2020年高考物理素养提升专题02 动力学中的“滑块-滑板”模型(解析版)
- 格式:doc
- 大小:741.00 KB
- 文档页数:10
高考物理复习考点知识专题讲解专题20 滑板-滑块模型一、单选题1.(2020·四川省高三三模)如图所示,质量均为M 的物块A 、B 叠放在光滑水平桌面上,质量为m 的物块C 用跨过轻质光滑定滑轮的轻绳与B 连接,且轻绳与桌面平行,A 、B 之间的动摩擦因数为μ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为g ,下列说法正确的是( )A.若物块A 、B 未发生相对滑动,物块A 受到的摩擦力为2f Mmg F M m=+ B.要使物块A 、B 发生相对滑动,应满足关系1M m μμ>- C.若物块A 、B 未发生相对滑动,轻绳拉力的大小为mgD.若物块A 、B 未发生相对滑动时,轻绳对定滑轮的作用力为22Mmg F M m=+ 【答案】A【解析】A .若物块A 、B 未发生相对滑动,A 、B 、C 三者加速的大小相等,由牛顿第二定律得()2mg M m a =+对A ,由牛顿第二定律得f F Ma =解得2f Mmg F M m=+,故A 正确; B .当A 、B 发生相对滑动时,A 所受的静摩擦力达到最大,根据牛顿第二定律有Mg Ma μ=解得a g μ=以A 、B 、C 系统为研究对象,由牛顿第二定律得()2mg M m a =+ 解得21M m μμ=- 故要使物块A 、B 之间发生相对滑动,则21M m μμ>-,故B 错误; C .若物块A 、B 未发生相对滑动,设轻绳拉力的大小为F ,对C 受力分析,根据牛顿第二定律有mg F ma -=解得F mg ma mg =-<,故C 错误;D .若物块A 、B 未发生相对滑动时,由A 可知,此时的加速度为2fmg M mF a M ==+ 对C 受力分析,根据牛顿第二定律有mg F ma -=解得22Mmg F M m=+ 根据力的合成法则,可得轻绳对定滑轮的作用力2222+=2Mmg N F F M m=+ 故D 错误。
第17课时 动力学模型之一—— 滑块滑板(题型研究课)1.(2017·全国卷Ⅲ)如图,两个滑块A 和B 的质量分别为m A =1 kg 和m B =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μ1=0.5;木板的质量为m =4 kg ,与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1。
某时刻A 、B 两滑块开始相向滑动,初速度大小均为v 0=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/s 2。
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。
解析:(1)A 和B 在木板上滑动时,木板也在地面上滑动。
设A 、B 和木板所受的摩擦力大小分别为f 1、f 2和f 3,A 和B 相对于地面的加速度大小分别为a A 和a B ,木板相对于地面的加速度大小为a 1。
在B 与木板达到共同速度前有f 1=μ1m Ag ① f 2=μ1m B g ②f 3=μ2(m +m A +m B )g ③由牛顿第二定律得f 1=m A a A ④f 2=m B a B ⑤ f 2-f 1-f 3=ma 1⑥设在t 1时刻,B 与木板达到共同速度,其大小为v 1。
由运动学公式有v 1=v 0-a B t 1⑦ v 1=a 1t 1⑧联立①②③④⑤⑥⑦⑧式,代入已知数据得v 1=1 m/s 。
⑨(2)在t 1时间间隔内,B 相对于地面移动的距离为s B =v 0t 1-12a B t 12⑩设在B 与木板达到共同速度v 1后,木板的加速度大小为a 2。
对于B 与木板组成的系统,由牛顿第二定律有f 1+f 3=(m B +m )a 2⑪由①②④⑤式知,a A =a B ;再由⑦⑧式知,B 与木板达到共同速度时,A 的速度大小也为v 1,但运动方向与木板相反。
由题意知,A 和B 相遇时,A 与木板的速度相同,设其大小为v 2,设A 的速度大小从v 1变到v 2所用的时间为t 2。
素养提升微突破02 动力学中的“滑块-滑板”模型——构建模型,培养抽象思维意识“滑块-滑板”模型“滑块-滑板”模型涉及两个物体,并且物体间存在相对滑动。
叠放在一起的滑块和木板,它们之间存在着相互作用力,在其他外力作用下它们或加速度相同,或加速度不同,无论哪种情况受力分析和运动过程分析都是关键,特别是对相对运动条件的分析。
本模型深刻体现了物理运动观念、相互作用观念的核心素养。
【2019·新课标全国Ⅲ卷】如图(a),物块和木板叠放在实验台上,物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连,细绳水平。
t=0时,木板开始受到水平外力F的作用,在t=4 s时撤去外力。
细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示,木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示。
木板与实验台之间的摩擦可以忽略。
重力加速度取g=10 m/s2。
由题给数据可以得出A.木板的质量为1 kgB.2 s~4 s内,力F的大小为0.4 NC.0~2 s内,力F的大小保持不变D.物块与木板之间的动摩擦因数为0.2【答案】AB【解析】结合两图像可判断出0~2 s物块和木板还未发生相对滑动,它们之间的摩擦力为静摩擦力,此过程力F等于f,故F在此过程中是变力,即C错误;2~5 s内木板与物块发生相对滑动,摩擦力转变为滑动摩擦力,由牛顿运动定律,对2~4 s和4~5 s列运动学方程,可解出质量m为1 kg,2~4 s内的力F 为0.4 N,故A、B正确;由于不知道物块的质量,所以无法计算它们之间的动摩擦因数μ,故D错误。
【素养解读】本题以木板为研究对象,通过f-t与v-t图像对运动过程进行受力分析、运动分析,体现了物理学科科学推理的核心素养。
一、水平面上的滑块—滑板模型水平面上的滑块—滑板模型是高中参考题型,一般采用三步解题法:【典例1】如图所示,质量m=1 kg 的物块A放在质量M=4 kg的木板B的左端,起初A、B静止在水平地面上。
高三物理专题复习:滑块一滑板模型典型例题例1.如图所示,在粗糙水平面上静止放一长L质量为M=1kg的木板B, —质量为m=1Kg的物块A以速度v。
=2.0m/s滑上长木板B的左端,物块与木板的摩擦因素卩1=0.1、木板与地面的摩擦因素为卩2=0.1,已知重力加速度为g=10m/s , 求:(假设板的长度足够长)(1)物块A、木板B的加速度;(2)物块A相对木板B静止时A运动的位移;R ---------------------B(3)物块A不滑离木板B,木板B至少多长?"TTTTTTTTTTTT/TT TTTTTT1考点:本题考查牛顿第二定律及运动学规律考查:木板运动情况分析,地面对木板的摩擦力、木板的加速度计算,相对位移计算。
解析:(1)物块A的摩擦力:f A二jmg =1N-f A 2A的加速度:a i 一二-1m/ s 方向向左m木板B受到地面的摩擦力:f地二」2(M ■ m)g =2N f A故木板B静止,它的加速度a2 =02(2)物块A的位移:S二二仏二2m2a(3)木板长度:L _ S = 2m拓展1.在例题1中,在木板的上表面贴上一层布,使得物块与木板的摩擦因素卩3=0.4,其余条件保持不变,(假设木板足够长)求:(1)物块A与木块B速度相同时,物块A的速度多大?(2)通过计算,判断AB速度相同以后的运动情况; A ______________(3)整个运动过程,物块A与木板B相互摩擦产生的摩擦热多大?考点:牛顿第二定律、运动学、功能关系考查:木板与地的摩擦力计算、AB是否共速运动的判断方法、相对位移和摩擦热的计算。
解析:对于物块 A : f A =」4mg = 4N加速度: a A =— =-」4g - -4.0m/ s 2,方向向左。
m 对于木板:f 地-"2(m • M)g = 2N加速度:a C =卫 f 地 = 2.0m /s 2,方向向右。
M物块A 相对木板B 静止时,有:a B t^v 2 -a C t 1解得运动时间:I =1/3.s ,V A = V B = a p t r = 2 / 3m / S(2)假设AB 共速后一起做运动, a 二 J (M ―- -1m/s 2物块A 的静摩擦力:二 ma =1N :: f A所以假设成立,AB 共速后一起做匀减速直线运动。
滑块—木板模型一、模型概述滑块-木板模型(如图a),涉及摩擦力分析、相对运动、摩擦生热,多次互相作用,属于多物体多过程问题,知识综合性较强,对能力要求较高,另外,常见的子弹射击木板(如图b)、圆环在直杆中滑动(如图c)都属于滑块类问题,处理方法与滑块-木板模型类似。
二、滑块—木板类问题的解题思路与技巧:1.通过受力分析判断滑块和木板各自的运动状态(具体做什么运动);2.判断滑块与木板间是否存在相对运动。
滑块与木板存在相对运动的临界条件是什么?⑴运动学条件:若两物体速度或加速度不等,则会相对滑动。
⑵动力学条件:假设两物体间无相对滑动,先用整体法算出共同加速度,再用隔离法算出其中一个物体“所需要”的摩擦力f;比较f与最大静摩擦力f m的关系,若f > f m,则发生相对滑动;否则不会发生相对滑动。
3. 分析滑块和木板的受力情况,根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度;4. 对滑块和木板进行运动情况分析,找出滑块和木板之间的位移关系或速度关系,建立方程.特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移.5. 计算滑块和木板的相对位移(即两者的位移差或位移和);6. 如果滑块和木板能达到共同速度,计算共同速度和达到共同速度所需要的时间;7. 滑块滑离木板的临界条件是什么?当木板的长度一定时,滑块可能从木板滑下,恰好滑到木板的边缘达到共同速度(相对静止)是滑块滑离木板的临界条件。
【典例1】如图所示,在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板,其上叠放一质量为m2的木块。
假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。
现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt(k是常数),木板和木块加速度的大小分别为a1和a2。
下列反映a1和a2变化的图线中正确的是(如下图所示)()【答案】 A【典例2】如图所示,A 、B 两物块的质量分别为2m 和m ,静止叠放在水平地面上。
A 、B 间的动摩擦因数为μ,B 与地面间的动摩擦因数为12μ。
高考热点——动力学中的“滑块——木板”模型【教材原题】(人教版必修1·P84·T7)【迁移深化3】改变条件撤去力F,物块有初速度如图4.5-13,粗糙的A、B长方体木块叠在一起,放在水平桌面上,B木块受到一个水平方向的力的牵引,但仍然保持静止。
问:B木块受到哪几个力的作用?质量为2 kg的木板B静止在水平面上,可视为质点的物块A从木板的左侧沿木板上表面水平冲上木板,如图3甲所示。
A和B经过1 s达到同一速度,之后共同减速直至静止,A和B 的v-t图象如图乙所示,重力加速度g=10 m/s2,求:图3(1)A与B上表面之间的动摩擦因数μ1;(2)B与水平面间的动摩擦因数μ2;(3)A的质量。
【迁移深化1】改变条件水平力作用在A上如图1所示,物体A叠放在物体B上,B置于光滑水平面上,A、B质量分别为m A=6 kg、m B=2 kg,A、B之间的动摩擦因数μ=0.2,开始时F=10 N,此后逐渐增加,在增大到45 N的过程中,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则()图1A.当拉力F<12 N时,物体均保持静止状态B.两物体开始没有相对运动,当拉力超过12 N (2017·全国卷Ⅲ,25)如图4,两个滑块A和B的质量分别为m A=1 kg和m B=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μ1=0.5;木板的质量为m=4 kg,与地面间的动摩擦因数为μ2=图4.5-13时,开始相对滑动C.两物体从受力开始就有相对运动D.两物体始终没有相对运动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。
求图4(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。
【迁移深化2】改变情境由“静”变为“动”(多选)(2019·汉中质检)如图2所示,质量为m1的足够长木板静止在光滑水平面上,其上放一质量为m2的物块。
备战2020年高考高中物理历年真题专题强化训练: 动力学中的典型模型(解析版)考点分类:考点分类见下表考点一:“滑块—滑板”模型1.模型概述(1)滑块、滑板是上、下叠放的,分别在各自所受力的作用下运动,且在相互的摩擦力作用下相对滑动.(2)滑块相对滑板从一端运动到另一端,若两者同向运动,位移之差等于板长;若反向运动,位移之和等于板长.(3)一般两者速度相等为“临界点”,要判定临界速度之后两者的运动形式.2.常见情形常见情形两者同向运动,且v板>v块,则两者加速度不同,x板>x块,Δx=x板-x块,最后分离或相对静止两者同向运动,且v板<v块,则两者加速度不同,x板<x块,Δx=x块-x板,最后分离或相对静止两者运动方向相反,两者加速度不同,最后分离或相对静止,Δx=x块+x板滑板或滑块受到拉力作用,要判断两者是否有相对运动,以及滑板与地面是否有相对运动考点二“传送带”模型1.模型概述:传送带模型包含水平传送带和倾斜传送带,求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断.物体的速度与传送带速度相等时,物体所受摩擦力可能发生突变.2.常见情形:(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(3)可能一直匀速(4)可能先以a1加速,后以a2加速典例精析★考点一:“滑块—滑板”模型◆典例一:(2019年1月云南昆明复习诊断测试)如图甲所示,一块质量为m A=2kg的木板A静止在水平地面上,一个质量为m B=1kg的滑块B静止在木板的左端,对B施加一向右的水平恒力F,一段时间后B从A右端滑出,A继续在地面上运动一段距离后停止,此过程中A的速度随时间变化的图像如图乙所示。
设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取g=10m/s2。
则下列说法正确的是()A.滑块与木板之间的动摩擦因数为0.6B.木板与地面之间的动摩擦因数为0.1C.F 的大小可能为9ND.F 的大小与板长L 有关 【答案】BD【解题思路】由图乙可知,在0~1s 内,木板A 的加速度a 1=2m/s 2,在1~3s 内,木板A 的加速度a 2=-1m/s 2。
浙江高考物理尖子生核心素养提升之常见动力学模型(上)滑块滑板问题是高考常考的热点,这类问题对学生的综合分析能力和数学运算能力要求较高,而且滑块滑板模型常和功能关系、动量守恒等结合,分析过程较复杂。
学生常因为对过程分析不清或计算失误而丢分。
命题点一水平面上的滑块—滑板模型1.两种位移关系滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中,若滑块和滑板同向运动,位移之差等于板长;反向运动时,位移大小之和等于板长。
2.解题思路[典例]如图所示,质量m=1 kg的物块A放在质量M=4 kg的木板B的左端,起初A、B 静止在水平地面上。
现用一水平向左的力F作用在B上,已知A、B之间的动摩擦因数为μ1=0.4,地面与B之间的动摩擦因数为μ2=0.1。
假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g=10 m/s2。
求:(1)能使A、B发生相对滑动的力F的最小值;(2)若力F=30 N,作用1 s后撤去,要想A不从B上滑落,则B至少多长;从开始到A、B 均静止,A的总位移是多少。
[解析](1)A的最大加速度由A、B间的最大静摩擦力决定,即对于A,根据牛顿第二定律得:μ1mg=ma m解得a m=4 m/s2对于A、B整体,根据牛顿第二定律得:F-μ2(M+m)g=(M+m)a m解得F=25 N。
(2)设力F作用在B上时A、B的加速度大小分别为a1、a2,撤去力F时速度分别为v1、v2,撤去力F后A、B速度相等前加速度大小分别为a1′、a2′,A、B速度相等时速度为v3,加速度大小为a3对于A,根据牛顿第二定律得:μ1mg=ma1得a1=4 m/s2,v1=a1t1=4 m/s对于B,根据牛顿第二定律得:F-μ1mg-μ2(M+m)g=Ma2得a2=5.25 m/s2,v2=a2t1=5.25 m/s撤去力F:a1′=a1=4 m/s2μ1mg+μ2(M+m)g=Ma2′得a2′=2.25 m/s2经过t2时间后A、B速度相等v1+a1′t2=v2-a2′t2得t2=0.2 s共同速度v3=v1+a1′t2=4.8 m/s从开始到A、B相对静止,A、B的相对位移即为B的最短长度LL=x B-x A=v222a2+v32-v22-2a2′-12a1(t1+t2)2=0.75 mA、B速度相等后共同在水平地面上做匀减速运动,加速度大小a3=μ2g=1 m/s2对于A、B整体从v3至最终静止位移为x=v322a3=11.52 m所以A的总位移为x A总=x A+x=14.4 m。
素养提升微突破02 动力学中的“滑块-滑板”模型——构建模型,培养抽象思维意识“滑块-滑板”模型“滑块-滑板”模型涉及两个物体,并且物体间存在相对滑动。
叠放在一起的滑块和木板,它们之间存在着相互作用力,在其他外力作用下它们或加速度相同,或加速度不同,无论哪种情况受力分析和运动过程分析都是关键,特别是对相对运动条件的分析。
本模型深刻体现了物理运动观念、相互作用观念的核心素养。
【2019·新课标全国Ⅲ卷】如图(a),物块和木板叠放在实验台上,物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连,细绳水平。
t=0时,木板开始受到水平外力F的作用,在t=4 s时撤去外力。
细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示,木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示。
木板与实验台之间的摩擦可以忽略。
重力加速度取g=10 m/s2。
由题给数据可以得出A.木板的质量为1 kgB.2 s~4 s内,力F的大小为0.4 NC.0~2 s内,力F的大小保持不变D.物块与木板之间的动摩擦因数为0.2【答案】AB【解析】结合两图像可判断出0~2 s物块和木板还未发生相对滑动,它们之间的摩擦力为静摩擦力,此过程力F等于f,故F在此过程中是变力,即C错误;2~5 s内木板与物块发生相对滑动,摩擦力转变为滑动摩擦力,由牛顿运动定律,对2~4 s和4~5 s列运动学方程,可解出质量m为1 kg,2~4 s内的力F 为0.4 N,故A、B正确;由于不知道物块的质量,所以无法计算它们之间的动摩擦因数μ,故D错误。
【素养解读】本题以木板为研究对象,通过f-t与v-t图像对运动过程进行受力分析、运动分析,体现了物理学科科学推理的核心素养。
一、水平面上的滑块—滑板模型水平面上的滑块—滑板模型是高中参考题型,一般采用三步解题法:【典例1】如图所示,质量m=1 kg 的物块A放在质量M=4 kg的木板B的左端,起初A、B静止在水平地面上。
现用一水平向左的力F作用在B上,已知A、B之间的动摩擦因数为μ1=0.4,地面与B之间的动摩擦因数为μ2=0.1。
假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g=10 m/s2。
求:(1)能使A、B发生相对滑动的力F的最小值;(2)若力F=30 N,作用1 s后撤去,要想A不从B上滑落,则B至少多长;从开始到A、B均静止,A的总位移是多少。
【答案】(1)25 N(2)0.75 m14.4 m【解析】(1)A的最大加速度由A、B间的最大静摩擦力决定,即对于A,根据牛顿第二定律得:μ1mg=ma m解得a m=4 m/s2对于A、B整体,根据牛顿第二定律得:F-μ2(M+m)g=(M+m)a m解得F=25 N。
(2)设力F作用在B上时A、B的加速度大小分别为a1、a2,撤去力F时速度分别为v1、v2,撤去力F后A、B速度相等前加速度大小分别为a1′、a2′,A、B速度相等时速度为v3,加速度大小为a3对于A,根据牛顿第二定律得:μ1mg=ma1得a1=4 m/s2,v1=a1t1=4 m/s对于B,根据牛顿第二定律得:F-μ1mg-μ2(M+m)g=Ma2得a2=5.25 m/s2,v2=a2t1=5.25 m/s撤去力F:a1′=a1=4 m/s2μ1mg+μ2(M+m)g=Ma2′得a2′=2.25 m/s2经过t2时间后A、B速度相等v1+a1′t2=v2-a2′t2得t2=0.2 s共同速度v3=v1+a1′t2=4.8 m/s从开始到A、B相对静止,A、B的相对位移即为B的最短长度LL=x B-x A=2222322112'221()222v vva t ta a-+-+-=0.75 mA、B速度相等后共同在水平地面上做匀减速运动,加速度大小a3=μ2g=1 m/s2对于A、B整体从v3至最终静止位移为x=2332va=11.52 m所以A的总位移为x A总=x A+x=14.4 m。
【素养解读】水平方向上的“滑块-滑板”模型解题关键是分析位移关系、速度关系、加速度关系,往往结合摩擦力的突变作为突破口,体现了运动观念、相互作用观念等物理观念,运用了模型构建的科学思维。
二、斜面上的滑块—滑板模型1、抓住要点:一个转折和两个关联一个转折两个关联滑块与滑板达到相同速度或者滑块从滑板上滑下是受力和运动状态变化的转折点转折前、后受力情况之间的关联和滑块、滑板位移与板长之间的关联。
一般情况下,由于摩擦力或其他力的转变,转折前、后滑块和滑板的加速度都会发生变化,因此以转折点为界,对转折前、后进行受力分析是建立模型的关键2、解决速度临界问题的思维模板【典例2】如图所示,倾角α=30°的足够长光滑斜面固定在水平面上,斜面上放一长L=1.8 m、质量M=3kg的薄木板,木板的最右端叠放一质量m=1 kg的小物块,物块与木板间的动摩擦因数μ=32。
对木板施加沿斜面向上的恒力F,使木板沿斜面由静止开始做匀加速直线运动。
设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。
(1)为使物块不滑离木板,求力F 应满足的条件;(2)若力F =37.5 N ,物块能否滑离木板?若不能,请说明理由;若能,求出物块滑离木板所用的时间及滑离木板后沿斜面上升的最大距离。
【答案】 (1)F ≤30 N (2)能 1.2 s 0.9 m【解析】 (1)以物块和木板整体为研究对象,由牛顿第二定律得F -(M +m )g sin α=(M +m )a以物块为研究对象,由牛顿第二定律得 F f -mg sin α=ma 又F f ≤F fm =μmg cos α 解得F ≤30 N 。
(2)因力F =37.5 N >30 N ,所以物块能够滑离木板,对木板,由牛顿第二定律得 F -μmg cos α-Mg sin α=Ma 1 对物块,由牛顿第二定律得 μmg cos α-mg sin α=ma 2 设物块滑离木板所用时间为t木板的位移x 1=12a 1t 2 物块的位移x 2=12a 2t 2物块与木板的分离条件为 Δx =x 1-x 2=L 解得t =1.2 s物块滑离木板时的速度v =a 2t物块滑离木板后的加速度大小为a 3=g sin α=5 m/s 2物块滑离木板后沿斜面上升的最大距离为x =2302v a --解得x =0.9 m 。
【素养解读】斜面上的“滑块-滑板”模型,往往需要判断摩擦力的大小与重力沿斜面分力大小的关系,然后分析滑块的加速度情况,尤其要注意滑块速度为零时,加速度是否发生改变,试分析综合,推理论证科学思维方法的重要应用。
1.【2019·成都模拟】如图所示,长为l的长木板A放在动摩擦因数为μ1的水平地面上,一滑块B(可视为质点)从A的左侧以初速度v0向右滑上A,B与A间的动摩擦因数为μ2(A与水平地面间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相同)。
已知A的质量为M=2.0 kg,B的质量为m=3.0 kg,A的长度为l=2.5 m,μ1=0.2,μ2=0.4(g取10 m/s2)。
(1)A、B刚开始运动时各自的加速度分别是多大?(2)为保证B在滑动过程中不滑出A,初速度v0应满足什么条件?(3)在满足(2)中条件的情况下,分别求出A、B对水平地面的最大位移。
2.【2019·衡水模拟】如图甲所示,一长为2.0 m、质量为2 kg的长木板静止在粗糙水平面上,有一质量为1 kg可视为质点的小物块置于长木板右端。
对长木板施加的外力F逐渐增大时,小物块所受的摩擦力F f 随外力F的变化关系如图乙所示。
现改用F=22 N的水平外力拉长木板,取g=10 m/s2,则小物块在长木板上滑行的时间为A.1 s B.2 sC.2s D.3s3.【2019·衡阳模拟】(多选)如图所示,将砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力F将纸板迅速抽出。
若砝码和纸板的质量分别为M和m,各接触面间的动摩擦因数均为μ,砝码与纸板左端的距离及与桌面右端的距离均为d。
下列说法正确的是A.纸板相对砝码运动时,纸板所受摩擦力的大小为μ(M+m)gB.要使纸板相对砝码运动,F一定大于2μ(M+m)gC.若砝码与纸板分离时的速度小于gd,砝码不会从桌面上掉下D.当F=μ(2M+3m)g时,砝码恰好到达桌面边缘4.如图所示,足够长光滑斜面的倾角为θ,斜面上放着质量为M的木板,木板左端有一个质量为m的木块,木块与木板之间的动摩擦因数为μ,木块和木板的初速度都为零。
对木块施加平行斜面向上的恒力F后,下列说法正确的是A.若μ>tan θ,则木板一定沿斜面向上运动B.若F=mg sin θ,则木块一定静止在木板上C.若木板沿斜面向上滑动,木板质量M越小,木块与木板分离时,木块滑行的距离越大D.若木板沿斜面向下滑动,木板质量M越大,木块与木板分离时,木块滑行的距离越大5.【2019·日照模拟】滑沙运动是小孩比较喜欢的一项运动,其运动过程可类比为如图所示的模型,倾角为37°的斜坡上有长为1 m的滑板,滑板与沙间的动摩擦因数为916。
小孩(可视为质点)坐在滑板上端,与滑板一起由静止开始下滑。
小孩与滑板之间的动摩擦因数取决于小孩的衣料,假设图中小孩与滑板间的动摩擦因数为0.5,小孩的质量与滑板的质量相等,斜坡足够长,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2,则下列判断正确的是A.小孩在滑板上下滑的加速度大小为2 m/s2B.小孩和滑板脱离前滑板的加速度大小为0.5 m/s2C.经过2s的时间,小孩离开滑板D 43m/s6.在一块固定的倾角为θ的木板上叠放质量均为m的一本英语词典和一本汉语词典,图甲中英语词典在上,图乙中汉语词典在上,已知图甲中两本书一起匀速下滑,图乙中两本书一起加速下滑。
已知两本书的封面材料不同,但每本书的上、下两面材料都相同,近似认为滑动摩擦力与最大静摩擦力相等。
设英语词典和木板之间的动摩擦因数为μ1,汉语词典和木板之间的动摩擦因数为μ2,英语词典和汉语词典之间的动摩擦因数为μ3。
下列说法正确的是A.μ1>μ2B.μ3<μ2C.图乙中汉语词典受到的摩擦力大小是μ3mg cos θD.图甲中英语词典受到的摩擦力大小是μ2mg cos θ1.(1)1 m/s2 4 m/s2(2)v0≤5 m/s(3)0.75 m 3.25 m(1)分别对A、B进行受力分析,根据牛顿第二定律,B 的加速度大小:224m/s B mg f a m m===μ A 的加速度大小:'221()1m/s A mg M m g f f a M M-+-===μμ。
(2)当A 、B 速度相等时,若B 恰好运动到A 的右侧末端,则可保证B 不会滑出A , 设经过时间t ,A 、B 的速度相等,则有: v 0-a B t =a A t 根据位移关系得: v 0t -12a B t 2-12a A t 2=l 代入数据解得:t =1 s ,v 0=5 m/s 所以初速度v 0≤5 m/s 。