《新高考物理二轮复习精选练习专题19滑块木板模型（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理二轮复习精选练习专题19滑块木板模型（含解析）（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题十九、滑块木板模型第一部分 织网点睛，纲举目张模型一水平面上的板块模型水平面上的板块模型是指滑块和滑板都在水平面上运动的情形，滑块和滑板之间存在摩擦力，发生相对运动，常伴有临界问题和多过程问题，对学生的综合能力要求较高。模型二斜面上的板块模型斜面上的板块模型是指滑板和滑块一起在斜面上运动的情形，此类问题的处理方法与水平面上的板块模型类似，只是要考虑滑块和滑板的重力在沿斜面方向上的分力对运动的影响。模型三板块模型与动量、能量的综合问题板块模型中因滑块与滑板间的滑动摩擦力做功，产生摩擦热，所以常涉及能量问题。若滑板在光滑水平面上，无水平外力作用时，滑板和滑块组成的系统满足动量守恒，如涉及时间，
2、可应用动量定理，所以该模型常涉及动量问题。板块问题常涉及多个物体、多个运动过程，板块间存在相对运动。解决板块问题要分析不同阶段的受力情况和运动情况，然后逐个建立动量守恒和能量守恒的方程。同时注意一些关键字眼，如木板足够长，说明物块最终与木板同速，其相对滑动距离对应木板至少长度。第二部分 实战训练，高考真题演练1. （2021高考全国乙卷） 水平地面上有一质量为的长木板，木板的左端上有一质量为的物块，如图（a）所示。用水平向右的拉力作用在物块上，随时间的变化关系如图（b）所示，其中、分别为、时刻的大小。木板的加速度随时间的变化关系如图（c）所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为，物块与木板间的动摩
3、擦因数为。假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度大小为。则（ ） 图（a） 图（b） 图（c）A. B. C. D. 在时间段物块与木板加速度相等【参考答案】CD 本题通过物块木板模型，分别以Ft图像和at图像给出解题信息，考查考生综合分析能力、科学思维能力。【学科素养】本题考查的学科素养主要是物理观念中的运动和相互作用观念，考生要能够用牛顿运动定律分析，能从物理学的运动和相互作用的视角分析解决问题。【解题思路】由（c）可知，在0t1时间内，木板加速度为零，木板静止。在t1t2时间内，木板加速度逐渐增大，t2时间后，木板加速度为恒量。由图（b），根据力F随时间变化图像的面积表示冲
4、量可知，在0t1时间内，物块与木板之间摩擦力为静摩擦力，物块静止，木板静止。在t1t2时间内，物块与木板之间摩擦力为静摩擦力，物块静止，木板滑动，选项D正确；把物块和木板看作整体，在t1时刻，牛顿第二定律，F1- ,1（m1+m2）g=0，解得：F1-=,1（m1+m2）g，选项A错误；t2时间后，物块相对于木板滑动，木板所受的滑动摩擦力为恒力，做匀加速直线运动。设t2时刻木板加速度为a，在t2时刻，对木板，由牛顿第二定律，2m2g- ,1（m1+m2）g=m2a，显然，2，选项C正确；在t2时刻，对物块，由牛顿第二定律，F2-2m2g=m2a，与2m2g- ,1（m1+m2）g=m1a，联立
5、解得： F2=（2-1）g，选项B错误。2.（2017全国III卷25）如图，两个滑块A和B的质量分别为和，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为；木板的质量为，与地面间的动摩擦因数为。某时刻A、B两滑块开始相向滑动，初速度大小均为。A、B相遇时，A与木板恰好相对静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小。求（1）B与木板相对静止时，木板的速度；（2）A、B开始运动时，两者之间的距离。【参考答案】（1）与木板相对静止时，木板的速度为（2）、开始运动时，两者之间的距离为【名师解析】（1）如图所示对、和木板受力分析，其中、分别表示物块、受木板摩擦力的大小，、和分别
6、表示木板受到物块、及地面的摩擦力大小，设运动过程中、及木板的加速度大小分别为，和，根据牛顿运动定律得：且：联立解得：，故可得向右做匀减速直线运动，向左做匀减速直线运动，木板向右匀加速运动；且，显然经历一段时间之后先与木板达到相对静止状态，且此时、速度大小相等，方向相反。不妨假设此时与木板的速度大小为：解得：，（2）设在时间内，、的位移大小分别为，由运动学公式得：此后将与木板一起保持相对静止向前匀减速运动，直到和相遇，这段时间内的加速度大小仍为，设和木板的加速度大小为，则根据牛顿运动定律得：对木板和：假设经过时间后、刚好相遇，且此时速度大小为，为方便计算我们规定水平向右为正向，则在这段时间内速度
7、变化：对和木板：对：联立解得，可以判断此时和木板尚未停下则时间内物块、的位移大小假设为、，由运动学公式：则和开始相距满足：联立解得： 3 （2015全国理综II）下暴雨时，有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为37的山坡C，上面有一质量为m的石板B，其上下表面与斜坡平行；B上有一碎石堆A(含有大量泥土)，A和B均处于静止状态，如图所示。假设某次暴雨中，A浸透雨水后总质量也为m(可视为质量不变的滑块)，在极短时间内，A、B间的动摩擦因数1减小为，B、C间的动摩擦因数2减小为0.5，A、B开始运动，此时刻为计时起点；在第2 s末，B的上表面突然变为光滑，2保持不变。已知A开始运动时，
8、A离B下边缘的距离l27 m，C足够长，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g10 m/s2。求：(1)在02 s时间内A和B加速度的大小；(2)A在B上总的运动时间。解题指导(1)A与B发生相对滑动，应将A、B隔离进行受力分析和运动分析。(2)第2 s末1突然变为零，A、B的受力情况发生突变，其加速度也将发生突变。(3)A在B上运动的总时间对应A相对于B发生27 m的位移所用的时间。名师解析(1)在02 s时间内，A和B的受力如图所示，其中f1、N1是A与B之间的摩擦力和正压力的大小，f2、N2是B与C之间的摩擦力和正压力的大小，方向如图所示。由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得f11
9、N1N1mgcos f22N2N2N1mgcos 规定沿斜面向下为正。设A和B的加速度分别为a1和a2，由牛顿第二定律得mgsin f1ma1mgsin f2f1ma2N1N1f1f1联立式，并代入题给数据得a13 m/s2a21 m/s2。(2)在t12 s时，设A和B的速度分别为v1和v2，则v1a1t16 m/sv2a2t12 m/stt1时，设A和B的加速度分别为a1和a2。此时A与B之间的摩擦力为零，同理可得a16 m/s2a22 m/s2B做减速运动。设经过时间t2，B的速度减为零，则有v2a2t20联立式得t21 s在t1t2时间内，A相对于B运动的距离为s12 m27 m此后B
10、静止，A继续在B上滑动。设再经过时间t3后A离开B，则有ls(v1a1t2)t3a1t32可得t31 s(另一解不合题意，舍去)设A在B上总的运动时间为t总，有t总t1t2t34 s。答案(1)3 m/s21 m/s2(2)4 s(1)注意判断当滑块与滑板同速时，滑块重力沿斜面方向的分力与滑块受到的最大静摩擦力的大小关系，从而得出滑块能否与滑板以相同的加速度共同运动。(2)当受力发生突变时，滑块和滑板运动的加速度也发生突变，要注意根据加速度的不同，将滑块、滑板运动的过程分段处理。第三部分 思路归纳，内化方法1. 求解水平面上的板块模型的三个关键(1)两个分析：仔细审题，清楚题目的物理过程，对每
11、一个物体进行受力分析和运动过程分析。(2)求加速度：准确求出各个物体在各个运动过程的加速度，注意两个运动过程的连接处的加速度可能突变。(3)明确关系：找出物体之间的位移和路程关系或速度关系往往是解题的突破口，每一个过程的末速度是下一个过程的初速度。当过程比较多时可以借助vt图像，从图像中找到时间与空间的关系，是解决问题的有效手段。 2. 处理板块模型的思路(1)水平面光滑时，优先考虑应用动量守恒定律。(2)在涉及滑块或滑板的时间时，优先考虑用动量定理。(3)在涉及滑块或滑板的位移时，优先考虑用动能定理。(4)在涉及滑块的相对位移时，优先考虑用系统的能量守恒定律。(5)滑块恰好不滑动时，滑块与滑
12、板达到共同速度。第四部分 最新模拟集萃，提升应试能力1（20分）（2023广东深圳高中质检）如图甲所示，木板质量=0.5kg，长=1m，初始时刻静止在光滑水平地面上，可视为质点的质量=1kg的小物块，以初速度从木板左端滑上的瞬间，对木板施加一个水平向右的力，物块与木板之间的动摩擦因数。摩擦产生的热量与力大小的关系如图乙所示。取10m/s2。求：(1)的大小；(2)物块的初速度的大小；(3)点的坐标对应的与的大小。【参考答案】(1) 2J； (2) 4m/s； (3)，3N【名师解析】(1)根据摩擦产生的热量为可知，无论取何值，物块与木板的摩擦力都为则摩擦产生的热量由物块与木板的相对位移决定。由
13、图乙可知，当时，产生的热量都为，说明当=1N时，物块运动到木板的最右端时恰好与木板保持相对静止，则(2)当=1N时，对物块受力分析，根据牛顿第二定律有可得，物块的加速为对木板受力分析，根据牛顿第二定律有可得，木板的加速度为以木板为参考系，则物块的相对加速度为则根据匀变速运动的规律有解得，物块的初速度为(3)图乙中，当时，摩擦产生的热量减小，则说明物块在运动到木板右端前就已经与木板共速，即相对位移小于木板的长度。当时，摩擦产生的热量又突然增大，而且大于了，说明当物块与木板共速后两者又发生了相对滑动，由此可知，当时，物块与木板恰好不能发生相对滑动，即两者共速后一起向右加速。则对整体受力分析，根据牛
14、顿第二定律有对物块受力分析，根据牛顿第二定律有联立可得又因为当时，对物块和木板受力分析，由牛顿第二定律得设物块位移为，木板位移为，经时间达到共同速度，则且此时物块在木板上的相对位移为联立得将代入得所以2（2023福建泉州四校联盟联考）(12分)如图所示，曲面光滑的轨道固定在水平地面上，轨道底端的切线方向水平。质量的小车紧靠轨道右侧静止于光滑水平地面上，其上表面与轨道底端在同一水平面上。一个质量可视为质点的物体由静止从轨道顶端滑下，冲上小车后经一段时间与小车相对静止并一起运动。已知轨道顶端与底端的高度差，物体与小车板面间的动摩擦因数，取，求：（1）物体滑到轨道底端时的速度大小；（2）物体冲上小车后，与小车发生相对滑动经历的时间；（3）物体相对小车滑动的距离。【名师解析】.（1）物体下滑过程机械能守恒，有 (2 分)代入数据
