《廣州市2020年高中物理 力學(xué)競賽輔導(dǎo)資料 專題01 牛頓力學(xué)中的板塊模型基礎(chǔ)篇（含解析）.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《廣州市2020年高中物理 力學(xué)競賽輔導(dǎo)資料 專題01 牛頓力學(xué)中的板塊模型基礎(chǔ)篇（含解析）.doc（19頁珍藏版）》請?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、專題01 牛頓力學(xué)中的板塊模型基礎(chǔ)篇 【分析思路】【方法技巧】說明：本專題分牛頓力學(xué)中的板塊模型（一）和牛頓力學(xué)中的板塊模型（二），這是專題（一）一、不定項(xiàng)選擇題1.如圖所示,一足夠長的木板靜止在光滑水平面上,一物塊靜止在木板上,木板和物塊間有摩擦?，F(xiàn)用水平力向右拉木板,當(dāng)物塊相對木板滑動了一段距離但仍有相對運(yùn)動時(shí)撤掉拉力,此后木板和物塊相對于水平面的運(yùn)動情況為()A.物塊先向左運(yùn)動,再向右運(yùn)動B.物塊向右運(yùn)動,速度逐漸增大,直到做勻速運(yùn)動C.木板向右運(yùn)動,速度逐漸變小,直到做勻速運(yùn)動D.木板和物塊的速度都逐漸變小,直到為零【解析】選B、C。開始時(shí),物塊相對木板向左滑動,物塊受到向右的滑動摩擦

2、力,木板受到向左的滑動摩擦力,當(dāng)撤掉拉力時(shí),由于v木v物,物塊和木板受到的滑動摩擦力大小、方向均不變,故木板向右做勻減速運(yùn)動,物塊向右做勻加速運(yùn)動,直到兩者速度相等后,一起做勻速運(yùn)動,B、C正確。2如圖2所示，在光滑水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長的木板，其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊。假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等?，F(xiàn)給木塊施加一隨時(shí)間t增大的水平力Fkt(k是常量)，木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2。下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是()圖2【解析】當(dāng)F比較小時(shí)，兩個(gè)物體相對靜止，加速度相同，根據(jù)牛頓第二定律得：a，at當(dāng)F比較大時(shí)，m2相對于m1運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定

3、律得對m1：a1，、m1、m2都一定，則a1一定對m2：a2tg，a2是t的線性函數(shù)，t增大，a2增大由于，則兩木板相對滑動后a2圖象大于兩者相對靜止時(shí)圖象的斜率，故A正確。3(多選)如圖3所示，A、B兩物塊的質(zhì)量分別為2 m和m，靜止疊放在水平地面上。A、B間的動摩擦因數(shù)為，B與地面間的動摩擦因數(shù)為。最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g。現(xiàn)對A施加一水平拉力F，則()圖3A當(dāng)F3mg時(shí)，A相對B滑動D無論F為何值，B的加速度不會超過g【解析】選BCDA、B間的最大靜摩擦力為2mg，B和地面之間的最大靜摩擦力為mg，對A、B整體，只要Fmg，整體就會運(yùn)動，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)A對B的摩擦力為最

4、大靜摩擦力時(shí)，A、B將要發(fā)生相對滑動，故A、B一起運(yùn)動的加速度的最大值滿足2mgmgmamax，B運(yùn)動的最大加速度amaxg，選項(xiàng)D正確；對A、B整體，有Fmg3mamax，則F3mg時(shí)兩者會發(fā)生相對運(yùn)動，選項(xiàng)C正確；當(dāng)Fmg時(shí)，兩者相對靜止，一起滑動，加速度滿足Fmg3ma，解得ag，選項(xiàng)B正確。4如圖4甲所示，靜止在光滑水平面上的長木板B(長木板足夠長)的左端靜止放著小物塊A。某時(shí)刻，A受到水平向右的外力F作用，F(xiàn)隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，即Fkt，其中k為已知常數(shù)。設(shè)物體A、B之間的滑動摩擦力大小等于最大靜摩擦力Ff，且A、B的質(zhì)量相等，則下列可以定性描述長木板B運(yùn)動的vt圖像是()

5、圖4圖5【解析】選BA、B相對滑動之前加速度相同，由整體法可得：F2ma，當(dāng)A、B間剛好發(fā)生相對滑動時(shí)，對木板有Ffma，故此時(shí)F2Ffkt，t，之后木板做勻加速直線運(yùn)動，故只有B項(xiàng)正確。5如圖6所示，一長木板在水平地面上運(yùn)動，在某時(shí)刻(t0)將一相對于地面靜止的物塊輕放到木板上，已知物塊與木板的質(zhì)量相等，物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦，物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，且物塊始終在木板上。在物塊放到木板上之后，木板運(yùn)動的速度時(shí)間圖象可能是下列選項(xiàng)中的()圖6【解析】設(shè)在木板與物塊未達(dá)到相同速度之前，木板的加速度為a1，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為1，木板與地面間的動摩擦因數(shù)為2。對

6、木板應(yīng)用牛頓第二定律得：1mg22mgma1a1(122)g設(shè)物塊與木板達(dá)到相同速度之后，木板的加速度為a2，對整體有22mg2ma2a22g，可見|a1|a2|由vt圖象的斜率表示加速度大小可知，圖象A正確?！敬鸢浮緼6如圖7所示，質(zhì)量為m1的足夠長木板靜止在光滑水平面上，其上放一質(zhì)量為m2的木塊。t0時(shí)刻起，給木塊施加一水平恒力F。分別用a1、a2和v1、v2表示木板、木塊的加速度和速度大小，圖中可能符合它們運(yùn)動情況的是()圖7【解析】若長木板和木塊之間沒有相對滑動，A對；若長木板和木塊之間有相對滑動，則a2a1，B、D錯(cuò)，C對。【答案】AC7如圖所示，質(zhì)量為m1的木塊和質(zhì)量為m2的長木板

7、疊放在水平地面上。現(xiàn)對木塊施加一水平向右的拉力F。木塊在長木板上滑行，而長木板保持靜止?fàn)顟B(tài)。已知木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為1，長木板與地面間的動摩擦因數(shù)為2，且最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，則()A12B11(m1m2)g時(shí)，長木板將開始運(yùn)動D若將F作用于長木板，當(dāng)F(12)(m1m2)g時(shí)，長木板與木塊將開始相對滑動【解析】對m1，根據(jù)牛頓運(yùn)動定律有：F1m1gm1a；對m2，由于保持靜止有：1m1gFf0，F(xiàn)f(12)(m1m2)g時(shí)，長木板與木塊將開始相對滑動，故D正確。8 (多選)一長輕質(zhì)木板置于光滑水平地面上，木板上放著質(zhì)量分別為mA1 kg和mB2 kg的A、B兩物塊，A、B與木

8、板之間的動摩擦因數(shù)都為0.2，水平恒力F作用在A物塊上，如圖所示(重力加速度g10 m/s2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)()A若F1 N，則物塊、木板都靜止不動B若F1.5 N，則A物塊所受摩擦力大小為1.5 NC若F4 N，則B物塊所受摩擦力大小為2 ND若F8 N，則B物塊的加速度為1.0 m/s2【解析】A與木板間的最大靜摩擦力fAAmAg0.2110 N2 N，B與木板間的最大靜摩擦力fBmBg0.2210 N4 N，F(xiàn)1 NfA，所以A、B與木板保持相對靜止，整體在F作用下向左勻加速運(yùn)動，故A錯(cuò)誤；若F1.5 NfA，所以A在木板上滑動，B和木板整體受到摩擦力2 N，輕質(zhì)木板的質(zhì)量

9、不計(jì)，所以B的加速度a1 m/s2，對B進(jìn)行受力分析，摩擦力提供加速度，fmBa21 N2 N，故C、D正確。9.如圖8所示，A、B兩個(gè)物體疊放在一起，靜止在粗糙水平地面上，物體B與水平地面間的動摩擦因數(shù)10.1，物體A與B之間的動摩擦因數(shù)20.2。已知物體A的質(zhì)量m2 kg，物體B的質(zhì)量M3 kg，重力加速度g取10 m/s2。現(xiàn)對物體B施加一個(gè)水平向右的恒力F，為使物體A與物體B相對靜止，則恒力的最大值是(物體間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)()圖8A20 N B15 N C10 N D5 N【解析】對物體A、B整體，由牛頓第二定律，F(xiàn)max1(mM)g(mM)a；對物體A，由牛頓第二定律

10、，2mgma；聯(lián)立解得Fmax(mM)(12)g，代入相關(guān)數(shù)據(jù)得Fmax15 N，選項(xiàng)B正確?！敬鸢浮緽10如圖9所示，木塊A、B靜止疊放在光滑水平面上，A的質(zhì)量為m，B的質(zhì)量為2m?，F(xiàn)施加水平力F拉B，A、B剛好不發(fā)生相對滑動，一起沿水平面運(yùn)動。若改為水平力F拉A，使A、B也保持相對靜止，一起沿水平面運(yùn)動，則F不得超過()圖9A2F B. C3F D.【解析】水平力F拉B時(shí)，A、B剛好不發(fā)生相對滑動，這實(shí)際上是將要滑動但尚未滑動的一種臨界狀態(tài)，從而可知此時(shí)A、B間的摩擦力即為最大靜摩擦力。先用整體法考慮，對A、B整體F(m2m)a。再將A隔離可得A、B間最大靜摩擦力為fmma，解以上兩方程可

11、得fm。若將F作用在A上，隔離B可得B能與A一起運(yùn)動，而A、B不發(fā)生相對滑動的最大加速度a，再用整體法考慮，對A、B整體F(m2m)a，由以上方程解得F?！敬鸢浮緽11 (多選)如圖A、B兩物體疊放在光滑水平桌面上，輕質(zhì)細(xì)繩一端連接B，另一端繞過定滑輪連接C物體，已知A和C的質(zhì)量都是1 kg，B的質(zhì)量是2 kg，A、B間的動摩擦因數(shù)是0.3，其它摩擦不計(jì)。由靜止釋放，C下落一定高度的過程中(C未落地，B未撞到滑輪)，下列說法正確的是()AA、B兩物體發(fā)生相對滑動BA物體受到的摩擦力大小為2.5 NCB物體的加速度大小是2.5 m/s2D細(xì)繩的拉力大小等于10 N【解析】假設(shè)A、B相對靜止，將A

12、、B、C看做一個(gè)整體，對整體有mCg(mAmBmC)a，解得a2.5 m/s2，則A的加速度為a2.5 m/s2，水平方向上B給A的靜摩擦力產(chǎn)生加速度，即有fmAa，即得f2.5 N，而A、B間發(fā)生相對滑動的最大靜摩擦力為fmmAg3 Nf，故假設(shè)成立，所以A、B相對靜止，A錯(cuò)誤，B、C正確；設(shè)繩子的拉力為T，則根據(jù)牛頓第二定律可得T(mAmB)a7.5 N，故D錯(cuò)誤。12如圖10所示，質(zhì)量為M2 kg、長為L2 m的長木板靜止放置在光滑水平面上，在其左端放置一質(zhì)量為m1 kg的小木塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，小木塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)為0.2。先相對靜止，然后用一水平向右F4 N的力作用在小木塊上

13、，經(jīng)過時(shí)間t2 s，小木塊從長木板另一端滑出，g取10 m/s2，則()圖10A滑出瞬間木塊速度2 m/s B滑出瞬間木塊速度4 m/sC滑出瞬間木板速度2 m/s D滑出瞬間木板速度4 m/s【解析】小木塊加速度a1 m/s22 m/s2，木板加速度a21 m/s2，脫離瞬間小木塊速度v1a1t4 m/s，A錯(cuò)誤，B正確；木板速度v2a2t2 m/s，C正確，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽C13如圖11所示，光滑水平面上有一矩形長木板，木板左端放一小物塊，已知木板質(zhì)量大于物塊質(zhì)量，t0時(shí)兩者從圖中位置以相同的水平速度v0向右運(yùn)動，碰到右面的豎直擋板后木板以與原來等大反向的速度被反彈回來，運(yùn)動過程中物塊一直未離開木板，則關(guān)于物塊運(yùn)動的速度v隨時(shí)間t變化的圖象可能正確的是()圖11【解析】開始物塊隨木板一起勻速運(yùn)動，木板碰到擋板原速率返回后，物塊先向右勻減速運(yùn)動，速度為零后，向左勻加速運(yùn)動到與木板同速后一起勻速運(yùn)動【答案】A14如圖12所示，在光滑水平面上放著兩塊長度相同、質(zhì)量分別為M1和M2的木板，在兩木板的左端各放一個(gè)大小、形狀、質(zhì)量完全相同的物塊m，開始時(shí)，各物塊均靜止，今在兩物塊上各作用一水平恒力F1、F2，當(dāng)物塊和木板分離時(shí)，兩木板的速度分別為v1和v2.物塊和木板間的動摩擦因數(shù)都相同下列說法正確的