高考物理板块模型典型例题+答案

1 8 分 如图 19 所示 长度 L 1 0 m 的长木板 A 静止在水平地面上 A 的质量 m1 1 0 kg A 与水平地面之间的动摩擦因数 1 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 0 2 0 m s B 的质量 m2 1 0 kg A 与 B 之间的动摩擦因 数 2 0 16 取重力加速度 g 10 m 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 0 2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 2 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 B A v0 L 图 19 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 0 kg 长度 L 1 0 m 在木板的最左端有一个小滑块 可视为质 点 质量 m 1 0 kg 小滑块与木板之间的动摩擦因数 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 0 N 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 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 4 2009 夏 8 分 如图 15 所示 水平桌面到地面的高度 h 0 8 m 质量 m 0 2 kg 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 8 N 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 5 m 小物块在 A B 间运动时与桌面间 的动摩擦因数 1 0 2 在 B C 间运动时与桌面间的动摩擦因数 2 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 长度不变 或仅改变 BC 段的长度而保持 AB 段的长度不变 都可以使小 物块落地点与桌面 C 端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 m M F 图 15 F h A BC 图 15 5 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20 0 1 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 5 kg 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 2 kg 的木块静止在平板上 木块 与挡板之间的距离 L 0 8 m 木块与平板之间的动摩擦因数 0 4 1 若对木块施加 F 12 N 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 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 F L 平板 木块 图 17 7 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 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 0 m 的长木板 A 静止在水平地 面上 A 的质量 m1 1 0 kg A 与水平地面之间的动摩擦因数 1 0 04 小物块 B 可视为质点 以 0 2 0 m s 的初速度滑上 A 的左端 B 的质量 m2 1 0 kg A 与 B 之间的动摩擦因数 2 0 16 取重力加速度 g 10 m 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 0 1 2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 B A 0 图 17 L 9 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 4 m 质量 M 3 0 kg 某时刻 一个小物块 可视为 质点 以 0 3 0 m 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 0 N 的水平向右的恒力 物块的质量 m 1 0 kg 物块与木板间的 动摩擦因数 0 30 取重力加速度 g 10 m s2 1 求物块相对木板滑动的最大距离 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 10 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 6 m 质量 M 3 0 kg 质量 m 1 0 kg 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 0 10 现对木板施加一个 F 10 N 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 F m M 0 图 19 11 2013 丰台会考模拟 如图 16 所示 一上表面光滑的木箱宽 L 1 m 高 h 3 2 m 质量 M 8 kg 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 2 kg 速度也为 3m s 的光滑小铁块 视为质点 重力加速度 g 取 10 m s2 求 1 小铁块刚着地时与木箱右端的距离 x 2 若其它条件均不变 木箱宽至少为多长 小铁块刚着地时与 L 木箱右端的距离最远 12 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 10 m s2 不计空气阻力 求 1 小金属块 B 离开平台时速度 vB的大小 2 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 3 作用在木板上的恒力 F 的大小 M h L v0 m F 图 16 B x F A h d 图 17 13 2013 东城南片模拟 如图 19 所示 质量M 2 0 kg 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 0 kg 的小滑块 可视 为质点 小滑块与长木板之间的动摩擦因数 0 10 现用水平恒力F 3 0 N 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 撤去力 F 时小滑块和长木板的速度各是多大 运动中小滑块距长木板左端的最远距离 图 19 F 滑块参考答案滑块参考答案 1 2 2 3 3 解 1 小滑块受到 F 8 0 N 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 mg 根据牛顿第二定律 小滑块的加速度 a1 5 0 m s2 m fF 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 11 2 1 tax 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 二定律 木板的加速度 a2 3 0 m s2 M f 在时间 t 内木板的位移 2 22 2 1 tax 由图可知 L x1 x2 解得 t 1 0 s 则小滑块离开木板时的速度 v a1t 5 0 m s 2 小滑块做匀加速直线运动的速度 t m mgF tav 11 木板做匀加速直线运动的速度 t M mg tav 22 任意时刻小滑块与木板速度之比 gm MmgF v v 2 2 1 欲使小滑块速度是木板速度的 2 倍 应满足 2 2 gm MmgF 若只改变 F 则 F 9 N 若只改变 M 则 M 1 2 kg 若只改变 则 0 27 若只改变 m 则 m 0 93 kg 4 4 FF x2 x1 L 5 5 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mgf 1 增 根据牛顿第二定律 木板槽的加速度 2 1 s m0 4 M fF a 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 t1 ta 2 1 x 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 二定律 小滑块的加速度 2 2 s m0 2 m f a 在时间 t 内木板的位移 2 22 ta 2 1 x 由图可知 21 xx 2 L 解得 s0 1t 则小滑块滑到木板槽中点时的速度 s m0 2tav 2 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 加速度也不变 即 1 21 1 a M g mM mgF a 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 木块受到的滑动摩擦力 f1 N1 mg 0 40 2 0 10 N 8 0N 根据牛顿第三定律 有 f1 f2 N1 N2 根据牛顿第二定律 木块的加速度 a1 m s2 2 0m s2 0 2 0 812 1 m fF 平板的加速度 a2 m s2 1 6m s2 5 0 8 2 M f 设经过 t 木块恰好与挡板相撞 则 N1 mg Ff1 Mg f2 N N2 L 2 1 2 1 ta 2 2 2 1 ta 解得 t 2s 2 根据 1 可以求得时间 t M mg m mgF L t 2 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 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 mg ma1 即 a1 2 0m s2 木板做匀加速直线运动 没木反加速度 的大小为 a2 在 t 1 0s 内 小物块向右运动的距离为 2 11 2 1 tax 木板向右运动的为 2 22 1 2 xa t 依据题意 x2 x1 2 L 解得 a2 3 0m s2 对木板 F mg Ma2 得 F 13N 小物块做匀加速直线运动的加速度 2 0m s2 1 a 经过时间 t 小物块向右运动的距离为 2 11 1 2 xa t 木板向右运动的距离为 2 22 1 2 xa t 欲使经过时间 t 1 0s 小物块恰好滑到木板的左端 要求 21 xxL 即 22 2 Fmg tgtL 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 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 所示 x1 2 L x2 M M m m Ff2Ff1 Ff2 AB 答图 其中 A 受地面的摩擦力的大小 Ff1 1 m1 m2 g A B 之间摩擦力的大小 Ff2 2 m2 g 以初速度 0的方向为正方向 A 的加速度 2 1 21122 1 m s8 0 m gmmgm a B 的加速度 2 2 22 2 m s6 1 m gm a 由于 a1 0 所以 A 会相对地面滑动 经时间 t A 的速度 ta1 1 A 的位移 2 11 2 1 tax B 的速度 ta2 02 B 的位移 2 202 2 1 tatx 当 1 2 时 B 相对 A 静止 解得 x2 x1 0 83 m 即 B 在 A 上相对 A 滑行的最远距离为 0 83 m 2 要使 B 刚好从 A 上滑下 即当 1 2时 有 x2 x1 L 解得 L g 4 12 2 0 i 只改变 0 则 m s 2 2 m s 30 5 2 0 4 分 4 分 ii 只改变 1 则 1 0 06 iii 只改变 2 则 2 0 14 9 9 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 mg ma1 a1 3 0 m s2 经时间 t1 1 0 s 速度减为零 1 0 a 位移大小 1 5 m 2 11101 2 1 tat x 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 物块向右运动的位移大小为 x2 21 ta 2 212 2 1 tax 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 设木板的加速度大小为 a2 根据牛顿第二定律得 F mg Ma2 答图 2 F f 1 0 m s2 M mg F a 2 212 tta 木板的位移大小 2 2123 2 1 ttax 可解得 t2 0 50 s m m 8 3 2 x 8 9 3 x 物块相对木板滑动的最大距离 2 25 m 231 xxxx 2 若物块速度减为零时恰好到达木板的左端 则 2 121 2 1 taxL 2 11 mg 2 1 t M F x F M m 满足关系 F 1 8M 3m 若只改变 F 则 F 8 4 N 若只改变 M 则 M 1 7 kg 若只改变 m 则 m 0 20 kg 答图 3 x1 x2 x3 x 10 10 11 11 解 1 未放小铁块 木箱受到的摩擦力为 f1 有 F f1 f1 Mg 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 2 0 10 11 1 2 v tv tatL 1 分 小铁块滑落时 木箱的速度 v1 则 v1 v0 a t1 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 2 2 1 2 hgt 0 21 2 xv tvt 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 a t3 1 分 2 0 30 33 1 2 v tv tatL 1 分 联立得 9m L 12 8 分分 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 由 2 3 2 1 gth s4 0 10 80 0 22 3 g h t