，小球脱离木箱落到地面木箱与地面的动摩擦因数为0.2，其他摩擦均不计取，求：（1）小球从离开木箱开始至落到地面所用的时间；（2）小球放上P点后，木箱向右运动的最大位移；（3）小球离开木箱时木箱的速度5（2012四会市校级二模）光滑水平面上有一质量为M、长度为L的木板AB，在木板的中点有一质量为m的小木块，木板上表面是粗糙的，它与木块间的动摩擦因数为开始时两者均处于静止状态，现在木板的B端加一个水平向右的恒力F，则：（1）木板和木块运动的加速度是多大？（2）若在木板的B端到达距右方距离为L的P点前，木块能从木板上滑出，则水平向右的恒力F应满足什么条件？2015板块模型高中物理参考答案与试题解析一解答题（共5小题）1考点：牛顿第二定律；匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系菁优网版权所有专题：压轴题；牛顿运动定律综合专题分析：（1）对车和物体受力分析，由牛顿第二定律可以求得加速度的大小；（2）车和物体都做加速运动，由速度公式可以求得两者达到相同速度时的时间；（3）分析物体和车的运动的过程可以知道，车的运动可以分为两个过程，利用位移公式分别求得两个过程的位移，即可求得总位移的大小解答：解：（1）对小车和物体受力分析，由牛顿第二定律可得，物块的加速度：am=g=2m/s2小车的加速度：=0.5 m/s2 （2）由：amt=0+aMt得：t=1s所以速度相同时用的时间为1s（3）在开始1s内小物块的位移：最大速度：=at=2m/s 在接下来的0.5s物块与小车相对静止，一起做加速运动，加速度：a=0.8m/s2这0.5s内的位移：S2=Vt+at2=1.1m所以通过的总位移s=s1+s2=2.1m点评：本题考查了牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律，对物体受力分析，确定物体的运动的状态，在根据匀变速直线运动的规律来求解即可2考点：牛顿第二定律；匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系菁优网版权所有专题：压轴题；牛顿运动定律综合专题分析：首先分析物体A和车的运动情况：A相对于地做匀减速运动，车相对于地做匀加速运动开始阶段，A的速度大于车的速度，则A相对于车向右滑行，当两者速度相等后，A相对于车静止，则当两者速度相等时，物体A在小车上运动时相对小车滑行的最大距离由牛顿第二定律和运动学公式结合，以及速度相等的条件，分别求出A与车相对于地的位移，两者之差等于A在小车上运动时相对小车滑行的最大距离 要使A不从B上滑落，是指既不能从B的右端滑落，也不能左端滑落物体A不从右端滑落的临界条件是A到达B的右端时，A、B具有共同的速度，根据牛顿第二定律和运动学公式结合，以及速度相等的条件，可求出此时F，为F的最小值物体A不从左端滑落的临界条件是A到达B的左端时，A、B具有共同的速度，可求出此时F的最大值，综合得到F的范围解答：解：（1）物体A滑上木板B以后，作匀减速运动，有Mg=MaA 得aA=g=2 m/s2木板B作加速运动，有F+Mg=maB，得：aB=14 m/s2两者速度相同时，有V0aAt=aBt，得：t=0.25sA滑行距离：SA=V0t=mB滑行距离：SB=m最大距离：s=SASB=0.5m（2）物体A不滑落的临界条件是A到达B的右端时，A、B具有共同的速度v1，则：又：由、式，可得：aB=6m/s2 F=maBMg=1N若F1N，则A滑到B的右端时，速度仍大于B的速度，于是将从B上滑落，所以F必须大于等于1N当F较大时，在A到达B的右端之前，就与B具有相同的速度，之后，A必须相对B静止，才不会从B的左端滑落即有：F=（m+M）a，Mg=ma所以：F=3N若F大于3N，A就会相对B向左滑下综上：力F应满足的条件是：1NF3N答：（1）若F=5N，物体A在小车上运动时相对小车滑行的最大距离为0.5m （2）要使A不至于从B上滑落，拉力F大小应满足的条件是1NF3N点评：牛顿定律和运动公式结合是解决力学问题的基本方法，这类问题的基础是分析物体的受力情况和运动情况，难点在于分析临界状态，挖掘隐含的临界条件3 考点：牛顿第二定律；匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系；平抛运动菁优网版权所有专题：压轴题分析：（1）分别对滑块和平板车进行受力分析，它们都只受到滑动摩擦力的作用，根据牛顿第二定律求出各自加速度；（2）滑块做匀减速运动，平板车做匀加速运动，当它们速度相等时一起向右做匀速运动，所以当他们速度相等时没有滑下就不会滑下了，若不能滑下，最终相对于平板车静止时它们速度相等，滑块与平板车右端的距离即为两者的位移差；若能滑下，滑下后滑块做平抛运动，平板车做运动直线运动，滑块最终相对于平板车静止时与平板车右端的距离为两者水平距离之差解答：解：（1）对滑块，mg=ma1，a1=g=5m/s2 对平板车，mg=Ma2， （2）设经过t时间滑块从平板车上滑出 x块1x车1=Lt1=0.5s或2s 因为0.5s时已经滑到右侧，故2s舍去 此时，v块1=v0a1t1=5m/s，v车1=a2t1=0.5m/s；所以，滑块能从平板车的右端滑出 在滑块平抛运动的过程中，t2=0.6sx=x块2x车2=v块2t2v车2t2=2.7m答：（1）滑块在平板车上滑行时，滑块的加速度大小为5m/s2，平板车的加速度大小为1m/s2；（2）滑块能从平板车的右端滑出，滑块最终相对于平板车静止时与平板车右端的距离为2.7m点评：该题是相对运动的典型例题，要认真分析两个物体的受力情况，正确判断两物体的运动情况，要清楚能否滑下的临界条件是两者速度相等时能否滑下，两者间的距离可根据平抛运动和运动学基本公式求解，难度适中4考点：牛顿第二定律；匀变速直线运动的位移与时间的关系；匀变速直线运动的速度与位移的关系；自由落体运动菁优网版权所有专题：压轴题；牛顿运动定律综合专题分析：（1）小球离开木箱后做自由落体运动，根据位移时间关系可以求得时间；（2）对木箱受力分析，求出加速度，可以根据速度时间关系公式和位移时间关系公式分别求出位移和时间；（3）先对木箱受力分析，根据牛顿第二定律求得加速度，然后可以先根据位移时间关系公式求得时间，再根据速度时间公式求末速度，也可以直接根据速度位移关系公式求末速度解答：解：（1）木箱上表面的摩擦不计，因此小球在离开木箱前相对地面处于静止状态，离开木箱后将作自由落体运动由，得小球从离开木箱开始至落到地面所用的时间为0.3s（2）小球放到木箱后，木箱的加速度为：木箱向右运动的最大位移为：小球放上P点后，木箱向右运动的最大位移为0.9m（3）x1小于1m，所以小球不会从木箱的左端掉下木箱向左运动的加速度为设木箱向左运动的距离为x2时，小球脱离木箱，则：设木箱向左运动的时间为t2，则：由得：所以，小球离开木箱的瞬间，木箱的速度方向向左，大小为：v2=a2t2=2.81=2.8m/s点评：本题关键对分向右减速和向左加速两过程对木箱受力分析后求得加速度，然后根据运动学公式求解待求量5 考点：牛顿第二定律；匀变速直线运动的位移与时间的关系菁优网版权所有专题：压轴题；牛顿运动定律综合专题分析：（1）木块运动的最大加速度为，若F（m+M）g，木板和木块一起做匀加速运动，用整体法受力分析用牛顿第二定律求加速度若F（m+M）g，木块、木板加速度不一样，用隔离法分别对木块和木板水分析，用牛顿第二定律求加速度（2）分别找出木块的位移和木板的位移，运用位移公式列式，求出加速度的关系，在根据（1）问中求出的加速度表达式，即可求出F的大小解答：解：（1）木块运动的最大加速度为若F（m+M）g，木板和木块一起做匀加速运动，根据牛顿第二定律，共同加速度为 若F（m+M）g，设木块、木板加速度分别为a1、a2，则a1=am=g（2）设在木板的B端到达距右方距离为L的P点时，木块恰能从木板上滑出，相对滑动时间为t，水平向右的恒力F0，则由式得 F0=（2M+m）g则在木板的B端到达距右方距离为L的P点前，木块能从木板上滑出应满足F（2M+m）g答：（1）若F（m+M）g，木板和木块一起做匀加速运动，其加速度为若F（m+M）g，木板的加速度为，木块运动的加速度为g（2）若在木板的B端到达距右方距离为L的P点前，木块能从木板上滑出，则水平向右的恒力F应满足F（2M+m）g点评：本题首先要分析物体的运动情况，其次把握滑块不从木板上滑下的条件，即两物体之间的几何关系第8页（共8页）