2019高考物理一轮复习第五章机械能第43讲“滑块--木板”模型中的能量转化问题加练半小时教科版.docx

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资源描述
第43讲“滑块木板”模型中的能量转化问题1.(多选)如图1所示,质量为M、长度为L的小车静止在光滑的水平面上,质量为m的小物块放在小车的最左端,现用一水平力F作用在小物块上,小物块与小车之间的摩擦力为f,经过一段时间小车运动的位移为x,小物块刚好滑到小车的右端,则下列说法中正确的是()图1A此时小物块的动能为F(xL)B此时小车的动能为fxC这一过程中,小物块和小车增加的机械能为FxfLD这一过程中,因摩擦而产生的热量为fL2(多选)(2018山东济宁模拟)如图2所示,长为L、质量为M的木板静置在光滑的水平面上,在木板上放置一质量为m的物块,物块与木板之间的动摩擦因数为.物块以v0从木板的左端向右滑动,若木板固定不动时,物块恰好能从木板的右端滑下若木板不固定时,下列叙述正确的是()图2A物块不能从木板的右端滑下B对系统来说产生的热量QmgLC经过t物块与木板便保持相对静止D摩擦力对木板所做的功等于物块克服摩擦力所做的功3(多选)水平地面上固定一倾角为37的足够长的光滑斜面,如图3所示,斜面上放一质量为mA2.0kg、长l3m的薄板A.质量为mB1.0kg的滑块B(可视为质点)位于薄板A的最下端,B与A之间的动摩擦因数0.5.开始时用外力使A、B静止在斜面上,某时刻给滑块B一个沿斜面向上的初速度v05m/s,同时撤去外力,已知重力加速度g10 m/s2,sin370.6,cos370.8.下列说法正确的是()图3A在滑块B向上滑行的过程中,A、B的加速度大小之比为35B从A、B开始运动到A、B相对静止的过程所经历的时间为0.5sC从A、B开始运动到A、B相对静止的过程中滑块B克服摩擦力所做的功为JD从A、B开始运动到A、B相对静止的过程中因摩擦产生的热量为J4(2018河北邢台质检)如图4所示,质量为M4kg的木板静止在光滑的水平面上,在木板的右端放置一个质量为m1kg,大小可以忽略的铁块,铁块与木板之间的动摩擦因数0.4,在铁块上加一个水平向左的恒力F8N,铁块在长L6m的木板上滑动取g10m/s2.求:图4(1)经过多长时间铁块运动到木板的左端;(2)在铁块到达木板左端的过程中,恒力F对铁块所做的功;(3)在铁块到达木板左端时,铁块和木板的总动能答案精析1BD小物块运动的位移为xL,拉力和摩擦力做功,由动能定理得(Ff)(xL)Ek1,故选项A错误;小车仅受摩擦力,由动能定理得fxEk2,选项B正确;小物块和小车组成的系统的机械能增加量为非重力做功,即(Ff)(xL)fxF(xL)fL,选项C错误;因摩擦而产生的热量为摩擦力与相对路程之积,即QfL,选项D正确2AC木板固定不动时,物块减少的动能全部转化为内能木板不固定时,物块向右减速的同时,木板要向右加速,物块减少的动能转化为系统产生的内能和木板的动能,所以产生的内能必然减小,物块相对于木板滑行的距离要减小,不能从木板的右端滑下,故A正确对系统来说,产生的热量Qfx相对mgx相对mgL,故B错误设物块与木板最终的共同速度为v,物块和木板系统动量守恒,取向右为正方向,根据动量守恒定律,有:mv0(mM)v,对木板M,由动量定理得:mgtMv,联立解得t,故C正确由于物块与木板相对于地的位移大小不等,物块对地位移较大,而摩擦力大小相等,所以摩擦力对木板所做的功小于物块克服摩擦力所做的功,故D错误3CD由题中条件可知,当滑块B向上运动时,薄板A将沿斜面向下运动,由受力分析和牛顿第二定律可知,对薄板A,mAgsin mBgcos mAaA,薄板A的加速度aA4 m/s2,方向沿斜面向下;对滑块B,mBgcosmBgsinmBaB,则滑块B的加速度aB10m/s2,方向沿斜面向下,故在滑块B向上滑行的过程中,A、B的加速度大小之比为25,选项A错误;开始运动时,滑块B向上做匀减速直线运动,减速到零所需要的时间t10.5s,此时薄板A的速度大小为vAaAt12m/s,然后二者均向下运动,且二者的加速度不变,最后速度相同,则有vAaAt2aBt2,代入数据可解得t2s,共同速度为vm/s,A、B从开始运动到速度相同所用时间为tt1t2s,选项B错误;滑块B的位移为xBt1t2m,方向沿斜面向上,所以滑块B克服摩擦力做的功为WmBgxBcosJ,选项C正确;A、B的相对位移为xt1aAtvAt2aAtt2,代入数据解得xm,故从A、B开始运动到A、B相对静止的过程中因摩擦产生的热量QmBgxcosJ,选项D正确4(1)2s(2)64J(3)40J解析(1)铁块与木板间的滑动摩擦力fmg0.4110N4N铁块的加速度a1m/s24 m/s2木板的加速度a2m/s21 m/s2铁块滑到木板左端的时间为t,则a1t2a2t2L代入数据解得t2s(2)铁块位移x1a1t2422m8m恒力F对铁块做的功WFx188J64J(3)方法一:铁块的动能EkA(Ff)x1(84)8J32J木板位移x2a2t2122m2m木板的动能EkBfx242J8J铁块和木板的总动能Ek总EkAEkB32J8J40J.方法二:铁块的速度v1a1t42m/s8 m/s铁块的动能EkAmv182J32J木板的速度v2a2t12m/s2 m/s木板的动能EkBMv422J8J铁块和木板的总动能Ek总EkAEkB32J8J40J.
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