2025届高考物理一轮复习第3章运动和力的关系第5讲专题提升动力学中的板块模型练习含答案

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题组一 木板带动滑块运动的情形
1.(多选)如图所示,5颗完全相同的象棋棋子整齐叠放在水平面上,第5颗棋子最左端与水平面上的a点重合,所有接触面间的动摩擦因数均相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现将水平向右的恒力F作用在第3颗棋子上,恒力作用一小段时间后,五颗棋子的位置情况可能是( )
2.(2023山东聊城二模)如图所示,质量m0=2 kg、长度L=1.2 m的木板A静置在足够大的光滑水平地面上,质量m=1 kg且可视为质点的物块B放在木板A的右端,现对木板A施加一水平向右的恒力F=5 N,两者由静止开始运动,作用一段时间t后撤去恒力F,最终物块B恰好能到达木板A的左端,已知物块B与木板A间的动摩擦因数μ=0.1,重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)恒力F作用的时间t;
(2)摩擦力对物块B做的功W。
题组二 滑块带动木板运动的情形
3.(多选)(2024湖北武昌模拟)如图所示,在光滑水平面上,A、B两物体叠放在一起,A放在B的上面,已知mA=4 kg,mB=2 kg,A、B之间的动摩擦因数μ=0.5,g取10 m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。对物体A施加水平向右的拉力F,开始时拉力F=20 N,此后逐渐增加,在增大到50 N的过程中,下列说法正确的是( )
A.当拉力Fμ1
D.在0~t2时间段物块与木板加速度相等
综合提升练
7.(2023河北张家口二模)如图所示,一个长度L=1 m、质量m0=2 kg的木板静止在光滑的水平面上,木板的左端放置一个质量m=1 kg可视为质点的物块,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2。现对物块施加一水平向右的恒定拉力F,使物块相对木板向右滑动。则下列说法正确的是( )
A.拉力F>7 N
B.物块离开木板时速度的最小值为4 m/s
C.物块离开木板的最短时间为1 s
D.木板获得的最大速度为2 m/s
8.(2023江苏盐城模拟)如图甲所示,水平地面上有一长平板车M,平板车右端放一物块m,开始时M、m均静止。t=0时,平板车在外力作用下开始沿水平面向右运动,其v-t图像如图乙所示,整个过程中物块m恰好没有从平板车上滑下。已知物块与平板车间的动摩擦因数为0.1,g取10 m/s2,下列说法正确的是( )
A.0~4 s内,物块m的加速度一直变大
B.整个过程中,物块m相对平板车M滑动的时间为4 s
C.平板车M的长度为12 m
D.物块m相对平板车M的位移大小为16 m
9.如图甲所示,有一块木板静止在足够长的粗糙水平面上,木板的质量为m0=4 kg,长为L=1.4 m;木板右端放一小滑块,小滑块的质量为m=1 kg,可视为质点。现用水平恒力F作用在木板右端,恒力F取不同数值时,小滑块和木板的加速度分别对应不同数值,两者的a-F图像如图乙所示,g取10 m/s2。
(1)求小滑块与木板之间的动摩擦因数μ1以及木板与地面之间的动摩擦因数μ2。
(2)若水平恒力F=27.8 N,且始终作用在木板上,当小滑块从木板上滑落时,经历的时间为多长?
10.(2024广东深圳高三校考)如图所示,有一倾角为θ=37°的斜面固定在水平地面上,斜面下端固定一挡板,挡板与斜面垂直,一长木板上表面的上部分粗糙,下部分光滑,上端放有一质量为m的小物块。现让长木板和小物块同时由静止释放,此时刻为计时起点,在第2 s末,小物块刚好到达长木板的光滑部分,又经过一段时间,长木板停在挡板处,小物块刚好到达长木板的下端边缘。已知小物块与长木板的上部分的动摩擦因数μ1=,长木板与斜面间的动摩擦因数μ2=0.5,长木板的质量m'=m。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)在0~2 s时间内小物块和长木板的加速度的大小;
(2)长木板距离挡板多远;
(3)长木板的长度。
参考答案
第5讲 专题提升:动力学中的板块模型
1.AD 解析 因3对4的滑动摩擦力为3μmg,小于4和5之间的最大静摩擦力4μmg,则4不可能滑动;同理5也不可能滑动,排除图B;当力F较小时,对1、2、3整体以共同的加速度向右运动,此时如图A所示;当F较大时,2、3之间会产生滑动,由于3对2有摩擦力作用,则1、2的整体要向右移动,故图C错误,图D正确。
2.答案 (1)1.2 s (2)2 J
解析 (1)根据题意,设B的加速度为a1,力F作用时A的加速度为a2,撤去力F后A的加速度为a3,又经过t1后B达到A的左端,根据牛顿第二定律,有
μmg=ma1
F-μmg=m0a2
撤去力F后,根据牛顿第二定律,有
μmg=m0a3
由运动学规律得
a1=a2t-a3t1
L=a2t2+a2tt1-a3
解得t=1.2s,t1=0.8s。
(2)设最终B的速度为v,有
v=a1
由动能定理有
W=mv2
解得W=2J。
3.AC 解析 两物体间达到最大静摩擦力时,对A有F-μmAg=mAa,对B有μmAg=mBa,得F=60N,当F>60N时,两物体相对滑动,则当拉力F