(完整)高考物理板块模型典型例题+答案

11.（8分）如图19所示，长度L=1.0m的长木板A静止在水平地面上，A的质量m1=1.0kg，A与水平地面之间的动摩擦因数μ1=0.04．在A的右端有一个小物块B（可视为质点）．现猛击A左侧，使A瞬间获得水平向右的速度υ0=2.0m/s．B的质量m2=1.0kg，A与B之间的动摩擦因数μ2=0.16．取重力加速度g=10m/s2．（1）求B在A上相对A滑行的最远距离；（2）若只改变物理量υ0、μ2中的一个，使B刚好从A上滑下．请求出改变后该物理量的数值（只要求出一个即可）．v0BAL图192、（8分）如图13所示，如图所示，水平地面上一个质量M=4.0kg、长度L=2.0m的木板，在F=8.0N的水平拉力作用下，以v0=2.0m/s的速度向右做匀速直线运动．某时刻将质量m=1.0kg的物块（物块可视为质点）轻放在木板最右端．（g=10m/s2）（1）若物块与木板间无摩擦，求物块离开木板所需的时间；（保留二位有效数字）（2）若物块与木板间有摩擦，且物块与木板间的动摩擦因数和木板与地面间的动摩擦因数相等，求将物块放在木板上后，经过多长时间木板停止运动。3.(2009春会考）（8分）如图15所示，光滑水平面上有一块木板，质量M=1.0kg，长度L=1.0m．在木板的最左端有一个小滑块（可视为质点），质量m=1.0kg．小滑块与木板之间的动摩擦因数μ=0.30．开始时它们都处于静止状态．某时刻起对小滑块施加一个F=8.0N水平向右的恒力，此后小滑块将相对木板滑动.（1）求小滑块离开木板时的速度；（2）假设只改变M、m、μ、F中一个物理量的大小，使得小滑块速度总是木板速度的2倍，请你通过计算确定改变后的那个物理量的数值（只要提出一种方案即可）.mFM图1524.（2009夏）（8分）如图15所示，水平桌面到地面的高度h=0.8m.质量m=0.2kg的小物块（可以看作质点）放在桌面A端.现对小物块施加一个F＝0.8N的水平向右的恒力，小物块从静止开始运动.当它经过桌面上的B点时撤去力F，一段时间后小物块从桌面上的C端飞出，最后落在水平地面上.已知AB=BC=0.5m，小物块在A、B间运动时与桌面间的动摩擦因数μ1=0.2，在B、C间运动时与桌面间的动摩擦因数μ2=0.1.（1）求小物块落地点与桌面C端的水平距离；（2）某同学作出了如下判断：若仅改变AB段的长度而保持BC段的长BCABF度不变，或仅改变段的长度而保持段的ABC长度不变，都可以使小物块落地点与桌面C端h的水平距离变为原来的2倍.请你通过计算说明这位同学的判断是否正确.图155.（2010春）如图14所示，光滑水平面上有一木板槽（两侧挡板厚度忽略不计），质量M=2.0kg，槽的长度L=2.0m，在木板槽的最左端有一个小滑块（可视为质点），质量m=1.0kg，小滑块与木板槽之间的动摩擦因数10.20.开始时它们都处于静止状态，某时刻起对木板槽施加一个F=10.0N水平向左的恒力，此后小滑块将相对木板槽滑动。（1）求小滑块滑到木板槽中点时速度的大小；（2）水平面光滑是一种理想化的情况，实际上木板槽与水平面间是有摩擦的，经测定木板槽与水平面间的动摩擦因数2=0.05。如果使小滑块滑到木板槽中点时的速度与第（1）问所求速度相同，请你通过计算确定一种方案：即只改变M、m、F中一个物理量的大小，实现上述要求（只要提出一种方案即可）。6．（8分）如图17所示，质量M=5kg的平板静止在光滑的水平面上，平板的右端有一竖直挡板，一个质量m=2kg的木块静止在平板上，木块与挡板之间的距离L=0.8m，木块与平板之间的动摩擦因数μ=0.4．（1）若对木块施加F＝12N水平向右的恒力，直到木块与挡板相撞，求这个过程经历的时间t；（2）甲同学说，只增大平板的质量M，可以缩短上述时间t；乙同学说，3只减小平板的质量M，可以缩短上述时间t．请你通过计算，判断哪位同学的说法是正确的．木块LF平板图177.（2011年夏）如图17所示，光滑水平面上有一块质量M=3.0kg，长度L=1.0m的长木板，它的右端有一个质量m=2.0kg的小物块（可视为质点），小物块与长木板之间的动摩擦因数μ=0.20．小物块与长木板都处于静止状态。从某时刻起对长木板施加一个水平向右的恒力F，使小物块将相对长木板滑动，经过时间t=1.0s，小物块恰好滑到木板的中点。取重力加速度g=10m/s2（1）求恒力F的大小；（2）假设改变M、m、F中一个物理量的大小，使得经过时间t=1.0s，小物块恰好滑到木板的左端。请你通过计算确定改变后的那个物理量的数值（只要提出一种方案即可）．8.（2011年春）如图17所示，长度L=1.0m的长木板A静止在水平地面上，A的质量m1=1.0kg，A与水平地面之间的动摩擦因数μ1=0.04．小物块B（可视为质点）以υ0=2.0m/s的初速度滑上A的左端，B的质量m2=21.0kg，A与B之间的动摩擦因数μ2=0.16．取重力加速度g=10m/s．（1）求B在A上相对A滑行的最远距离；（2）若只改变物理量υ0、μ1、μ2中的一个，使B刚好从A上滑下，请确定改变后该物理量的数值（只要提出一种方案即可）．υ0BAL图179.（2012年春）如图19所示，光滑水平面上有一块静止的长木板，木板的长度L=2.4m，质量M=3.0kg.某时刻，一个小物块（可视为质点）以υ0=3.0m/s的初速度滑上木板的右端，与此同时对木板施加一个F=6.0N的水平向右的恒力.物块的质量m=1.0kg，物块与木板间的动摩擦因数μ=0.30．取重力加速度g=10m/s2．（1）求物块相对木板滑动的最大距离；4（2）若只改变物理量F、M、m中的一个，使得物块速度减为零时恰好到达木板的左端，请确定改变后该物理量的数值(只要提出一种方案即可)．υ0FMm图1910．(8分)如图19所示，光滑水平面上放着一块长木板，木板处于静止状态，其长度L=1．6m．质量M=3．0kg，质量m=1．0kg的小物块放在木板的最右端(小物块可视为质点)，小物块与木板之间的动摩擦因数μ=0．10．现对木板施加一个F=10N方向水平向右的恒力，木板与小物块发生相对滑动。取g=10m/s2(1)求木板开始运动时加速度的大小；(2)如果把木板从物块下方抽出来，那么F持续作用的时间至少需要多长？11.（2013丰台会考模拟）如图16所示，一上表面光滑的木箱宽L＝1m、高h＝3.2m、质量M＝8kg。木箱在水平向右的恒力F＝16N作用下，以速度v0＝3m/s在水平地面上做匀速运动。某时刻在木箱上表面的左端滑上一质量m＝2kg，速度也为3m/s的光滑小铁块（视为质点），重力加速度g取10m/s2。求：mv0（1）小铁块刚着地时与木箱右端的距离x；FhM（2）若其它条件均不变，木箱宽L′至少为多L长，小铁块刚着地时与木箱右端的距离最远。图1612.（2013海淀会考模拟）如图17所示，在高出水平地面h＝0.80m的平台上放置一质量m2＝0.20kg、长L=0.375m的薄木板A。在A最右端放有可视为质点的小金属块B，其质量m1＝0.50kg。小金属块B与木板A、木板A与平台间、小金属块与平台间的动摩擦因数都相等，其值＝0.20。开始时5小金属块B与木板A均静止，木板A的右端与平台右边缘的距离d=0.49m。现用水平力将木板向右加速抽出。在小金属块从木板上滑下以前，加在木板上的力为水平向右的恒力F。小金属块落到平台上后，将木板迅速取走，小金属块又在平台上滑动了一段距离，再从平台边缘飞出落到水平地面上，小金属块落地点到平台的水平距离x=0.08m。(取g＝10m/s2，不计空气阻力)求：小金属块B离开平台时速度vB的大小；BAF（2）小金属块B从开始运动到刚脱离木板dA时，小金属块B运动的位移xB；h（3）作用在木板上的恒力F的大小。x图1713.（2013东城南片模拟）如图19所示，质量M=2.0kg的长木板静止在光滑水平面上，在长木板的左端放一质量m=1.0kg的小滑块（可视为质点），小滑块与长木板之间的动摩擦因数μ=0.10.现用水平恒力F=3.0N向右拉小滑块，使小滑块与长木板发生相对滑动，当小滑块滑至距长木板的左端3m时撤去力F.已知小滑块在运动过程中始终没有脱离长木板.取g=10m/s2.求：F⑴撤去力F时小滑块和长木板的速度各是多大；⑵运动中小滑块距长木板左端的最远距离.图196滑块参考答案1.2.73.解：（1）小滑块受到F=8.0N水平向右的恒力后，向右做匀加速直线运动，所受向左的摩擦力f=μmgFf2根据牛顿第二定律，小滑块的加速度a1=m=5.0m/s12x1a1t设经过时间t后小滑块离开木板。在这段时间内小滑块的位移2木板所受向右的摩擦力f′=f，向右做匀加速直线运动。根据牛顿第二f'2定律，木板的加速度a2=M=3.0m/s12x2a2t在时间t内木板的位移2FFx2Lx1由图可知L=x1–x2，解得t=1.0s则小滑块离开木板时的速度v=a1t=5.0m/sFmgv1a1tt（2）小滑块做匀加速直线运动的速度mmgv2a2tt木板做匀加速直线运动的速度Mv1(Fmg)M2任意时刻小滑块与木板速度之比v2mg(Fmg)M22欲使小滑块速度是木板速度的2倍，应满足mg若只改变F，则F=9N若只改变M，则M=1.2kg若只改变μ，则μ=0.27若只改变m，则m=0.93kg4.85.解：（1）木板槽受到F=10.0N水平向左的恒力后，向左做匀加速直线运动，所受向右的摩擦力f1mg，增Ff2a14.0m/s根据牛顿第二定律，木板槽的加速度M12x1att设经过时间t后小滑块滑到木板槽中点，在这段时间内木板槽的位移2小滑块因受向左的摩擦力ff，将向左做匀加速直线运动，根据牛顿第二定f2a22.0m/s律，小滑块的加速度m12x2a2t在时间t内木板的位移2Lx1x2由图可知2解得t1.0s则小滑块滑到木板槽中点时的速度va2t2.0m/s（2）由于小滑块滑到木板槽中点时的速度与第（1）问所求速度相同，而小滑块的加速度不变，所以当木板槽与水平面间有摩擦时，要求木板槽的加速F1mg2(Mm)ga1a1度也不变，即M若只改变F，则F=11.5N；若只改变M，则M=1.67kg；若只改变m，则m=0.40kg.6.解：（1）对木块施加推力作用后，木块和平板的受力情况如图所示．N’N1f2f1FN2mgMg木块受到的滑动摩擦力f1=μN1=μmg=0.40×2.0×10N=8.0N根据牛顿第三定律,有f1=f2,N1=N2Ff1128.022根据牛顿第二定律,木块的加速度a1=m2.0m/s=2.0m/sf28.022平板的加速度a2=M5m/s=1.6m/s91212a1ta2t设经过t，木块恰好与挡板相撞，则L=2－2解得t＝2s2LtFmgmg（2）根据（1）可以求得时间tmM如果只改变平板的质量M，从上式可知，当M增大时，时间t减小，所以甲同学说法正确．7.解：⑴木板在外力F的作用下，与小物块发生相对滑动。小物块做匀加速直线运动，没小物块加速度的大小为a1.对小物块f=μmg=ma12即a1=2.0m/s木板做匀加速直线运动，没木反加速度的大小为a2.mMmMLx12x212x1a1t在t=1.0s内，小物块向右运动的距离为212x2a2t木板向右运动的为2L依据题意x2-x1=22解得a2=3.0m/s对木板F-μmg=Ma2得F=13Na2⑵小物块做匀加速直线运动的加速度1=2.0m/s12x1a1t经过时间t，小物块向右运动的距离为212x2a2t木板向右运动的距离为2xxL欲使经过时间t=1.0s，小物块恰好滑到木板的左端，要求21Fmgt2gt22L即M则M、m、F满足关系F=4M+2m若只改变F，则F=16N；若只改变M，则M=2.25kg；10若只改变m，则m=0.50kg.8.解：（1）B滑上A后，A、B在水平方向的受力情况如答图３所示．f1Ff2FFf2AB答图３其中A受地面的摩擦力的大小Ff1=μ1(m1+m2)gA、B之间摩擦力的大小Ff2=μ2m2g以初速度υ0的方向为正方向．2m2g1(m1m2)g2a10.8m/smA的加速度12m2g2a21.6m/sB的加速度m2由于a1>0，所以A会相对地面滑动，经时间t，A的速度1a1t12x1a1tA的位移2B的速度20a2t12x20ta2tB的位移2当υ1=υ2时，B相对A静止，解得x2－x1=0.83m即B在A上相对A滑行的最远距离为0.83m．（2）要使B刚好从A上滑下，即当υ1=υ2时，有4x2－x1=L20L分解得4(21)g2030（i）只改变υ0，则5m/s=2.2m/s；（ii）只改变μ1，则μ1=0.06；（iii）只改变μ2，则μ2=0.14.4分119.解：（1）小物块先向左做匀减速直线运动，设小物块加速度的大小为a1．对小物块，根据牛顿第二定律得f=μmg=ma12a1=3.0m/sυ0a经时间t1=1=1.0s，速度减为零.12x1=υ0t1+(-a1)t1位移大小2=1.5m之后，小物块向右做匀加速直线运动，设经时间t2与木板相对静止，此时它们的速度大小为υ，物块向右运动的位移大小为x2.12x2=a1t2υ=a1t2，2对木板，水平方向的受力情况如答图2所示.木板向右做匀加速直线运动，fF设木板的加速度大小为a2．答图2根据牛顿第二定律得F-μmg=Ma2F-μmga=2M=1.0m/s212υ=a2(t1+t2)木板的位移大小1x=a(t+t)23221239x2=x3=可解得t2=0.50s，8m，8mx1x3x2Δx答图3物块相对木板滑动的最大距离13Δx=x1+x3-x2=2.25m（2）若物块速度减为零时恰好到达木板的左端，则121F-μmg2L=x1+a2t1x+t2=12M1F、M、m满足关系F=1.8M+3m若只改变F，则F=8.4N若只改变M，则M=1.7kg若只改变m，则m=0.20kg10.11.解：（1）未放小铁块，木箱受到的摩擦力为f1，有F＝f1，f1＝μMg放上小铁块，木箱受到的摩擦力为f2，此时木箱的加速度大小为a，有F－f2＝Ma联立得a＝—0.5m/s2（1分）设小铁块经过t1从木箱右端滑落，有12v0t1v0t1at1L2（1分）小铁块滑落时，木箱的速度v1，则v1＝v0－at1（1分）小铁块滑落后，木箱在F作用下以速度v1作匀速运动，小铁块以初速度v0作平抛运动，下落时间为t2，有12hgt22xv0t2v1t2（1分）联立得x＝0.8m（1分）（2）小铁块在水平方向的速度不变，平抛运动时下落时间也不变，因此，小铁块刚滑落时，要求木箱速度刚好为零，此后木箱就停止了运动，小铁块的落地点距木箱右端最远。设小铁块在木箱上运动时间为t3，有0＝v0－at3（1分）1412/v0t3v0t3at3L2（1分）联立得L′＝9m12．（8分）解答：（1）小金属块经历了三段运动过程：在木板上的匀加速直线运动，从木板上滑落后在平台上的匀减速直线运动，离开平台后的平抛运动。设小金属块做平抛运动的时间为t3，12由hgt322h20.80t30.4sg10设平抛运动的初速度为vB，由x=vBt3x0.08vB0.2m/st0.4解得3⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2分（2）小金属块B在长木板上运动时的受力如答图3所示，小金属块BF1做匀加速直线运动，设它的加速度为a1。f11f1F1m1g0.200.50101.0Nmg答图3f11.02a12.0m/sm10.5小金属块离开长木板后在桌面上运动时的受力如答图4所示，小金属块做匀减速直线运动，设它的加速度的大小为a1。f1F1m1g0.20.5101.0NF1f11.02a12.0m/sf1′m0.51⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1分m1ga1a1答图4设小金属块在木板上运动时，相对于地面运动的距离为x1，末速度为v1，2v1x12a所用时间为t1，则1①15vat111②设小金属块在平台上运动时，相对于地面运动的距离为x2，末速度为v2，v2=vB=0.20m/s222a1x2v2v1③由题意知xxd12④联立以上四式，解得x1=0.25mx2=0.24mt1=0.5sv1=1.0m/s所以小金属块B从开始运动到刚脱离木板A时，小金属块B运动的位移xB=x1=0.25m⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2分（3）取木板为研究对象，小金属块在木板上运动时，木板受力如答图5所示。f2F2(m1m2)g0.200.70101.4NF2木板在t1时间内向右运动距离为L+x1，设木板的加速度为a2，则f1f212Lx1a2t1F2F1′2(Ls1)2(0.3750.25)22m2ga222m/s5.0m/s答图5t10.5⋯⋯1分根据牛顿定律F－(f1+f2)=m2a2解得F=3.4N⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2分16