備考2025屆高考物理一輪復習講義第三章運動和力的關系專題六動力學問題的模型建構題型3滑塊-滑板模型_第1頁
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文檔簡介

題型3滑塊—滑板模型1.模型特點涉及兩個物體,多個運動過程,并且物體間存在相對滑動.2.解題思路研透高考明確方向命題點1水平板塊問題8.[受牽引力作用的板塊問題/2024福建廈門一中校考]如圖甲所示,足夠長的木板靜置于水平地面上,木板最右端放置一可看成質點的小物塊.在t=0時對木板施加一水平向右的恒定拉力F,在F的作用下物塊和木板發生相對滑動,t=1s時撤去F,整個過程木板運動的v-t圖像如圖乙所示.物塊和木板的質量均為1kg,物塊與木板間、木板與地面間均有摩擦,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度g=10m/s2,下列說法正確的是(C)A.1~1.5s內木板的加速度為4m/s2B.物塊與木板間的動摩擦因數為0.5C.拉力F的大小為21ND.物塊最終停止時的位置與木板右端的距離為5.25m解析速度—時間圖像斜率的確定值表示加速度大小,由圖乙可知,1~1.5s內木板的加速度大小為a=ΔvΔt=9-31.5-1m/s2=12m/s2,選項A錯誤;依據題意,結合圖乙可知,0~1.5s內小物塊始終做勻加速運動,t=1.5s時木板和小物塊達到共速,設小物塊與木板間的動摩擦因數為μ,則對小物塊應用牛頓其次定律得μmg=ma0,而由速度與時間的關系式可得v=a0t,其中v=3m/s、t=1.5s,從而解得μ=0.2,選項B錯誤;設地面與木板間的動摩擦因數為μ1,在撤去拉力后,對木板應用牛頓其次定律得μmg+2μ1mg=ma,解得μ1=0.5.又由圖乙可知,在沒有撤去拉力時木板的加速度a1=Δv1Δt1=91m/s2=9m/s2,對此時的木板應用牛頓其次定律得F-μmg-2μ1mg=ma1,解得F=21N,選項C正確;對木板和小物塊達到共速時進行分析,若共速后二者相對靜止,設二者的共同加速度為a2,則由牛頓其次定律有2μ1mg=2ma2,解得a2=5m/s2,而小物塊相對于木板不發生相對滑動的臨界加速度amax=a0=2m/s2<a2,由此可知,小物塊與木板共速后瞬間又發生了相對滑動,對木板,設其接著與木塊發生相對滑動時的加速度大小為a3,則由牛頓其次定律有2μ1mg-μmg=ma3,解得a3=8m/s2,即木板以加速度a3接著減速直至速度為零,小物塊以加速度大小為a0減速直至速度為零,設在兩者達到共速時小物塊的對地位移為x1,木板的對地位移為x2,則可得x1=12a0t2=2.25m,x2=12a1t02+a1t0(t-t0)-12a(t-t0)2,其中t0=1s,解得x2=7.5m,則可知兩者共速時物塊的位置與木板右端的距離為Δx=x2-x1=5.25m.設共速之后的減速階段小物塊的位移為x3,木板的位移為x4,則由運動學公式可得v2=2a0x3,v2=2a3x4,解得x3=2.25m,x4=0.5625m,則物塊最終停止時的位置與木板右端的距離為Δ命題點2傾斜板塊問題9.[傾斜板塊/多選]滑沙運動是小孩比較寵愛的一項運動,其運動過程可類比為如圖所示的模型,傾角為37°的斜坡上有長為1m的滑板,滑板與沙間的動摩擦因數為2140.小孩(可視為質點)坐在滑板上端,與滑板一起由靜止起先下滑,小孩與滑板之間的動摩擦因數取決于小孩的衣料,假設圖中小孩與滑板間的動摩擦因數為0.4,小孩的質量與滑板的質量相等,斜坡足夠長,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2,則下列推斷正確的是(BC)A.小孩在滑板上下滑的加速度大小為2m/s2B.小孩和滑板脫離前滑板的加速度大小為0.8m/s2C.經過1s的時間,小孩離開滑板D.小孩離開滑板時的速度大小為0.8m/s解析對小孩,由牛頓其次定律得加速度大小a1=mgsin37°-μ1mgcos37°m=2.8m/s2,同理對滑板由牛頓其次定律得加速度大小a2=mgsin37°+μ1mgcos37°-2μ2mgcos37°m=0.8m/s2,A錯誤,B正確;從起先滑動至小孩剛與滑板分別的過程,有12a1命題點3板塊中的動力學圖像10.[F-t圖像+a-t圖像/多選]水平地面上有一質量為m1的長木板,木板的左端放有一質量為m2的小物塊,如圖(1)所示.用水平向右的拉力F作用在物塊上,F隨時間t的變更關系如圖(2)所示,其中F1、F2分別為t1、t2時刻F的大小.木板的加速度a1隨時間t的變更關系如圖(3)所示.已知木板與地面間的動摩擦因數為μ1,物塊與木板間的動摩擦因數為μ2.假設最大靜摩擦力均與相應的滑動摩擦力相等,重力加速度大小為g.則(BCD)圖(1)圖(2)圖(3)A.F1=μ1m1gB.F2=m2(m1+m2)C.μ2>m1+D.在0~t2時間段物塊與木板加速度相等解析結合圖(3)可知在0~t1時間內,物塊與木板之間摩擦力為靜摩擦力,物塊與木板均靜止,在t1~t2時間內,物塊與木板之間摩擦力仍為靜摩擦力,物塊與木板一起滑動,D正確;把物塊和木板看成整體,在t1時刻,由牛頓其次定律有F1-μ1(m1+m2)g=0,解得F1=μ1(m1+m2)g,A錯誤;t2時間后,物塊相對于木板滑動,木板所受的滑動摩擦力為恒力,做勻加速直線運動,設t2時刻木板的加速度為a,在t2時刻,對木板由牛頓其次定律有μ2m2g-μ1(m1+m2)g=m1a>0,明顯μ2>m1+m2m2μ1,C正確;t2時刻,對物塊由牛頓其次定律有F2-μ2m2g=m2a,聯立解得F2=m2(m1+m11.[a-F圖像/2024江蘇揚州新華中學校考]如圖甲所示,光滑斜面上有固定擋板A,斜面上疊放著小物塊B和薄木板C,木板下端位于擋板A處,整體處于靜止狀態.木板C受到漸漸增大的沿斜面對上的拉力F作用時,木板C的加速度a與拉力F的關系圖像如圖乙所示,已知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為g=10m/s2,則由圖像可知下列說法正確的是(D)A.10N<F<15N時物塊B和木板C相對滑動B.木板和物塊兩者間的動摩擦因數不行求出C.由題目條件可求木板C的質量D.F>15N時物塊B和木板C相對滑動解析由圖乙可知,當F<10N時,物塊B和木板C均靜止,當10N<F<15N時,

物塊B和木板C一起加速運動,當F>15N時,木板C的加速度a與拉力F的關系圖像

發生彎折,可知此時物塊B和木板C發生了相對滑動,選項A錯誤,選項D正確;因

當F2=15N時,a=2.5m/s2,此時物塊和木板起先發生相對滑動,物塊和木板之間

的靜摩擦力達到最大,對物塊有μmgcosθ-mgsinθ=m

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