高考板块模型及传送带问题压轴题

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v=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0一个质量m=lkg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g=10m/s2．求：⑪小球从离开木箱开始至落到地面所用的时间；⑫小球放到P点后， 木箱向右运动的最大位移；⑬小球离开木箱时木箱的速度．【解答】：⑪设小球从离开木箱开始至落到地面所用的时间为t，由于则，①则s．②⑫小球放到木箱后相对地面静止，木箱的加速度为 m/s2．③)木箱向右运动的最大位移为 m④⑬x<1 m ， 故 小 球 不 会 从 木 箱 的 左 端下．掉2木箱向左运动的加速度为 m/s⑤2设木箱向左运动的距离为x时，小球脱离木箱 m⑥2设木箱向左运动的时间为t，由，得2s⑦小球刚离开木箱瞬间，木箱的速度方向向左，大小为m/s⑧如图所示，一质量为m=2kg的木板B静止在光滑的水平面上，其右端上表面紧靠一固定斜面轨道的底端（斜底端与木板B右端的上表面之间有一段小圆弧平滑连接），轨道与水平面的夹角θ=37°.一质量也为m=2kg的物块A由斜面轨道上距轨道底端x=8m处 A 0静止释放，物块A刚好没有从木板B的左端滑出．已知物块A与斜面轨道间的动摩擦因数为μ=0.25，与木板B上表面间的动摩擦因数为μ=0.2，sinθ=0.6，cosθ=0.8，g1 2取10m/s2，物块A可看做质点．求：物块A刚滑上木板B时的速度为多大？物块A从刚滑上木板B到相对木板B静止共经历了多长时间？(3)木板B有多长？【解答】：⑪物块A从斜面滑下的加速度为a，则mgsinθ–μmgcosθ=ma，解得1A 1A A1a=4m/s2，物块A滑到木板B上的速度为v==8m/s．物块A在木板B上滑动时，它们在水平方上的受力大小相等，质量也相等，故它们的加速度大小相等，数值为a=μg=2m/s2；设木板B的长度为L，二最终共同速度为v，在达到最大速度时，木板B滑行的距离为x，2利用位移关系得vt–at2/2-at2/2=L． 12 2 2对物块A有v=v–at，v2–v2=–2a(x+L)．212212对木板B有v=2ax，联立解得相对滑行的间和木板B的长度分别为：t=2s，L=8m．2如图所示，一块质量为M、长为l的匀质板放在很长的水平桌面上，板的左端有一质量为m的物块，物块上连接一根很长的细绳，细绳跨过位于桌面边缘的定滑轮并与桌面平行，某人以恒定的速度v向下拉绳，物块最多只能到达板的中点，且此时板的右端距离桌边定滑轮足够远．求：若板与桌面间光滑，物块与板的动摩擦因数及物块刚到达板的中点时板的位移．若板与桌面间有摩擦，为使物块能到达板右端，板与桌面的动摩擦因数的范围．【解答】：（1）板在摩擦力作用下向右做匀加速运动直至与物块速度相同，此时物块刚到达板的中点，设木板加速度为a，运动时间为t， 1 1对木板有μmg=Ma、v=at ∴t=1 11 1设在此过程中物块前进位移为 s，板前进位移为s，则12s=vt、s=t又因为s－s=，-1 1 2 1 1 2由以上几式可得物块与板间的动摩擦因数μ=、板的位移s=． 1 2（2）设板与桌面间的动摩擦因数为 μ，物块在板上滑行的时间为2对板有μmg―μ(m+M)g=Ma， 1 22且v=at解得t=又设物块从板的左端运动到右端的时间为 t，则3vt―t=l，t=--3 3 3t，木板的加速度为a，2 2为了使物块能到达板的右端，必须满足 tt3即，则-所以为了使物块能到达板的右端，板与桌面间的摩擦因数-【答案】如图所示，倾角a=37°的固定斜面上放一块质量M=1kg，长度L=3m的薄平板AB。平板的上表面光滑，其下端B与斜面底端C的距离为7m。在平板的上端A处放一质量m=0.6kg的滑块，开始时使平板和滑块都静止，之后将它们无初速释放。假设平板与斜面间、滑块与斜面间的动摩擦因数均为m=0.5，求滑块、平板下端B到达斜面底端C的时间差是多少？（sin37 =0.6cos37））【解答】：对薄板由于Mgsin37 m(M+m)gcos37故滑块在薄板上滑动时，薄板静止不动.对滑块：在薄板上滑行时加速度a=gsin37=6m/s，至B，至B点时速度V=m/s=6。=gsin37-mgcos37=2m/s,滑块由B=Vt+at即t至C用时t,由L+6t-7=0解得t=1s====s-t=-1=1.65s-mgcos37=2m/s，滑至C端用时t故滑块、平板下端B到达斜面底端C的时间差是△t=t1.65s所示，平板车长为L=6m，质量为M=10kg，上表面距离水平地面高为h=1.25m，在水平面上向右做直线运动，A、B是其左右两个端点．某时刻小车速度为v=7.2m/s，在此时刻对平板车施加一个方向水平向左的恒力F=50N，与此同时，将一个质量=1kg为小球轻放在平板车上的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，小球脱离平板车落到地面．车与地面的动摩擦因数为0.2，其他摩擦均不计．取g=10m/s2．求：小球从离开平板车开始至落到地面所用的时间；小球从轻放到平板车开始至离开平板车所用的时间；从小球轻放上平板车到落地瞬间，平板车的位移大小．【解答】：（1）小球从离开平板车开始至落到地面所用的时间小球放到平板车后相对地面静止，小车的加速度为小车向右运动的距离为 小于4m，所以小球不会从车的左端掉下．小车向右运动的时间为小车向左运动的加速度为小车向左运动的距离为小车向左运动的时间为小球刚离开平板车瞬间，小车的速度方向向左，大小为小球离开车子后，车的加速度为车子向左运动的距离为从小球轻放上平板车到落地瞬间，平板车的位移大小X=x+x+x=5.175m 1 2 35.175m【答案】倾角为370的斜面体靠在竖直挡板P的一侧，一根轻绳跨过固定在斜面顶端的定滑轮，绳的一端与质量为m=3kg的物体连接，另一端与质量为m=1kg的物体B连接。开始时，使A静止于斜面上，B悬，如图所示。现释放A，A将在斜上沿斜面匀加速下滑，求此过程中，挡板P对斜面体的作用力的大小。（所有接触面的摩擦力均不计，g=10m/s2）【解答】：设绳上拉力为T，则将AB与斜面看作一整体，在水平方向应用牛顿第二定律A：„„„„①B：„„„„„②①②可得倾角为37°的斜面体靠在固定的竖直挡板P的一侧，一根轻绳跨过固定在斜面顶端的定滑轮，绳的一端与质量为m=3kg的物块A连接，另一端与质量为m=1kg的物块B连接。开始时，使A静止于斜面上，B空，如图所示。现释放AA：„„„„①B：„„„„„②①②可得【解答】：设绳中张力为T，斜面对A的支持你为N，A、B加速度大小为a，以A为研究A对象，由牛顿第二定律mgsin37°－T=ma①AN=mgcos37°④②A A以B为研究对象，由牛顿第二定律T－mg=ma③联立得=2m/s2T=12NN=24NA以斜面体为研究对象，受力分析后，在水平方向F=N′sin37°－Tcos37°④AN=N′ A A解得F=4.8N如图所示，离地面足够高处有一竖直的空管，质量为2kg，管长为24m，M、N为空管的上、下两端，空管受到F=16N竖直向上的拉力作用，由静止开始竖直向下做加速运动，同时在M处一个大小不计的小球沿管的轴线竖直上抛，小球只受重力，取g=10m／s2，求：若小球上抛的初速度为10m／s，经过多长时间从管的N端穿出。若此空管的N端距离地面64m高，欲使在空管到达地面时小球必须落到管内，在其他条件不变的前提下，求小球的初速度大小的范围。【解答】：（1）取向下为正，小球初速度，加速度，对空管，由牛顿第二定律可得，得。设经t时间，小球从N端穿出，小球下落的高度，空管下落的高度空管下落的高度联立得：，代入数据解得：，（舍）（2）设小球初速度，空管经过时间到达地面，则得小球在时间下落的高度为小球落入管内的条件是，解得：所以小球的初速度大小必须在29m／s到32m／s范围内。物体A的质量m=1kg，静止在光滑水平面上的木板B的质量为m=0.5kg、长L=1m，某时刻A 1 2以v=4m/s的初速度滑下木板B的上表面，为使A不至于从B上滑落，在A滑上B的同时，0给B施加一个水平向右的拉力F，若A与B之间的动摩擦因数μ=0.2，试求拉力F应满足的条件。（忽略物体A的大小）①②不滑落的临界条件为到右端有共同速度，则③且④由③④可得：代入②得：F=1N当F较大时，要考虑A必须能相对于B静止，则有⑤⑥由⑤⑥得：F=3N∴F应满足如图所示，水平面上紧靠放置着等厚的长木板B、C（未粘连），它们的质量均为M=2kg。在B木板的左端放置着质量为m=1kg的木块A（可视为质点）。A与B、C间的动摩擦因数均为μ=0.4，B、C与水平面间的动摩擦因数均为μ=0.1，滑动摩擦力等于最大静摩擦力。开始整系统处于静止，现对A施加水平向右的恒定力F=6N，测得A在B、C上各滑行了1s后，从C的右端离开木板。求：⑪木板B、C的长度L、L；⑫若在木块A滑上C板的瞬间撤去 B C拉力F，木块A从开始运动到再次静止经历的总时间t（此问答案保留3位有效数字）。【知识点】三体相互作用滑块问题—受力分析、牛顿第二定律、匀变速运动规律综合应用考查题。A8、B4、C5、【答案解析】试题分析：（1）A在B的上表面滑行时，A受滑动摩擦力方向向左，根据牛顿第三定律可知：B受A的摩擦力方向向右，而B要运动必须和C一起运动，B和C与地面之间的最大静摩擦力为：。由于，所以A在B上表面滑行时，BC保持静止不动。。A滑上C即离开B的速度摩擦力，方向。A滑上C即离开B的速度摩擦力，方向向右，大小仍是，由于A滑上C表面后受摩擦力方向向左，同样C受到，而C受摩擦力向右，其大小为：，所以C运动作匀加速的加速度为：，经过1S钟A的位移为：，C的位移为，所以C的长度为（2）A滑上C的表面后受摩擦力方向水平向左，同样C所受摩擦力方向向右，大小仍是。而C所受摩擦力方向向右，C受地面对它的最大静摩擦力为：由于所以C运动作匀加速的加速度为：。而A撤去拉力后，受摩擦力左右，A的加速度得到得到从滑上C到二者速度相等，假设时间，则有 此时共同速度间 ，匀减速到0需要时间 木块A从开始运动到再次静止经历的总时间【思路点拨】求三体相互作用问题的关键是对各个物体进行受力分析，特别是摩擦力的方向，理清此思路后，根据牛顿第二定律求A和BC的加速度，然后求各自在这段时间所发生的位移，画出物体运动位移图，由图依题意求B、C长度；要挖掘A再次静止是AC共速，由此依据速度公式和题意求运动的总时间。如图所示，某传送带与地面倾角θ＝37o，AB之间距离L=2.05m，传送带以v＝1.0m/s的速 1 0率逆时针转动。质量为M=1.0kg，长度L=1.0m的木板上表面与小物块的动摩擦因数μ＝0.4，下表面与水平地面间的动摩擦因数μ0.1，开始时长木板靠近传送带B端并处于静状态。3现在传送带上端A无初速地放一个不计大小、质量为ｍ＝1.0kg的小物块，它与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.5，假设物块在滑离传送带至木板右端时速率不变，sin37o＝0.6，cos37o=0.8,g=10m/s。求：物块离开B点的速度大小；物块在木板上滑过的距离；木板在地面上能滑过的最大距离。解答：（1）（4分）刚开始物块相对传送带往上滑其加速度为a=gsin37o+μgcos37o=10m/s2 1 1（1分）达到传送带速度V用的时间t=V/a=0.1s，位移s=1/2at2=0.05m„„（1分） 0 1 0 1 1 1 1之后物块相对传送带往下滑其加速度a=gsin37o-μgcos37o=2m/s2（1分）由s=L-s=(V2-V2)/2a„V=3/s„„（1） 2 1 1 B O 2 B(2)（5分）物块滑上木板相对滑动时做匀减速运动，其加速度a=-μg=-4m/s2„（1分） 3 2木板的加速度a=〔μmg-μ(mg+Mg)〕/M=2m/s2,„（1分）设经过t物块木板到相速度V，则V+atat 故t=0.5s 2 2 B 3 2= 4 2 2V=at=1m/s„（1分）物块对地位移s=(V2-V2)/2a=1m4 2 3 2 B 3木板对地位移s=V2/2a=0.25m„（1分）物块在木板上滑的离-s=0.75m„（1分）4(3)（3分）因μ〈μ物块能与木板保持相对静止，其整体加速度为a=-μg=-1m/s2,„（1分）物块与木板匀减运动到停止的位移s=-V2/2a=0.5m„（1）s5 2 5板=s+s=0.75m„（1分）5【思路点拨】物块在传送带上关键是分析所受摩擦力方向，然后由牛顿第二定律列式求加速度。当物块滑到长木板上时，要用隔离法求两者的加速度，一定要将研究对象搞清楚，再要注意两者之间的相对距离和对地位移的关系，在这一点要画出物块和长木板的位移路径图，由图列位移之间的关系式，由此就不难解出本题了。如图所示，长L＝9m的传送带与水平方向的倾角为37°，在电动机的带动下以v=4m/s的速率顺时针方向运行，在传送带的B端有一离传送带很近的挡板P可将传送带上的物块挡住，在传送带的A端无初速地放一质量m＝1kg的物块，它与传送带间的动摩擦因数=0.5，物块与挡板的碰撞能量损失及碰撞时间不计。（g=10m/s2，）求：物块从第一次静止释放到与挡板P第一次碰撞后，物块上升到最高点时到挡板P的距离；物块最终的运动状态及达到该运动状态后电动机的输出功率。1）物块从A点由静止释放，向下运动的加速度为a=gsinθ-μgcosθ=2m/s2，与P碰前的速1度v==6m/s，物块与挡板碰撞后，以v的速率反弹，因v>v，物块相对传送带向上滑， 11 1物块向上做减速运动的加速度为a=gsinθ+μgcosθ=10m/s22物块速度减小到与传送带速度相等所需时间物块向上的位移物块速度与传送带速度相等后， ，物块向上做减速运动的加速度a=gsinθ-μgcosθ=2m/s2，物块向上的位移，离P点的距离x+x=5m31 2（2）物块上升到传送带的最高点后，物块沿传送带向下加速运动，与挡板P第二次碰掸前的速度，碰后因v>v，物块先向上做加速度为a的减速运动，再做加速度为的减速运动，以此类推经过多碰撞后物块以的速反弹，故最终物块在P与离P点4m的范围内不断做向上的加速度为2m/s2的减速运动和向下做加速度为2m/s2的加速运动，物块的运动达到这一稳定状态后，物块对传送带有一与传送带运动方向相反的阻力，故电动机的输出功率P=（μmgcosθ）v=16W【思路点拨】本题是匀变速运动规律和牛顿第二定律在皮带传动上的应用，求解的关键是滑动摩擦力的方向，但滑动摩擦力的方向又与物块、传送带的速度大小、运动方向有关。只要分析清了这一点就不难求解第一问。在第2问是经过多次碰撞后物块最终以的速率反弹，即物块最终在P与离P点4m的范围内不断做向上的加速度为2m/s2的减速运动和向下做加速度为2m/s2的加速运动。当达到这个稳定状态后，物块对传送带有一与传送带运动方向相反的阻力，就可求出电动机的输出功率P=（μmgcosθ）v=16W。下图为仓库中常用的皮带传输装置示意图，它由两台皮带传送机组成，一台水平传送，A、B两端相距3m，另一台倾斜，传送带与地面的倾角θ=37°，C、D两端相距4.45m，B、C相距很近．水平部分AB以v=5m/s的速率顺时针转动．将质量为10kg的一袋大米放在A端，到0达B端后，速度大小不变地传到倾斜的CD部分，米袋与传送带间的动摩擦因数均为0.5．试求：若倾斜传送带CD不转动，则米袋沿传送带CD所能上滑的最大距离是多少？若倾斜传送带CD以v=4m/s的速率沿顺时针方向转动，则米袋从C端运动到D端的时间为多少？米袋在AB上加速运动的加速度为 „„„（1分）米袋速度达到时滑过的距离 „„„（1分）故米袋先加速一段时间后再与传送带一起匀速运动，到达C端速度为设米袋在CD上传送的加速度大小为a，据牛顿第二定律1，得 „„„（1分）能沿CD上滑的最大距离 „„„（1分）CD顺时针转动时，米袋速度减为v=4m/s之前的加速度为此时上滑的距离s=0.45m，t=0.1s„„„„„„（1分）1米袋速度达到v=4m/s后，由于，米袋继续减速上滑其加速度为：，得„„„（1分）当继续上滑减速到零时上升的距离s=4m，s+s=4.45m，得1 2所以到达D点时米袋恰减速到零，t=2s„„„„„„（1分）故从C到D总时间为2.1s„„„„„（1分）如图，在光滑水平轨道的右方有一弹性挡板，一质量为M=0.5kg的木板正中间放有一质量为m=2kg的小铁块（可视为质点）静止在轨道上，木板右端距离挡板x0=0.5m，铁块与木板间动摩擦因数μ=0.2。现对铁块施加一沿着轨道水平向右的外力F＝10N，木板第一次与挡板碰前瞬间撤去外力。若木板与挡板碰撞时间极短，反弹后速度大小不变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。木板第一次与挡板碰撞前经历的时间是多长？若铁块和木板最终停下来时，铁块刚好没滑出木板，则木板有多长？从开始运动到铁块和木板都停下来的整个过程中，木板通过的路程是多少？=8m/s2„„„（1分）设木板 靠=8m/s2„„„（1分）am=假设木板与物块不发生相对运动，设共同加速度为a，则a==4m/s2„„„（1分）因a<am，所以木板在静摩擦力作用下与物块一起以加速度a运动。设向右运动第一次与挡板碰撞前经历的时间为t，则„„„（1分）解得t=0.5s„„„（1分）设木板与挡板碰前，木板与物块的共同速度为v1，则v1=at„„„（1分）解得v1=2m/s木板第一次与挡板碰撞前瞬间撤去外力，物块以速度v1向右做减速运动，加速度大小为a1，木板与挡板碰撞后以速度v1向左做减速运动，木板与木块相对滑动，则木板加速度大小为am，设板速度减为零经过的时间为t1，向左运动的最远距离为x1，则则„„„（1分）„„„（1分）„„„（1分）解得a1=2m/s2，t1=0.25s，当板速度向左为零时，设铁块速度为，则„„„（1分）设再经过时间t2铁块与木板达到共同速度v2，木板向右位移为，则，„„„（1分）„„„（1分）解得，t2=0.15s，v2=1.2m/s，因为，所以木板与铁块达到共速后，将以速度v2运动，再次与挡板碰撞。„„以后多次重复这些过程最终木板停在挡板处。设木板长为L，则以木板和铁块系统为研究对象，根据能量守恒„„„（1分）解得L=2.5m„„„（1分）（3）设木板与挡板第二次碰后，木板向左运动的最远距离为x2，则„„„（1分）解得x2=0.09m综上可知,„„„（1分）,因为以后是多次重复上述过程。同理，有木板与挡板第三次碰后，木板与铁块达到共速为，木板向左运动的最远距离为„„„„设木板与挡板第n-1次碰后，木板与铁块达到共速为vn，同理有vn=„„„（1分）设木板与挡板第n次碰后，木板向左运动的最远距离为xn，同理有xn=„„„（1分）所以，从开始运动到铁块和木板都停下来的全过程中，设木板运动的路程为s，则 „„„（1分）解得 „„„（1分）如图所示，水平传送带AB长L＝10m，向右匀速运动的速度v＝4m/s.一质量为1kg的小物块(可视为质点)以v＝6m/s的初速度从传送带右端B点冲传送带，物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.4，力加速度g取10m/s2.求：(1)物块相对地面向左运动的最大距离；(2)物块从B点冲上传送带到再次回到B点所用的时间．解析：(1)设物块与传送带间摩擦力大小为f，向左运动最大距离s时速度变为0，由动能定1理得：f＝μmgfs＝mv2解：s4.5m.(2)设小块经时间t速度减为0，然后反向加速，设加速度大小为a，经时间t与传送带速1 2度相等：v－at＝0牛f＝ma解得：t＝1.5s1v＝at2解得：t＝1s.设反向速时，物块的位移为s，则有：2s＝at2＝2m块t再次回到B点，则：3s－s＝vt得t.625s.故物块B点冲上传送带到再次回到B点所用的时间：t＝t＋t＋t＝3.125s.2 3答案：(1)4.5m(2)3.125s如图所示，光滑水平面上静止放置质量M=2kg，长L=0.84m的长木板C，离板左端S=0.12m处静止放置质量mA=1kg的小物块A，A与C间的动摩擦因数μ=0.4；在板右端静止放置质量mB=1kg的小物块B，B与C间的摩擦忽略不计．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B均可视为质点，g=10m/s2．现在木板上加一水平向右的力F，问：当F=9N时，小物块A的加速度为多大？若F足够大，则A与B碰撞之前运动的最短时间是多少？若在A与B发生碰撞瞬间两者速度交换且此时撤去力F，A最终能滑出C，则F的最大值为多少？解：（1）设M和mA一起向右加速，它们之间静摩擦力为f由牛顿第二定律得：F=(M+mA)a得：，表明加速度的结果是正确的．mA在与mB碰之前运动时间最短，必须加速度最大，则：解得：在A与B发生碰撞时，A刚好滑至板的左端，则此种情况推力最大，设为F1，对板Ｃ，有：对板Ｃ，有：如图14所示，相距、质量均为M,两个完全相同木板A、B置于水平地面上，一质量为M、可视为质点的物块C置于木板A的左端。已知物块C与木板A、B之间的动摩擦因数均为，木板A、B与水平地面之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力，开始时，三个物体均处于静止状态。现给物块C施加一个水平方向右的恒力F，且，已知木板A、B碰撞后立即粘连在一起。通过计算说明A与B碰前A与C是一起向右做匀加速直线运动。求从物块C开始运动到木板A与B相碰所经历的时间。已知木板A、B的长度均为，请通过分析计算后判断：物块C最终会不会从木板上掉下来？【解析】解（1）设木板A与物块C之间的滑动摩擦力大小为，木板A与水平地面之间的滑动摩擦力大小为，有：，，可见，故可知在木板A、B相碰前，在F的作用下，木板A与物块C一起水平向右做匀加速直线运动。（其他方法同样给分）（3分）设此过程中它们的加速度为，运动时间为，与木板B相碰时的速度为，有：，解得：。（3分）碰撞后瞬间，物块C的速度不变，设A、B碰后速度为，则得得此即木板A、B共同运动的初速度。，，物块C在木板上滑动时，木板A、B共同运动的加速度为： ，其中，解得：，解得：在此过程中，物块C的位移为：木板A、B的位移为：若，解得：在此过程中，物块C的位移为：木板A、B的位移为：步分析，由于 ，可知物块C将与木板A、B一起做匀速直线运动，可见物块C将不会从木板上掉下来。如图所示，质量为M、倾角为的斜面体（斜面光滑且足够长）放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为μ，斜面顶端与劲度系数为、自然长度为的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为的物块。压缩弹簧使其长度为时将物块由静止开始释放，且物块在以后的运动中，斜面体始终处于静止状态。重力加速度为。求物块处于平衡位置时弹簧的长度；选物块的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用表示物块相对于平衡位置的位移，证明物块做简谐运动；求弹簧的最大伸长量；为使斜面始终处于静止状态，动摩擦因数应满足什么条件（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）？【解析】（1）设物块在斜面上平衡时，弹簧的伸长量为，有： （2分）此时弹簧的长度为解得 （1分）此时弹簧的长度为（2分）当物块的位移为x时，弹簧伸长量为，物块所受合力为：（2分）联立以上各式可得（2分）可知物块作简谐运动物块作简谐运动的振幅为（2分） （2分）设物块位移x为正，则斜面体受力情况如图所示，由于斜面体平衡，所以有：水平方向（1分）竖直方向（1分）又：，（1分）（1分）联立可得，，为使斜面体始终处于静止，结合牛顿第三定律，应有，所以：（1分）当 时，（1分）上式右端达到最大值，于是有：（1分）如图所示，一平板车以某一速度v匀速行驶，某时刻一货箱(可视为质点)无初速度地放置于0平板车上，货箱离车后端的距离为l＝3m，货箱放入车上的同时，平板车开始刹车，刹车过程可视为做a＝4m/s2的匀减速直线运动．已知货箱与平板车之间的动摩擦因数为μ＝0.2，g＝10m/s2.为使货箱不从平板车上掉下来，平板车匀速行驶的速度v应满足什么条件？0解：设经过时间t，货箱和平板车达到共同速度v，对货箱，由牛顿第二定律得，且且货箱向右做匀加速运动的加速度为a＝μg，1货箱向右运动的位移为x＝at2，又v＝at，箱 1 1平板车向右运动的位移为x＝vt－at2，车 0又v＝v－at，为使货不从平板车上掉下来，应满足x－x≤l车 箱联立得v≤代入数据如图所示，有一水平桌面长L，套上两端开有小孔的外罩（外罩内情况无法看见），桌面上沿中轴线有一段长度未知的粗糙面，其它部分光滑，一小物块（可视为质点）以速度从桌面的左端沿桌面中轴线方向滑入，小物块与粗糙面的动摩擦系数μ=0.5，小物体滑出后做平抛运动，桌面离地高度h以及水平飞行距离s均为（重力加速度为g）求：（1）未知粗糙面的长度X为多少？若测得小物块从进入桌面到落地经历总时间为，则粗糙面的前端离桌面最左端的距离？粗糙面放在何处，滑块滑过桌面用时最短，该时间为多大？解 ： (1) 平 抛 运 动 ：分)(2分)牛顿第二定律： (1分)水 平 方 向 直 线 运动：(2(1分)„„„„2分） 得 ：(1分)（2）令粗糙面的前端离桌面最左端距离为d,已知，且不管粗糙面放哪，末速度不变为，但运行时间不同。匀 速 直 线 运 动(2分)匀减速直线运动 (2分)匀速直线运动(2分)由平抛运动：(2分平抛运动：(2分)(3)不管粗糙面放哪，末速度不变为，由第（2）小题知：t不变，两段匀速直线运2动，总位移为3L/4，且v<v，以速度v运动位移最长时，运行时间最短，所以粗糙面前端应0 0放在离桌面最左端3L/4处。匀 速 直 线 运 动(1分)匀减速直线运动 (1分)匀速直线运动最短时间为(1分)如图所示，物块质量m=0.5kg（可看作质点），它与木板之间动摩擦因数μ1=0.5．长L=3m、质量M=2kg的木板，静止于粗糙水平地面上，木板与水平地面间的动摩擦因数μ2=0.02．现给物块一个初速度v0，使物块从木板的左端滑上木板，物块刚好不会从木板上滑下．g取10m/s2， 求：物块 与木板间相对运动的过程中，物块加速度a1的大小及木 板加速度a2的大小物块的初速度v0解：（1）以物块为研究对象，根据牛顿第 二定律可得：Ff1=μ1mg=ma1代入数据解 得：a1=5m/s2以木板为研究对象，受力如图．竖直方向合力为零，可得：F2=F1+Mg又 有Ff2=μ2F2根据牛顿第二定律得：Ff1-Ff2=Ma2代入数据解得：a2=1m/s当物块滑到木板右端时，两者恰好有共同速度．设运动时间为t1，物块和木板运动的位移分别为s1、s2根据题意得：v0-a1t1=a2t1s1-s2=L 代入数据解得：v0=6m/s如图所示，在粗糙水平地面上放置一光滑的斜面（斜面足够长），斜面的倾角为37°。在水平地面上有A、B两点，A、B之间的距离为4m，斜面与地面上的B点相接。在A点放一个可以视为质点的物体P，已知P与地面的动摩擦因数为0.2。让物体P以5m/s的速度由A点向右运动。（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）如图所示，一轻质光滑细直杆的底座与一轻弹簧相连，弹簧的劲度系数为k，杆上套有一质量为m的小环，现给环一个竖直的力F，使弹簧的压缩量为x，然后控制作用在环上力的大小，使环向上做加速度为a（a小于g）的匀加速运动，直至环与杆的底座刚好要分离时，撤去对环的作用力，杆与弹簧始终处在竖直状态，求：从环开始运动到环与杆底座刚好要分离时，环运动的时间此过程中作用在环上的力F的最大值与最小值若环离开杆的底座后的一瞬间撤去外力F，结果环刚好能上升到杆的顶端，则杆的长度为多少？解析：（1）环与杆底座刚好要分离时环对底座的作用力刚好为零，即弹簧的弹力为零，这时弹簧处于原长，这个过程运动的位移为x（1分）（1分）刚开始时力F最小，（2分）解得最小值（2分）刚要离开时，F最大，（2分）解得F最大值（2分）环离开杆的底座时，速度为（1分）然后做竖直的上抛运动，刚好到杆顶速度为零则杆长为（2分）如图所示，编号1是倾角为370的三角形劈，编号2、3、4、5、6是梯形劈，三角形劈和梯形．劈的斜面部分位于同一倾斜平面内，即三角形劈和梯形劈构成一个完整的斜面体；可视为质点的物块质量为m＝1kg，与斜面部分的动摩擦因数均为＝0.5，三角形劈和梯形劈的质量均为M＝1kg，劈的斜面长度均为L＝0.3m，与地面的动擦因数均为＝0.2，它们紧靠在一起放在水平面上，现使物块以平行于斜面方向的初速度v＝6m/s从角形劈的底端冲上0斜面，假定最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。（1)若将所有劈都固定在水平面上，通过计算判断物块能否从第6块劈的右上端飞出？（2)若所有劈均不固定，物块滑动到第几块劈时梯形劈开始相对地面滑动？劈开始相对地面滑动时，物块的速度为多大？若劈一直保持静止不动，则物块滑到第6块劈右上端时的速度，。。。。。。。。。。。。。。。2分解得：=0.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1分所以物块不能从第6块劈的右上端飞出。。。。。。。。。。1分物块与斜面间的弹力：=8N。。。。。。。。2分物块与斜面间的滑动摩擦力：=4N。。。。。。。。。。1分地面对劈的支持力：。。。。。2分当时刚好开始滑动。。。。。。2分解得：=3.6所以物块滑动到第4块劈时，劈开始相对地面滑动。。。。。。。。。。1物块的加速度：。。。。。。。。。。。。。。2代入数值a=10m/s2。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1劈开始滑动时物块的速度：。。。。。。。。。2解得：m/s。。。。。。。。。。。。。。1如图所示，水平地面上有一质量为M的长木板，一个质量为m的物块(可视为质点)放在长木板的最右端。已知m与M/s之间的动摩擦因数为，木板与地面间的动摩擦因数为。从某时刻起物块m以的水平初速度向左运动，同时木=板M在水平外力F控制下始终向右以速度匀速运动，求：(1)在物块m向左运动过程中外力F的大小：(2)木板至少多长物块不会从木板上滑下来?（1）在物块m向左运动过程中，木板受力如图所示，其中f、f分别为物块和地面给木板的1 2摩擦力，由题意可知f=μmg①1 1f=μ(m+M)g②平条件得：F=f+f=μmg＋μ(m+M)g③ 1 2 1 2④设物块向左匀减速运动1的位移为X，则1⑤设物块由速度为零向右匀加速至与木板同速（即停止相对滑动）的时间为t，则2⑥设物块向右匀加速运动的位移为X，则2⑦此过程木板向右匀速运动的总位移为X′，则⑧则物块不从木板上滑下来的最小长度：代入数据解得： ⑨代入数据解得：⑩评分参考：第（1）问5分，①式1分，②③式各2分；第（2）问9分，④⑤⑥⑦⑧式1分，⑨⑩式2分解法二：以木板为参考系，设物块相对木板向左匀减速初速度为V，末速度为V，则 0 t①②加速度：③根据运动学公式： ④解得： ⑤评分参考：①式2分，②式1分，③④⑤式2分如图所示，一辆载重卡车沿平直公路行驶，车上载有质量均为m的A、B两块长方体水泥预制件。己知预制件左端与车厢前挡板的距离为L，A、B间以及B与车厢间的动摩擦因数分别为，各接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。卡车以速度v匀速行驶时，0因前方出现障碍物而制动并做匀减速直线运动。问：(1)卡车制动的加速度满足什么关系时，预制件A相对B滑动，而B相对车厢底板静止?(2)卡车制动后为保证司机安全，在B相对车厢底板静止的情况下，预制件A不与车厢前挡板碰撞，则卡车从开始制动到停止所经历的时间应满足什么条件?参考答案：（1）若A相对B滑动，则有：（2分）即：（1分）若B相对车厢底板滑动，则有：（2分）即：（1分）要使A相对B滑动，需满足（1分）要使B相对于车厢底板静止，需满足（1分）联立以上各式得：（1分）（2）卡车制动后，设A的位移为s，有（1分）1卡车的位移为s，有：（2分）车要使A不与车厢的前挡板相碰，应满足（1分）即 （1分）故： （1分）设卡车制动时间为t，则有（2分）得（1分）在水平道路上，一质量为m的拖车要将另一同质量的故障车拖移．用一根不可伸长的轻绳将两车连接，如图．行驶时两车所受阻力均为车重的k倍．当拖车拖动故障车一起匀速运动时，拖车输出功率为P，重力加速度为g．求拖车拖动故障车一起匀速运动时的速度大小v；0在拖车拉着故障车（绳子处于拉直状态，长度为L）匀速行驶过程中，突然发现前方有一障碍物，需考虑如何刹车，以保证拖车既不与障碍物碰撞，又不被后面故障车撞上．若刚开始刹车时，拖车与障碍物的距离为x，刹车后拖车不再受牵引力，其受到的阻力变为重力的n倍（n>k，可由司机刹车力度控制）．①如果绳长L大于某一值L，即使刹车后拖车立即停下，故障车也不会撞上拖车．求L②如果x大于某一值x，论绳长为多少，司机都不需要踩刹车，只要关闭动力，靠来的阻0力x③在L<L，x<x的前提下，刹车时n在什么范围内，才能保证拖车既不与障物碰撞，又不被撞上；并根据结果讨论是否有可能出现“无论n取多大值，都无法避免碰撞”的情况，如果此种情况存在，请写出此种情况下x和L满足的关系，如果此种情况不存在，请写出理由．解：（1）选汽车和拖车为系统，所受阻力大小为，拖车的牵引力为（1分）（1分）此系统匀速运动，有（1分）解得（1分）①若L太大导致 ，有故障车行驶距离必然小于L，即使拖车刹车后立即停下，也不会被故障车撞上，即 （2分）②当，司机不用刹车，只需关闭动力，靠原来的阻力也可使拖车在碰到障碍物之前停下，后面的故障车也不会撞上拖车，故（2分）③设从制动开始到完全停下拖车、故障车的运动的路程分别为、，拖车制动后，拖车和（1分）（1分）（2分）故障车加速度大小分别为、故障车加速度大小分别为、对拖车：对故障车：要使制动后故障车不与拖车相撞，有，（2，（2分），得，即综上有，n的取值范围为根据结果若 时，无论n取何值，都无法避免碰撞．（2分）如图所示，在倾角θ=37°的固定斜面上放置一质量M=1kg、长度L=3m的薄平板AB。平板的上表面光滑，其下端B与斜面底端C的距离为7m。在平板的上端A处放一质量m=0.6kg的滑块，开始时使平板和滑块都静止，之后将它们无初速释放。设平板与斜面间、滑块与斜面间的动摩擦因数均为m=0.5，求滑块与平板下端B到达斜面底端C的时间差Δt。（sin370=0.6，cos370=0.8，g=10m/s2）解析：对薄板，由于Mgsin37º<m（M+m）gcos37º，故滑块在薄板上滑动时，薄板静止不动．对滑块：在薄板上滑行时加速度a1=gsin37º=6m/s2，到达B点时速度（4分）滑块由B至C时的加速度a2=gsin37°－mgcos37º=2m/s2，设滑块由B至C所用时间为t，则，解得t=1s（4分）对薄板，滑块滑离后才开始运动，加速度a=gsin37°－mgcos37º=2m/s2，滑至C端所用时间为t'，则，解得（4分）滑块与平板下端B到达斜面底端C的时间差为（2分）如图所示，在水平桌面上叠放着一质量为mA=2.0kg的薄木板A和质量为mB=3.0kg的金属块B（可视为质点），A的长度l=2.0m.B上有轻线绕过定滑轮与质量为mC=1.0kg的物块C相连，A与B以及桌面与A之间的滑动摩擦因数均=0.2，最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力.忽略滑轮质量及与轴间的摩擦。起始时用手托住物块C，使各物体都处于静止状态，绳刚被拉直，B位于A的左端(如图)，然后放手，求：分析说明释放C后A的运动情况。释放C后经过多长时间t后B从A的右端脱离(设A的右端距滑轮足够远；取g=10m/s2)。解：（（1）B对A的摩擦力为地面对A的最大静摩擦力为由于，所以释放C后，A保持静止。（2）释放C后物体A保持静止，B、C一起做匀加速运动，由如图所示，斜面与水平面间的夹角θ＝37°，物体A和B的质量分别为m＝10kg、m＝5kg。 A BA、B间用质量不计的细绳相连。试求：当斜面光滑时，两个物体的加速度及绳的张力各是多少？当A和B与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.2时，两个物体的加速度及绳的张力各是多少？当A和B与斜面间的动摩擦因数分别为μ＝0.2、μ＝0.8时，则释放后的开始阶段，两个物体的加速度绳的张力各是多少？解析：（1）如斜面光滑摩擦不计，用整体法：，，用隔离法对B： ，代入数据求出 （4分）用整体法：用隔，代入数据求出（4分）用隔离法对B：因为所以物体B不下滑，物体A下滑，绳松弛，。（5分）（还可用如下方法做）：用隔离法对A：对B：设 ，即假设绳子没有张力，联立求解得 。因，故。说明物体A运动比物体B的运动快，绳松弛，所以的假设成立。故有，因与实际不符，所以B静止。如图所示为粮食仓库中常用的皮带传输装置示意图，它由两台皮带传送机组成，一台水平传送，A、B两端相距；另一台倾斜传送，传送带与地面间的倾角，C、D两端相距，B、C相距很近。水平传送带以沿顺时针方向转动。现将质量为的一袋大米无初速度的放在A端，它随传送带到达B点后，速度大小不变的传到倾斜传送带的C端。米袋与两传送带之间的动摩擦因素均为，取。若倾斜传送带CD不转动，则米袋沿传送带CD所能上滑的最大距离是多少？若倾斜传送带CD以的速率沿顺时针方向转动，则米袋从C端运动到D端的时间为多少？米袋速度达到（1）米袋在AB上加速运动的加速度为时滑过的距离故米袋先加速一段时间后再与传送带一起匀速运动，到达C端速度为设米袋在CD上传送的加速度大小为，据牛顿第二定律米袋速度达到得得能沿CD上滑的最大距离（2）CD顺时针转动时，米袋速度减为此时上滑的距离米袋速度达到后，由于其加速度为：减 速 到 零 时上滑的距，米袋继续减速上滑离离由减速为所用时间 由减速为0所用时间 故米袋从C到D的总时间如图所示，物体A通过定滑轮与动滑轮相连，物体B和物体C挂在动滑轮上，使系统保持静止状态，现在同时释放三个物体，发现物体A保持静止不动.已知物体A的质量m=6kg，物体B的质量m=6kg，物体C的质量为多大？（滑轮质量忽略AB不计，重力加速度g取10m/s2）解析：．因为释放后物体A静止不动，根据平衡条件可知跨过定滑轮的绳上的拉力为N（2分）因为动滑轮保持静止，由平衡条件可得，跨过动滑轮的绳上的拉力为N（2分）以物体B为研究对象，设其加速度大小为a，由牛顿第二定律得，①（2分）以物体C为研究对象，其加速度大小仍为a，由牛顿第二定律得，②（2分）解①②两式可得kg.（2分）如图所示，在海滨游乐场里有一种滑沙运动。某人坐在滑板上从斜坡的高处A点由静止开始滑下，滑到斜坡底端B点后，沿水平的滑道再滑行一段距离到C点停下来。若人和滑板的总质量m=70.0kg，滑板与斜坡滑道和水平滑道间的动摩擦因数均为μ=0.50，斜坡的倾角θ=37°（sin37°=0.6，cos37°=0.8），斜坡与水平滑道间是平滑连接的，整个运动过程中空气阻力忽略不计，重力加速度g取10m/s2。求：人从斜坡上滑下的加速度大小为多少；若AB的长度为25m,求BC的长度为多少。解析：（1）人在斜面上受力如图所示，建立图示坐标系，设人在斜坡上滑下的加速度为a1，由牛顿第二定律 有（1分）（1分）又（1分）分）（2）人滑到B点时=10m/s（1分）在水平轨道上运动时=m（1分）=5m/s=5m/s（1分）（1分）s=由 =10m（1分）如图所示，地面依次排放两块完全相同的木板A、B，长度均为L=2.5m，质量均为m2=150kg，现有一小滑块以速度v0=6m／s冲上木板A左端，已知小滑块 质量=200kg，滑块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.2。(最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，取g=10m/s2)（1）若货物滑上木板A时，木板不动，而滑上木板B时，木板B开始滑动，求μ1应满足的条件（2）若μ1=0.4，求滑块运动时间。（结果用分数表示）速度相同时a2t2=v1-a1t2，解得t2=s。（1分）相对位移（1分）（1分）物块与板B能达到共同速度：v共=a2t2=m/s。（1分）然后一起相对静止的一起减速：a共=2m/s2（1分）（1分）如图3－2－24(a)所示，“”形木块放在光滑水平地面上，木块水平表面AB粗糙，光滑表面BC与水平面夹角为θ＝37°.木块右侧与竖直墙壁之间连接着一个力传感器，当力传感器受压时，其示数为正值；当力传感器被拉时，其示数为负值．一个可视为质点的滑块从C点由静止开始下滑，运动过程中，传感器记录到的力和时间的关系如图(b)所示．已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2.求：(1)斜面BC的长度；(2)滑块的质量；(3)运动过程中滑块发生的位移．解析(1)分析滑块受力，如图所示，由牛顿第二定律得：a＝gsinθ＝6m/s21通过图(b)可知滑块在斜面上运动的时间为：t＝1s，1由运动学公式得：s＝at＝3m.(2)滑块对斜面的压力为N′＝N＝mgcosθ木块对传感器的压力为：FN′inθ 1 1由图(b) 可知：F＝12N解得：m ＝2.5g.(3)滑块 滑到B点的速度为：v＝at＝6m/s， 1 11由图(b) 可知：f＝f＝5N，t＝2s， 1 2 2a＝ ＝2m/s2，s＝vt－atat2 2 12 2答案(1)3m(2)2.5kg(3)8m如图12所示，一长木板质量为M＝4kg，木板与地面的动摩擦因数μ＝0.2，质量为m＝2kg1的小滑块放在木板的右端，小滑块与木板间的动摩擦因数μ＝0.4。开始时木板与滑块都处于静止状态，木板的右端与右侧竖直墙壁的距离L＝2.7m。给木板以水平向右的初速度v＝6m/s使木板向右运动，设木板与墙壁碰撞时间极短，且碰后以原速率弹回，取g＝10m/s2求：(1)木板与墙壁碰撞时，木板和滑块的瞬时速度各是多大？(2)木板与墙壁碰撞后，经过多长时间小滑块停在木板上？图12解析：(1)木板获得初速度后，与小滑块发生相对滑动，木板向右做匀减速运动，小滑块向右做匀加速运动，加速度大小分别为：a＝＝μg＝4m/s2① m 2a＝＝5m/s2②木板与墙碰撞时，木板的速度为v，小滑块的速度为v，根据运动学公式有：v2－v2＝－ M m M 02aL③解v＝3m/s④Mt＝＝0.6s⑤v＝at＝2.4m/s⑥()设木板反弹后，小滑与板达到共同速度所需时间为t，共同速度为v，以水平向左为2正方向，对木板有v＝v－at⑦对滑块有v＝vt⑧ m m2代入公式有3－5t＝－2.4＋4t 2 2解得t＝0.6s⑨2答案：(1)3m/s2.4m/s(2)0.6s已知小物块与木板之sin37°=0.6，解：由题意，小物块运动，当小物块运动小物块的加速度为如图所示，质量M已知小物块与木板之sin37°=0.6，解：由题意，小物块运动，当小物块运动小物块的加速度为沿斜面向上匀减速运动，木板沿斜面向上匀加速到木板的上端时，恰好和木板共速。a，由牛顿第二定律3分木板的加速度为a′，由牛顿第二定律3分设二者共速的速度为v，经历的时间为t，由运动学公式1分1分小物块的位移为s，木板的位移为s′，由运动学公式1分1分小物块恰好不从木板上端滑下1分联立解得3分如图所示，高为h=3.2m、倾角为θ=53°的光滑斜面顶端有一小物块A（可视为质点）自静止开始下滑，与此同时在斜面底端有另一小物块B（可视为质点）在其他力的作用下自静止开始以加速度a=5 m/s2沿光滑水平面向左做匀加速运动，质点A下滑到斜面底端能沿光滑的小圆弧部分平稳向B追去，取g=10m/s2 ， sin53°=0．8。试通过计算判断A能否追上B。若能追上，求出相遇时B运动的位移；若不能追上，求出质点A、B在水平面上的最近距离。解析:在斜面 上的加速度为（2分）在斜面上做匀加速运动，则有 （2分）到达水平面上做匀速运动，其速度大小为 （2分）在水平面上做匀加速运动，则有 （2分）当 时， （2分）联立解得 1.6m（2分）因此不能追上质点，两者在水平面上的最近距离为1.6m。（2分）在动摩擦因数μ=0．2的水平面上有一个质量为m=1kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ=45o角的不可伸长的轻绳一端相连，如图16所示，此时小球处于静止平衡状态，且水平面对小球的弹力恰好为零，当剪断轻绳的瞬间，取g=10m/s2，求：此时轻弹簧的弹力大小小球的加速度大小和方向解析：水平面对小球的弹力为零，小球在绳没有断时受到绳的拉力F、重力mg和弹簧的弹力T作用而处于平衡状态，由平衡条件得：竖直方向：，．．1分水平方向：。„„．．1分解得：。„．．1分当剪断轻绳瞬间弹簧的弹力大小不变，仍为10N„„．．1分剪断轻绳后小球在竖直方向仍平衡，水平面支持力与重力平衡，．．1分由牛顿第二定律得：，„„．．1分解得，方向向左。„．．1分★★★如图所示，光滑水平面上静止放着长L=1.6m，质量为M=3kg的木块（厚度不计），一个质量为m=1kg的小物体放在木板的最右端，m和M之间的动摩擦因数μ=0.1，今对木板施加一水平向右的拉力F，（g取10m/s2）(1)为使小物体不掉下去，F不能超过多少？(2)如果拉力F=10N恒定不变，求小物体所能获得的最大动能？(3)如果拉力F=10N，要使小物体从木板上掉下去，拉力F作用的时间至少为多少？1、（17分）（1）F=(M+m)a„„„„（2分）μmg=ma„„„„（2分）F=μ(M+m)g=0.1×(3+1)×10N=4N„„„„（1分）（2）小物体的加速度木板的加速度木板的加速度(2分)解得物体滑过木板所用时间物体离开木板时的速度1的速度为V 一圆环A套在一均匀圆木棒B上，A的高度相对B的长度来说可以忽略不计。A和B的质量都等于m，A和B之间的滑动摩擦力为f（f<mg）。开始时B竖直放置，下端离地面高度为h，A在B的顶端，如图所示。让它们由静止开始自由下落，当木棒与地面相碰后，木棒以竖直向上的速度反向运动，并且碰撞前后的速度大小相等。设碰撞时间很短，不考虑空气阻力，问：在B再次着地前，要使A不脱离B，B至少应该多长？需时间为1、（17分）参考解答：释放后A和B相对静止一起做自由落体运动，B着地前瞬间的速度为（3分）B与地面碰撞后，A继续向下做匀加速运动，B需时间为竖直向上做匀减速运动。它们加速度的大小分别为：和（每式2分，共4分）B与地面碰撞后向上运动到再次落回地面所（3分）在此时间内A的位移（3分）要在B再次着地前A不脱离B，木棒长度L必须满足条件L≥x（2分）联立以上各式，解得L≥（2分）★★★有A、B、C三个物体的质量都为m、且都静止，其中A、B为大小形状完全相同的两个木板，长度均为L，它们之间的距离也为L，水平地面光滑。今用水平向右的恒力，作用于可以看作质点的物块C上，若C、A间的动摩擦因数为µ，经过了一段时间。当木板A与B碰撞时，物块C也刚好滑到了A板的最右端，此时刻立即撤去水平拉力，且刚发生碰撞的木板A与B也立即粘合在一起。求：水平拉力F的大小.为了使运动的物块C不滑下B板，C、B间的动摩擦因数应满足什么条件？并写出ABC三个物体的最终速度的表达式。1、（20分）解：用牛顿第二定律，设力F作用时间为t对C„2分2L=½at2„„1分1对A„„2分L=½at2„„„„1分2解得F=3µmg„„„2分作用完毕，C有„1分A有„1分碰撞前后对AC用动量守恒定律mV=2mV„„2分ABC最后有共同速度V，对ABC用量恒定律mV+2mV=3mV„„„2分4 1 3 4共同速度为：„„„2分根据题意，由能量关系得µmg≥½mV2+½・2mV2-½・3mV2„„2分2 1 3 4所以µ≥1.5µ„„„„2分2如图所示，皮带总质量为3kg，长为2．5m，皮带可自由转动，开始时处于静止状态，一个质量为2kg的木块以速度v=5m/s滑上皮带，滑块和皮带之间的动摩擦因数为，滑块经过皮带后沿光滑的水平轨道冲上一竖直放置的半径为R=0．1m的圆形轨道，问：（1）滑块能否到达圆形轨道的最高点；（2）滑块在圆弧最高点的正下方对轨道的压力。1、（19分）解：（1）滑块滑上皮带后，由于摩擦使滑块减速，皮带加速，系统合外力为零，假设滑块最后和皮带达到共同速度则则动量守恒。代入数据得m/s滑块在皮带上运动的总则动量守恒。代入数据得m皮带长2．5m，滑块在皮带上滑行2．1m后和滑块速度相同，一起作匀速直线运动直至冲上圆形轨道。滑块若能冲上圆形轨道最高处，则在最高处应具有m/s滑块在最低点必最小速度，此时只有重最小速度，此时只有重力起向心力作用。2能冲上圆弧顶端最高点（2）滑块以2m/s冲上圆弧轨道，在最低处N根据牛顿第三定律，滑块对轨道的压力为100N。如图，足够长的水平传送带始终以大小为v＝3m/s的速度向左运动，传送带上有一质量为M＝2kg的小木盒A，A与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.3，开始时，A与传送带之间保持相对静止。先后相隔△t＝3s有两个光滑的质量为m＝1kg的小球B自传送带的左端出发，以v＝15m/s的速度在传送带上向右运动。第1个球与木盒相遇后，球立即进入盒中与盒保持相0对静止，第2个球出发后历时△t＝s而与木盒相遇。求（取g＝10m/s2）第1个球与木盒相遇后瞬间两者共同运动的速度多大？第1个球出发后经过多长时间与木盒相遇？自木盒与第1个球相遇至与第2个球相遇的过程中，由于木盒与传送带间的摩擦而产生的热量是多少？1、解：⑪设第1个球与木盒相遇后瞬间，两者共同运动的速度为v,根据动量守恒定律：1（2分）代入数据，解得：v=3m/s（1分）⑫设第1个距离为s，第1个球经过t与木盒相遇,0则：（2分）设第1个球进入木盒后两者共同运动的加速度为a，根据牛顿第二定律：得：（2分）设木盒减速运动的时间为t,加速到与传送带相同的速度的时间为t，则： 1 2=1s（1分）故木盒在2s内的位移为零（2分）依题意：（2分）代入数据，解得：s=7.5mt=0.5s（1分）⑬自木盒与第1个球相遇至第2个球相遇的这一过程中,传送带的位移为S，木盒的位移为s,则：（2分）1（2分）故木盒相对与传送带的位移：则木盒与传送带间的摩擦而产生的热量是：（2分）如图所示，用轻绳L连接质量分别为m、m的A、B两物体，在光滑的水平面上先后用大小相1 2同的恒力F，向右拉物体A或向左拉物体B，使A、B一起分别做初速度为零的匀加速直线运动。在第1种情况下，绳L的张力为T；第2种情况下，绳L的张力为T。请用力学观点分 1 2析和讨论T和T的大小关系。 1 2、以整体为研究对象，先后两种情况下，水平方向受力如下图所示（竖直方向受平衡力）由牛顿第二定律，分别列出：F=(m+m)a・・・・・・・・・・・・①(2分)F=(m+m)a・・・・・・・・・・・・②(2分)以对象，先后两种情况下，水平方向下图所示（竖直方向受平衡力）由牛顿第二定律，分别列出：T=ma・・・・・・・・・・・・③(或T=ma)(2分)T=ma・・・・・・・・・・・・ 1 11 1 21 2 22④(或T=ma)(2分)联立以上四式得：T=mF/(m+m)・・・・・・・・・・・・⑤(或 2 12 1 1 1 2T=mF/(m+m))(2分)T=mF/(m+m)・・・・・・・・・・・・⑥(或T=mF/(m+m))(21 2 1 2 2 2 1 2 2 1 1 2分)由⑤⑥两式得：T/T=m/m(或T/T=m/m)(1分)所以，若m>m，则T>T；(或若 1 2 1 2 1 2 2 1 1 2 1 2m>m，则T>T)(1分)若m<m，则T<T；(或若m>m，则T>T)(1分)若m=m，则T=T(11 2 2 1 1 2 1 2 2 1 1 2 1 2 1 2分)如图所示，长为L、质量为M的圆柱形木棒竖直放置，在其顶部套有质量为m的薄铁环，当棒和环有相对运动时，棒和环之间有大小恒为kmg（k＞1）的摩擦力．现突然在棒下端给棒一个很大的冲击力，使棒在瞬间具有竖直向上的初速度v．若要求铁环在木棒落地前不滑离木棒，此木棒的长不得少于多少？设木棒足够长，求棒上升的最大高度．（15分）（1）设铁环加速度大小为a，方向向上；木棒加速度大小为a，方向向下．对铁 1 2环：（1分）对木棒： （1分）棒相对环的加速度a相＝a1＋a解得（2分） 棒长 （32分）（2）环、棒速度相等时，对铁环： 对木棒： 由以上各式得向，得（2分）设此时木棒上升高度为h，以木棒的初速度方向为向，得1（2分）环、棒速度相等后一道2竖直上升的高度为h， （2分）2棒上升的最大高度 （2分）如图所示，在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮，一条不可伸长的轻绳绕过定滑轮分别与物块A、B相连，细绳处于伸直状态，物块A和B的质量分别为m=8kg和m=2kg，物块A与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.1，物块B距地面的高度h=0.15m。面现将物块B从h高处由静止释放，直到A停止运动。求A在水平桌面上运动的时间。（g=10m/s2）解：对B研究，由牛顿第二定律得mg-T=ma„„„„„„„„„„①B B1同理，对A=T-f=ma„„②A1„„„③„„④代入数值解得B做匀加速直线运动 „„„⑤„„„⑥解得„„⑦B落地后，A在摩擦力作用下做匀减速运动„„⑧„„⑧„„⑨解得：„11如图所示，在倾角为的光滑物块P之斜面上有两个用轻质弹簧相连的物块A、B；C为一垂直固定在斜面上的挡板。P、C总质量为M，A、B质量均为m，弹簧的劲度系数为k，系统静止于光滑水平面。.现开始用一水平力F作用于P，F从零开始增大。求：（1）物块B刚要离开C时力F的大小.（2）从开始到此时物块A相对于斜面的位移D．（物块A一直没离开斜面，重力加速度为g）1、解析：（1）当B刚要离开挡板时，由于A、B质量相等，它们重力在斜面上的分力也相等，联所以弹簧无形变.B受力如图，设此时三物块具有共同的加速度a，则有对P、A、B用整体法，根据牛顿第二定律得，联立解得，（2）由以上分析，可知从开始到此时物块A的相对斜面的位移d就等于开始时弹簧的形变量，A受力如图，则弹簧受到的弹力与T大小相等方向相反，所以 如图所示为火车站装载货物的原理示意图，设AB段是距水平传送带装置高为H=5m的光滑斜面，水平段BC使用水平传送带装置，BC长L=8m，与货物包的摩擦系数为μ=0.6，皮带轮的半径为R=0.2m，上部距车厢底水平面的高度h=0.45m．设货物由静止开始从A点下滑，经过B点的拐角处无机械能损失．通过调整皮带轮（不打滑）的转动角速度ω可使货物经C点抛出后落在车厢上的不同位置，取g=10m/s2，求：当皮带轮静止时，货物包在车厢内的落地点到C点的水平距离；当皮带轮以角速度ω=20rad/s顺时方针方向匀速转动时，包在车厢内的落地点到C点的水平距离；试写出货物包在车厢内的落地点到C点的水平距离S随皮带轮角速度ω变化关系，并画出S―ω图象．（设皮带轮顺时方针方向转动时，角速度ω取正值，水平距离向右取正值）1、解：由机械能守恒定律可得：，所以货物在B点的速度为V=10m/s（2分）0（1）货物从B到C做匀减速运动，加速度（1分）设到达C点速度为V，则：，所以：V=2m/s（1分）落地点到C点的水平距离：1分）（2）皮带速度V=・R=4m/s，同（1）的论证可知：货物先减速后匀速，从C皮点抛出的速度为V=4m/s，落地点到C点的水平距离：（2分）（3）①皮B到C均做匀减速运动：在C点的速度为V=2m/s，落地点到C点的水平距离S=0.6m（1分）②皮带轮顺时针方向转动时：Ⅰ、C0≤ω≤10rad/s时，S=0.6m（1分）Ⅱ、10＜ω＜50rad/s时，S=ω・R=0.06ω（1分）Ⅲ、50＜ω＜70rad/s时，S=ω・R=0.06ω（