《【上好课】2022-2023学年高一物理同步备课系列（人教版2019必修第一册）》专题3 板块模型（分层练习）（原卷版）

3.0 envi 2024-12-31 4 4 863.18KB 7 页 3知币
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专题 板块模型
一、无外力板块模型
1．（2022·江苏·海安高级中学高一期中）如图甲所示，质量
M
为 2kg 的长木板 B 静止在水平面上。某时
刻质量
m
=6kg 的小物块 A，以大小
v0
=4m/s 的初速度，从木板的左侧沿木板上表面滑上木板。已知 A 与 B 上
表面之间的动摩擦因数
μ1
=0.2，B 与水平面间的动摩擦因数
μ2
=0.1，取重力加速度
g
=10m/s
2
，求：
（1）物块 A 刚滑上木板时，物块 A 的加速度大小
a1
、木板的加速度大小
a2
；
（2）物块 A 在木板上滑行的距离
L
；
（3）木板在地面上滑行的总位移
x
。
2．（2021·天津·高一期末）如图所示，一质量为
M
=2k
g
的木板 B 静止在水平地面上，其左端上表面紧靠
（不相连）一固定斜面轨道的底端，轨道与水平面间的夹角
θ
=37°，一质量为
m
=2kg 的物块 A（可看做质
点）由斜面上端距轨道底端 4m 处由静止释放，物块 A 从斜面底端运动到木板 B 左端时速度大小保持不变，
已知物块 A 未从木板 B 的右端滑出，物块 A 与斜面轨道间的动摩擦因数为 ，与木板 B 上表面间的动
摩擦因数为
μ2
=0.3，木板与水平地面间的动摩擦因数为
μ3
=0.1（sin37°=0.6，cos37°=0.8，
g
取
10m/s2）求：
（1）物块 A 刚滑上木板 B 时的速度大小；
（2）物块 A 从刚滑上木板 B 相对木板 B 静止所用的时间；
（3）当物块 A 与木板 B 最终停止在水平地面后，现用水平力
F
向右拉动木板，为使物块与木板一起运动而
不发生相对滑动，求拉力
F
大小的取值范围？
二、有恒定外力板块模型
3．（2022·河南·新密市第二高级中学高一阶段练习）（多选）如图所示，质量为
m
的木块在质量为
M
的
长木板上，受到向右的拉力
F
的作用而向右滑行，长木板处于静止状态，已知木块与木板间的动摩擦因数
为
μ1
，木板与地面间的动摩擦因数为
μ2
，下列说法正确的是（ÄÄÄÄ）
A．木板受到地面的摩擦力的大小一定是 ，方向向左
B．木板受到地面的摩擦力的大小一定是 ，方向向右
C．当 时，木板便会开始运动
D．无论怎样改变
F
的大小，木板都不可能运动
4．质量
M=
3 kg 的长木板放在光滑的水平面上，在水平拉力
F=
11 N 作用下由静止开始向右运动，如图所
示，当速度达到 1 m/s 时，将质量
m=
4 kg 的物块轻轻放到木板的右端
。
已知物块与木板间的动摩擦因数
μ=
0.2，物块可视为质点
。
（
g
取 10 m/s2）
（1）物块刚放置在木板上时，求物块和木板各自的加速度大小；
（2）木板至少为多长，物块才能与木板最终保持相对静止？
（3）物块与木板相对静止后，求物块受到的摩擦力大小
。
三、有变化外力板块模型
5．（2022·江苏·淮阴中学高一期中）如左图所示为测量静摩擦力的实验装置，将质量为 的小
物块放在水平木板的最左端，木板放在光滑水平桌面上。固定长木板，用力沿水平方向拉小物块拉力从 0
开始逐渐增大，在拉力
F
增大到一定值之前，小物块静止，小物块运动后，使小物块做匀速直线运动。用
力传感器采集拉力的大小
F
，并用计算机绘制出
F
变化的图像，如右图所示。已知长木板的长度 ，
质量为 ，重力加速度 g 取 10m/s2。
（1）求小物块与长木板间的动摩擦因数 。
（2）若 时，释放长木板，使小物块与长木板一起从静止运动，求：
① 小物块的加速度大小；
② 长木板受到的摩擦力大小与方向；
（3）若开始时，释放长木板，同时给小物块施加 的拉力，则经过多长时间小物块运动到长木板
的最右端？
6．（2022·黑龙江·佳木斯一中高一期末）如图所示，一架质量为
M=
2kg 的小车模型静止在光滑水平面上，
车上放置有木板 A，木板左端放有可视为质点、质量
mB=
4kg 的小物块 B。A、B 紧靠车厢前壁，木板 A 的右
端与小车后壁间的距离为
x=
2m。现对小车施加水平向左的恒力
F
，使小车从静止开始做匀加速直线运动，
经过
t0
=1s，木板 A 与车厢后壁发生碰撞，该过程中木板 A 的加速度大小
aA=
4m/s2，物体B 未从木板 A 上滑
离，已知木板 A 与小车间的动摩擦因数
μ0
=0.3，物体B 与木板 A 间的动摩擦因数
μ=
0.25，设最大静摩擦
力等于滑动摩擦力，重力加速度
g=
10m/s2。
（1）求木板 A 的质量；
（2）求力
F
的大小和
t0
时间内小车做匀加速直线运动的加速度大小；
（3）假设车和木板足够长，现对小车施加水平向左的大小从零开始连续增加的力
F
，请在图中画出木板受
到车厢底板的摩擦力
f
随拉力
F
大小变化的图像。（需要写明图像各部分表达式及所有关节点的运算过程
和数值）
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