《2017-2018学年高考物理 精做08 牛顿运动定律在滑板—滑块问题中的应用大题精做 新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高考物理 精做08 牛顿运动定律在滑板—滑块问题中的应用大题精做 新人教版（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、精做08 牛顿运动定律在滑板滑块问题中的应用1（2017新课标全国卷）如图，两个滑块A和B的质量分别为mA=1 kg和mB=5 kg，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1=0.5；木板的质量为m=4 kg，与地面间的动摩擦因数为2=0.1。某时刻A、B两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v0=3 m/s。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g=10 m/s2。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。【答案】（1） （2）【解析】（1）滑块A和B在木板上滑动时，木板也在地面上滑动。设A
2、、B和木板所受的摩擦力大小分别为f1、f2和f3，A和B相对于地面的加速度大小分别是aA和aB，木板相对于地面的加速度大小为a1。在物块B与木板达到共同速度前有由牛顿第二定律得设在t1时刻，B与木板达到共同速度，设大小为v1。由运动学公式有联立式，代入已知数据得对A有在t2时间间隔内，B（以及木板）相对地面移动的距离为在（t1+t2）时间间隔内，A相对地面移动的距离为A和B相遇时，A与木板的速度也恰好相同。因此A和B开始运动时，两者之间的距离为联立以上各式，并代入数据得（也可用如图的速度时间图线求解）【名师点睛】本题主要考查多过程问题，要特别注意运动过程中摩擦力的变化情况，A、B相对木板静止的
3、运动时间不相等，应分阶段分析，前一阶段的末状态即后一阶段的初状态。2（2016四川卷）避险车道是避免恶性交通事故的重要设施，由制动坡床和防撞设施等组成，如图竖直平面内，制动坡床视为与水平面夹角为的斜面。一辆长12 m的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床，当车速为23 m/s时，车尾位于制动坡床的低端，货物开始在车厢内向车头滑动，当货物在车厢内滑动了4 m时，车头距制动坡床顶端38 m，再过一段时间，货车停止。已知货车质量是货物质量的4倍，货物与车厢间的动摩擦因数为0.4；货车在制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和货物总重的0.44倍。货物与货车分别视为小滑块和平板，取。求：（1）货
4、物在车厢内滑动时加速度的大小和方向；（2）制动坡床的长度。【答案】（1）a1=5 m/s 沿制动坡床向下 （2）【解析】（1）设货物的质量为m，货物在车厢内滑动过程中，货物与车厢的动摩擦因数=0.4，受摩擦力大小为f，加速度大小为a1，则联立并代入数据得a1=5 m/sa1的方向沿制动坡床向下。（2）设货车的质量为M，车尾位于制动坡床底端时的车速为v=23 m/s。货车在车厢内开始滑动到车头距制动坡床顶端s0=38 m的过程中，用时为t，货物相对制动坡床的运动距离为s1，在车厢内滑动的距离s=4 m，货车的加速度大小为a2，货车相对制动坡床的运动距离为s2。货车受到制动坡床的阻力大小为F，F是
5、货车和货物总重的k倍，k=0.44，货车长度l0=12 m，制动坡床的长度为l，则联立并代入数据得。【名师点睛】此题依据高速公路的避嫌车道，考查了牛顿第二定律的综合应用；涉及到两个研究对象的多个研究过程；关键是弄清物理过程，分析货物和车的受力情况求解加速度，然后选择合适的物理过程研究解答；此题属于中等题目。3（2015新课标全国卷）一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块，在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5 m，如图（a）所示。时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至时木板与墙壁碰撞（碰撞时间极短）。碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开
6、木板。已知碰撞后1 s时间内小物块的图线如图（b）所示。木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10 m/s2。求（1）木板与地面间的动摩擦因数及小物块与木板间的动摩擦因数；（2）木板的最小长度；（3）木板右端离墙壁的最终距离。【答案】（1） （2） （3）【解析】（1）根据图象可以判定碰撞前木块与木板共同速度为碰撞后木板速度水平向左，大小也是木块受到滑动摩擦力而向右做匀减速运动，根据牛顿第二定律有解得木板与墙壁碰撞前，匀减速运动时间，位移，末速度其逆运动则为匀加速直线运动可得代入可得木块和木板整体受力分析，滑动摩擦力提供合外力，即可得木块继续减速，加速度仍为假设又经历二者速度相等，
7、则有解得此过程，木板位移末速度滑块位移此后木块和木板一起匀减速。二者的相对位移最大为滑块始终没有离开木板，所以木板最小的长度为（3）最后阶段滑块和木板一起匀减速直到停止，整体加速度位移所以木板右端离墙壁最远的距离为。4（2015新课标全国卷）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（sin37=）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、
8、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，A离B下边缘的距离l=27 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g=10 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。【答案】（1）a1=3 m/s2 a2=1 m/s2 （2）t总=4 s【解析】本题主要考查牛顿第二定律、匀变速运动规律以及多物体多过程问题；（1）在02s内，A和B受力如图所示由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得：以沿着斜面向下为正方向，设A和B的加速度分别为，由牛顿第二定律可得：联立以上各式可得a1=3 m/s2a2
9、=1 m/s2（2）在t1=2s，设A和B的加速度分别为，则v1=a1t1=6 m/sv2=a2t1=2 m/stt1时，设A和B的加速度分别为，此时AB之间摩擦力为零，同理可得：即B做匀减速，设经时间，B的速度减为零，则：联立可得在t1+t2时间内，A相对于B运动的距离为此后B静止不动，A继续在B上滑动，设再经时间后t3，A离开B，则有可得，t3=1 s（另一解不合题意，舍去，）则A在B上的运动时间为t总t总=t1+t2+t3=4 s。【名师点睛】本题主要是考查多过程问题，要特别注意运动过程中摩擦力的变化问题。要特别注意两者的运动时间不一样的，也就是说不是同时停止的。5（2017湖南浏阳一中
10、高三期中）一块足够长的木板放置在光滑的水平面上，木板质量M=2 kg。木板左端有一质量为m=1 kg的小物块，物块与木板开始时都处于静止状态，物块与木板间的动摩擦因数。今在小物块上作用一水平向右的恒力F，（取，且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力）求：（1）F至少多大时，两者会有相对滑动；（2）若F=2 N作用在小物块上，木板长度L=1 m，求M与m组成的系统因摩擦产生的热量。【答案】（1）F=1.5 N （2）Q=1 J【解析】（1）设当水平恒力为F时，两者恰好发生相对运动对整体：对M：联立以上方程可知：F=1.5 N（2）当水平恒力为F=2 N，则两者发生了相对运动，m肯定能从M上滑下，设系统
11、产生的热量为解得Q=1 J6（2017黑龙江佳木斯一中高一期中）粗糙的水平面上叠放着A和B两个物体，质量分别是m和2m，A和B间的接触面也是粗糙的，如果用水平力F拉B，AB相对静止一起向右匀速运动，AB间，B与地面间的动摩擦因数均是，求：（1）请画出A和B物体的受力分析图（重力用，弹力用，摩擦力用表示）；（2）拉力F的大小。【答案】（1）如图所示 （2）【解析】（1）受力分析如图所示（2）对整体，根据共点力平衡条件可得在水平方向上：在竖直方向上：又，联立解得【名师点睛】关键是分析物体的受力情况，根据平衡条件并结合正交分解法列方程求解。利用正交分解方法解体的一般步骤：明确研究对象；进行受力分析；
12、建立直角坐标系，建立坐标系的原则是让尽可能多的力落在坐标轴上，将不在坐标轴上的力正交分解；x方向，y方向分别列平衡方程求解。7（2017宁夏六盘山高中高三期中）一质量为M=4.0 kg、长度为L=3.0 m的木板B，在大小为8 N、方向水平向右的拉力F作用下，以v0=2.0 m/s的速度沿水平地面做匀速直线运动，某一时刻将质量为m=1.0 kg的小铁块A（可视为质点）轻轻地放在木板上的最右端，如图所示若铁块与木板之间没有摩擦，求：（重力加速度g取10 m/s2）（1）加一个铁块后，木板的加速度大小？（2）二者经过多长时间脱离？【答案】（1）a=0.5 m/s2 （2）t1=2 s【解析】（1）
13、由木板匀速运动时有，Mg=F；得=0.2加一个物块后，木板做匀减速运动：(M+m)gF=Ma代入数据解得：a=0.5 m/s2（2）物块放在木板上相对地面静止，木板匀减速运动的距离L后物块掉下来由：L=v0tat2得：t28t+12=0解得：t1=2 s，t2=6 s（舍去）故2秒后A与B脱离【名师点睛】题主要考查了牛顿第二定律与运动学公式，注意加速度是联系运动和力问题的中间桥梁。8（2017江苏徐州高三模拟）如图所示，倾角为的斜面底端固定挡板P，质量为m的小物块A与质量不计的木板B叠放在斜面上，A位于B的最上端且与P相距L。已知A与B、B与斜面间的动摩擦因数分别为1、2，且，最大静摩擦力等于
14、滑动摩擦力，A与挡板相撞没有机械能损失。将A、B同时由静止释放，求：（1）A、B释放时，物块A的加速度大小；（2）若A与挡板不相碰，木板的最小长度l0；（3）若木板长度为l，整个过程中木板运动的总路程。【答案】（1） （2） （3）若， 若 【解析】（1）释放木板与物块A，它们一起加速下滑。以木板与物块A为研究对象，设其加速度大小为a1，由牛顿第二定律有解得（3）分两种情况：若，木板与挡板相撞后不反弹，物块A一直减速直到静止在木板上。故木板通过的路程若，木板与挡板相撞后，物块A在木板上减速运动直至与挡板相撞。由于碰撞过程中没有机械能损失，A将以撞前速率返回，并带动木板一起随物块向上减速；当它们
15、的速度减为零后，再重复上述过程，直至物块A停在挡板处。物块与木板间由于摩擦产生的热量木板与斜面间由于摩擦产生的热量根据能量守恒解得【名师点睛】此题是牛顿第二定律的综合应用问题；关键是搞清楚物体运动的物理过程，分析物体的受力情况，并结合临界情况列出位移及速度方程即可求解。9（2017江苏高一期末）如图甲所示，质量为M=4 kg的木板静止在水平面上，质量m=1 kg的小滑块静止在木板的右端，可看成质点，已知木板与水平面间的动摩擦因数1=0.1，小滑块与木板间的动摩擦因数2=0.4，重力加速度g=10 m/s2。现用力F作用在木板M上，F随时间t变化的关系如图乙所示，求：（1）t=1 s时，小滑块和木板的速度大小；（2）为使小滑块不从木板上滑落下来，木板的最小长度。【答案】（1）v
