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板块模型总结.doc

上传人:weiwoduzun 文档编号:2672659 上传时间:2018-09-24 格式:DOC 页数:15 大小:2.90MB
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资源描述

1、1、 (8 分)如图 20 所示,长 L = 1.3 m,质量 M = 5.0 kg 的平板小车 A 静止在光滑的水平面上,小车左端放有质量 m = 1.0 kg 的小木块 B(可以看作质点),木块 B 与小车 A 之间的动摩擦因数 = 0.20,现用水平恒力 F 拉动木块 B 在小车 A 上滑行.求:(1) 小木块 B 在平板小车 A 上滑行时,小车 A 的加速度大小、方向;(2) 当 F= 时,使木块 B 从小车 A 的右端与 A 脱离时,小车 A 的动能和此过程中 F 对g2木块 B 做的功.2、 ( 8 分 ) 如 图 19 所 示 , 长 度 L = 1.0 m 的 长 木 板 A

2、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

3、 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 ) 图 20FAB左 右BAv0L图193、 (8 分)如图 13 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 0 N 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 0 kg的物块(物块可视为质点)轻放在木板最右端。木板与水平面之间的动摩擦因数 =?若物块与木板间无摩擦,求物块离开木板所需的时间;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,

4、求将物块放在木板上后,经过多长时间木板停止运动。(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).解:(1)小滑

5、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/s2mf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 21x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/s2Mf在时间 t 内木板的位移 221tx由图可知 L = x1 x2,解得 t = 1.0 sFmM图 13mMF图 15F Fx2 x1L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tmgFtv1木板做匀加速直线

6、运动的速度 tMta2任意时刻小滑块与木板速度之比 gmFv221)(欲使小滑块速度是木板速度的 2 倍,应满足)(2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(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 F0.8 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

7、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.FhA B C图 15(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

8、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 20.1. 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) 。解:(1)木板槽受到 F=10.0N 水平向左的恒力后,

9、向左做匀加速直线运动,所受向右的摩擦力 mgf,增根据牛顿第二定律,木板槽的加速度 21s/m0.4MfFa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 2t1ax小滑块因受向左的摩擦力 f,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 22s/m0.fa在时间 t 内木板的位移 22t1x由图可知 21xL解得 s0.t则小滑块滑到木板槽中点时的速度 s/m0.2tav(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 1211 aMg)(gFa若只改变 F,则 F

10、=11.5N;若只改变 M,则 M=1.67kg;若只改变 m,则 m=0.40kg.8 (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解:(1)对木块施加推力作用后

11、,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 =0.402.010 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/s20.81mfF平板的加速度a2= m/s2 = 1.6m/s25.Mf设经过 t ,木块恰好与挡板相撞,则L= 21t2ta解得 t2s(2)根据(1)可以求得时间 tLMFL平板木块图 17N1mgFf1Mgf2NN2MmgFLt2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(2011 年夏)如图 17 所示,光滑水平面

12、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)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

13、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21tax木板向右运动的为 22t依据题意 x2-x1= 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/s21a经过时间 t,小物块向右运动的距离为21xx1 Lx2M Mmm木板向右运动的距离为 221xat欲使经过时间 t = 1.0s,小物块恰好滑到木板的左端,要求 21xL即 2FmgtLM则 M、m、F

14、 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 . ( 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

15、 = 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 ) 解:(1)B 滑上 A 后,A 、B 在水平方向的受力情况如答图所示其中 A 受地面的摩擦力的大小 Ff1 = 1 ( m1+ m2) gA、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 121 /s8.0)(g

16、aB 的加速度 22/6.由于 a1 0,所以 A 会相对地面滑动,经时间 t,A 的速度 ta1B A0图 17LFf2Ff1 Ff2A B答图A 的位移 21taxB 的速度 0B 的位移 22t当 1=2 时,B 相对 A 静止,解得 x2x 1= 0.83 m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 1=2 时,有x2x 1 = L解得 g)(40(i)只改变 0,则 m/s = 2.2 m/s;35(ii)只改变 1,则 1 = 0.06 ;(iii )只改变 2,则 2 = 0.14 . 4 分4 分( 2012 年 春 )

17、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

18、 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 )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 = ma1a1 = 3.0 m/s2经时间 t1= =1.0 s,速度减为零.0位移大小 = 1.5 m2110)-(+tatxF mM0图 19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=ta21tax对木板,

19、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= 1.0 m/s2Mmga2)+(21t木板的位移大小 2123)(=tax可解得 t2 = 0.50 s, m, m832x9=3物块相对木板滑动的最大距离= 2.25 m231-+xx(2)若 物块速度减为零时恰好到 达 木 板 的 左 端 , 则=211taL21g-tMFF、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 kg8(8 分) 如图 19 所

20、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=16 m质量 M=30 kg,质量 m=10 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 =010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?答图 3x1x2x3x答图 2Ff(2013 丰台会考模拟)如图 16 所示,一上表面光滑的木箱宽 L1 m、高 h3.2 m、质量 M8 kg。木箱在水平向右的恒力 F16N 作用下,以速度

21、 v03m/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 m2 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,小铁块刚着地时与木箱右端的距离L最远。8 (8 分)解:(1)未放小铁块,木箱受到的摩擦力为 f1 ,有 Ff 1 , f1Mg 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Ff 2Ma 联立得 a 0.5m/s2 (1 分) 设小铁块经过 t1 从木箱右端滑落,有 201vatL(1 分) 小铁块滑落时,木箱

22、的速度 v1 ,则 v1v 0a t 1 (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 21hgt021xv(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 0v 0a t 3 (1 分)2/031vtaL(1 分)联立得 9m L(2013 海淀会考模拟)如图 17 所示,在高出水平地面 h0.80m 的平台上放置一质量m20.20

23、kg、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m10.50kg。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 g10 m/s 2,不计空气阻力)求:(1)小

24、金属块 B 离开平台时速度 vB 的大小;MhLv0mF图 16(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。8 ( 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,由23gths4.018.3t设平抛运动的初速度为 vB,由 x=vBt3解得 2 分m/s2.048.3t(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 B 做匀加速直线运动,设它的加速度为 a1。 N0.

25、5.2011 gFf21m/s.fa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 。1aBxFAhd图 17答图3f1m1gF1答图 4f1m1gF1N0.15.2011 gmFf1 分1/s.5a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,所用时间为 t1,则 12avx 1t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/s211xa由题意知d21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

26、到刚脱离木板 A 时,小金属块 B 运动的位移 xB=x1=0.25m2 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。N4.107.2)(12 gmFf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2axL1 分222212 m/s0.5/5.0)37()( ts根据牛顿定律F(f 1+f2)=m2a2解得 F=3.4N 2 分(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.

27、10.现用水平恒力 F = 3.0 N 向右拉小滑块,使小滑块与长木答图 5f1m2gF2FF1f2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.解:对小滑块施加恒力 F 的时间内,小滑块与长木板间相对滑动,小滑块和长木板在水平方 向的受力情况如答图 3 所示.长木板与小滑块之间的 摩擦力 f = f = mg 设小滑块的加速度为 a1,根据牛顿第二定律F f=m a1解得 a1= 2.0 m/s2设长木板的加速度为 a2,根据

28、牛顿第二定律 f = Ma2解得 a2 = 0.5 m/s2设小滑块滑至距长木板的左端 3m 所用时间为 t1,312tt解得 t1=2s.撤去力 F 时小滑块的速度 v1 = a1 t1 = 4.0 m/s长木板的速度 v2 = a2 t1 = 1.0 m/s撤去力 F 时,长木板的速度小于小滑块的速度,长木板仍以加速度 a2 做匀加速直线运动,小滑块以加速度 a3 做匀减速直线运动.小滑块水平方向受力情况如答图 4 所示,根据牛顿第二定律 f = ma3解得 a3 =1.0 m/s2设再经过时间 t2 小滑块与长木板速度相等均为 v,此时小滑块距长木板左端的距离最远由 v1 a3 t2 = v2 + a2 t2 解得 t2 = 2.0 s v =2.0 m/s在小滑块与长木板发生相对滑动过程中小滑块的位移 211tt长木板的位移 )(2vs小滑块距长木板左端的最大距离 s= s1 s2 =6m图 19Ff Ff答图 3答图 4f

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