板块类运动问题
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高中物理板块模型经典题目和答案(精选.)2.如图,在光滑水平面上有一质量为m 1的足够长的木板,其上叠放一质量为m 2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a 1和a 2,下列反映a 1和a 2变化的图线中正确的是( )3.如图所示,A 、B 两物块叠放在一起,在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动,运动过程中B 受到的摩擦力A .方向向左,大小不变B .方向向左,逐渐减小C .方向向右,大小不变D .方向向右,逐渐减小例1.一小圆盘静止在桌布上,位于一方桌的水平桌面的中央.桌布的一边与桌的AB 边重合,如图.已知盘与桌布间的动摩擦因数为μ1,盘与桌面间的动摩擦因数为μ2.现突然以恒定加速度a 将桌布抽离桌面,加速度方向是水平的且垂直于AB 边.若圆盘最后未从桌面掉下,则加速度a 满足的条件是什么?(以g 表示重力加速度)10.如图所示,一足够长的木板静止在光滑水平面上,一物块静止在木板上,木板和物块间有摩擦。
现用水平力向右拉木板,当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时,撤掉拉力,此后木板和物块相对于水平面的运动情况为( ) A .物块先向左运动,再向右运动B .物块向右运动,速度逐渐增大,直到做匀速运动C .木板向右运动,速度逐渐变小,直到做匀速运动D .木板和物块的速度都逐渐变小,直到为零14.质量为m =1.0 kg 的小滑块(可视为质点)放在质量为m =3.0 kg 的长木板的右端,木板上表面光滑,木板与地面木板物块拉力之间的动摩擦因数为μ=0.2,木板长L=1.0 m开始时两者都处于静止状态,现对木板施加水平向右的恒力F=12 N,如图3-12所示,为使小滑块不掉下木板,试求:(g取10 m/s2)(1)水平恒力F作用的最长时间;(2)水平恒力F做功的最大值.10.如图9所示,一足够长的木板静止在光滑水平面上,一物块静止在木板上,木板和物块间有摩擦.现用水平力向右拉木板,当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时,撤掉拉力,此后木板和物块相对于水平面的运动情况为()图9A.物块先向左运动,再向右运动B.物块向右运动,速度逐渐增大,直到做匀速运动C.木板向右运动,速度逐渐变小,直到做匀速运动D.木板和物块的速度都逐渐变小,直到为零17.如图18所示,小车质量M为2.0 kg,与水平地面阻力忽略不计,物体质量m为0.5 kg,物体与小车间的动摩擦因数为0.3,则:图18(1)小车在外力作用下以1.2 m/s2的加速度向右运动时,物体受摩擦力多大?(2)欲使小车产生a=3.5 m/s2的加速度,需给小车提供多大的水平推力?(3)若要使物体m脱离小车,则至少用多大的水平力推小车?(4)若小车长L=1 m,静止小车在8.5 N水平推力作用下,物体由车的右端向左滑动,则滑离小车需多长时间?(物体m看作质点)16.如图所示,木板长L=1.6m,质量M=4.0kg,上表面光滑,下表面与地面间的动摩擦因数为μ=0.4.质量m=1.0kg的小滑块(视为质点)放在木板的右端,开始时木板与物块均处于静止状态,现给木板以向右的初速度,取g=10m/s2,求:(1)木板所受摩擦力的大小;(2)使小滑块不从木板上掉下来,木板初速度的最大值.17.如图所示,质量为m=1kg,长为L=2.7m的平板车,其上表面距离水平地面的高度为h=0.2m,以速度v0=4m/s向右做匀速直线运动,A、B是其左右两个端点.从某时刻起对平板车施加一个大小为5N的水平向左的恒力F,并同时将一个小球轻放在平板车上的P点(小球可视为质点,放在P点时相对于地面的速度为零),PB=L3.经过一段时间,小球从平板车上脱离后落到地面上.不计所有摩擦力,g取10m/s2.求:(1)小球从放到平板车上开始至落到地面所用的时间;(2)小球落地瞬间平板车的速度.13.如图所示,有一块木板静止在光滑且足够长的水平面上,木板质量M=4kg,长L=1.4m,木板右端放着一个小滑块.小滑块质量为m=1kg,其尺寸远小于L.小滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.4,g=10m/s2.(1)现用恒力F作用于木板M上,为使m能从M上滑落,F的大小范围是多少?(2)其他条件不变,若恒力F=22.8N且始终作用于M上,最终使m能从M上滑落,m在M上滑动的时间是多少?18.如图所示,一块质量为m,长为L的均质长木板放在很长的光滑水平桌面上,板的左端有一质量为m′的小物体(可视为质点),物体上连接一根很长的细绳,细绳跨过位于桌边的定滑轮.某人以恒定的速度v向下拉绳,物体最多只能到达板的中点,已知整个过程中板的右端都不会到达桌边定滑轮处.试求:(1)当物体刚到达木板中点时木板的位移;(2)若木板与桌面之间有摩擦,为使物体能达到板的右端,板与桌面之间的动摩擦因数应满足什么条件?例1如图1所示,光滑水平面上放置质量分别为m、2m的物块A和木板B,A、B间的最大静摩擦力为μmg,现用水平拉力F拉B,使A、B以同一加速度运动,求拉力F的最大值。
板块问题2、运动学问题一、知识清单1.板块模型中的运动学单过程问题2.板块模型中的运动学多过程问题1——至少作用时间问题3.板块模型中的运动学多过程问题2——抽桌布问题4. 板块模型中的运动学粗糙水平面减速问题块带板板带块μ1≥μ2μ1<μ2二、例题精讲5.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7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。
已知物块与木板间动摩擦因数μ=0.2,物块可视为质点。
(g =10 m/s 2)求:图7(1)物块刚放置在木板上时,物块和木板的加速度分别为多大; (2)木板至少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物块受到的摩擦力大小?t 0 t/s0 v 0 v/ms -1 a 2a 1v 共 x 1相对a 1' x 2相对 a 2't 0 t/sv 0 v/ms -1a 2 a 1v 共 x 相对a 共t 0 t/s0 v 0 v/ms -1a 2 a 1v 共 x 相对a 共x 1v 0 x 2 x 相对m 1m 2v 共v 共x 1 v 0 x 2x 相对mm 2 v 共v 共 m 1v 0m 2μ2μm 1 v 0 m 2μ2 μ6.如图所示,质量M=4kg的木板长L=4m,静止在光滑的水平地面上,其水平上表面左端静置一个质量m=2kg的小滑块(可视为质点),小滑块与板间的动摩擦因数μ=0。
2.从某时刻开始,用水平力F=10N一直向右拉滑块,使滑块从木板上掉下来.g取10m/s2.(1)该过程木板的位移;(2)滑块离开木板时的速度;(3)若在F=10N的情况下,能使小滑块恰好能从木板上掉下来,求此力作用的最短时间.7.一小圆盘静止在桌布上,位于一方桌的水平桌面的中央。
桌布的一边与桌的AB边重合,如图.已知盘与桌布间的动摩擦因数为µ1,盘与桌面间的动摩擦因数为µ2。
《专题5 板块运动》同步训练(答案在后面)一、单项选择题(本大题有16小题,每小题3分,共48分)1、下列关于板块运动的叙述,正确的是:A、板块内部地壳稳定,板块交界处地壳活跃B、地球表层由一个整体板块组成C、板块运动速度均匀,每年都在移动D、板块运动仅限于水平运动2、下列哪个现象与板块运动无关?A、喜马拉雅山脉的形成B、大西洋海底扩张C、死海的海平面上升D、南极大陆的冰川融化3、下列哪一项不是地球板块构造理论的主要证据?A. 大陆边缘的匹配性B. 古生物化石的相似性C. 地震活动的分布规律D. 人类文明遗址的分布4、喜马拉雅山脉的形成主要是由于哪两个板块的碰撞挤压?A. 欧亚板块与非洲板块B. 印度洋板块与欧亚板块C. 太平洋板块与美洲板块D. 南极洲板块与印度洋板块5、下列关于板块运动的描述,正确的是:A、板块之间的交界处,地壳运动较为平静B、板块的内部地壳比较稳定,没有火山和地震活动C、板块的边缘是地壳运动最活跃的区域,多火山、地震D、板块运动的方向总是垂直于板块的边缘6、以下哪个现象与板块运动无关?A、喜马拉雅山脉的隆起B、地中海的缩小C、红海的海域扩张D、亚马逊河的河水泛滥7、喜马拉雅山脉是地球最高峰所在地,其形成源于哪两大板块的碰撞?A、太平洋板块与印度洋板块B、欧亚板块与印度洋板块C、非洲板块与印度洋板块D、南极洲板块与美洲板块8、以下哪个板块运动现象通常表现为地壳的拉伸和断裂?A、消亡边界B、生长边界C、转换断层D、逆冲断层9、下列关于板块运动的表述,正确的是:A. 地球表面整体处于静止状态B. 板块内部相对稳定,板块交界地带岩层活跃C. 板块大规模运动速率一般较快D. 板块之间相互接触通常是相邻国家 10、下列关于板块构造理论的描述,错误的是:A. 板块构造理论认为地球表层由多个板块拼合而成B. 板块边缘的岩层较薄,容易出现火山、地震等现象C. 板块的边界通常以山脉或海沟的形式表现D. 板块之间的相互作用是地质活动的主要动力11、以下哪个现象最能够说明地球表面存在着板块运动?A. 黄河的泥沙淤积B. 喜马拉雅山脉的形成C. 冰川的侵蚀作用D. 地球的磁场变化12、下列哪种地质构造类型是由板块相互拉扯、拉伸形成的?A. 海底扩张带B. 撞击带C. 地堑D. 地垒13、关于地球板块构造理论,下列说法错误的是:A. 地球表面的岩石圈可以分为若干个大板块。
可编写可改正1、③板块四周主要为消亡界限,简要说明这种界限对该板块的影响。
使该板块的面积逐渐减小( 1 分),界限地域地壳不稳固,多火山地震2、图中盐度最高的海疆是红海,并在地图顶用斜线标明出来,其位于②非洲板块与⑤印度洋板块交界处(填图中数字代码)( 4 分)。
3、位于②板块东北部的海运交通要道是苏伊士运河,并简述其交通战略价值。
交流了红海和地中海( 1 分),大大缩短印度洋—大西洋的航线的距离( 1 分),扼亚非欧三大洲要冲( 1 分)4、列举出②板块东北部国家的四大经济支柱。
( 4 分)运河收入( 1 分)侨汇( 1 分)旅行业( 1 分)石油出口( 1 分)识记:阿尔卑斯山脉(亚欧板块与非洲板块),喜马拉雅山脉(亚欧板块与印度洋板块),落基山脉(美洲板块与太平洋板块),安第斯山脉(美洲板块与南极洲板块)海岭是海底分裂产生新地壳的地带,是板块生长扩充的界限。
如亚欧板块与美洲板块之间有大西洋海岭相隔;非洲和印度洋板块之间为印度洋海岭。
海岭是板块的分别边界,又叫生长界限环太平洋的地震带也都位于海沟邻近。
地球上最深、也是最著名的海沟是马里亚纳海沟,它位于西太平洋马里亚纳群岛东南侧可编写可改正(1) 2013 年 4 月 20 日,图中 A 地区发生级特大地震,联合所学的六大板块知识解说此次地震发生的原由处于板块交界地带;地震发生后,国家快速的派出营救队,队员抵达震区后,发现自己中午的影子的朝向是北方.(2)几乎所有位于大海的板块是太平洋板块,代号④;澳大利亚位于印度洋板块,代号③;阿拉伯半岛位于印度洋板块上.(3)据图展望:红海面积不停扩充,地中海面积会渐渐减小,依照是依照图中板块运动方向.(4)我国是一个多地震的国家,当地震发生时正确的避险方法是BA、在室内快速跳窗逃生B、在室内快速抱头蹲墙角C、在室外快速抱住电线杆D、在室外快速跑入建筑物内闪避.(1)图中 B 是亚欧板块,以陆地(大海或陆地)为主; G是太平洋板块,以大海(大海或陆地)为主.(2) E、 D两大洲之间的分界限是巴拿马运河; E 、 D两大洲的西部有世界最长山系叫科迪勒拉山系.(3)在板块 G四周有一条火山地震带叫环太平洋火山地震带.(4) B 板块上有 2 个大洲,他们分别是欧洲,亚洲,其分界限是乌拉尔山脉、乌拉尔河、大高加索山脉.(5)当太阳直射南回归线时, E 大洲是冬(季节),此时日夜长短状况是,昼短夜长,在 E 大洲的北部北极圈内会出现极夜(极昼或极夜)现象.(1)图中①处即板块交界处是火山、地震等地质灾祸多发地带.(2)②处有世界上最宏伟的山脉:喜马拉雅山脉;(3)澳大利亚大陆位于印度洋板块上,中国位于亚欧板块上.(4)几乎所有在大海上的板块是太平洋板块.(5)写出图中字母所代表的板块名称:A 亚欧板块B 非洲板块C 印度洋板块D太平洋板块 E 美洲板块 F 南极洲板块。
答案答案1、分析:小物块C 放到木板上后,放到木板上后,C C 受力如图1,离开木板之前作向右的匀加速运动,假设C 离开木板时的速度为v C ,C 离开木板后向右做平抛运动,砸到地面后立即停下来;木板的受力如图2,C 离开它之前,木板做匀减速运动,假设C 离开木板时木板的速度为v A ,随后木板以初速度v A 匀减速滑动,直到停下来。
减速滑动,直到停下来。
(1)C 平抛过程中只受重力作用,机械能守恒,得:平抛过程中只受重力作用,机械能守恒,得:021222+=+KC C E gh m v m代入数据:s m vC/1=向右平抛的水平位移:m gh vtv Sccc X1.02===所以C 离开木板后,木板实际上由于地面摩擦力而匀减速滑动的位移为:离开木板后,木板实际上由于地面摩擦力而匀减速滑动的位移为:mSSSX11=+=滑C 离开木板后,木板受力如图3,由牛顿第二定律:,由牛顿第二定律:011am g m f==m 地 得:220/2s m g a ==m故:sm Sa v A/220==(2)小物块C 放到木板上后离开木板之前,放到木板上后离开木板之前,假设小物块假设小物块C 在这个过程中的位移为S 2,则木板的位移为S 2+l , , , 根据动能定理:根据动能定理:根据动能定理:对木板1m : )(21))((20212v v m l S f f A -=++-地 ①①对小物块2m :021222-=C v m fS ②②假设C 滑上木块到分离所经历的时间为t ,规定水平向右为正方向,根据动量定理:,规定水平向右为正方向,根据动量定理: 对木板1m : )()(01v v m t f f A -=+-地 ③③ 对小物块2m :02-=C v m ft ④④f C N 12m 2g 图1 f f 地N 地m 1g N 12 图2 f 地0N 地0m 1g 图3 联立③④得:地f f 31=⑤联立①②⑤:m l 6.0=2解:(1)设P 从B 端做平抛运动到地面所用的时间为t 3,根据平抛运动公式,根据平抛运动公式2321gt h =得 s 4.023==gh t则P 在传送带上运动的时间在传送带上运动的时间 t AB = t 0- t 3=4.0s 假设P 从A 到B 的过程中,一直在滑动摩擦力的作用下做匀加速直线运动,则P 到B 时的速度v B ≤v ,P 在传送带上运动的时间''2 5.0/2A B B L L t v v=³=s. 由于'A B A B t t >,说明P 在到达B 之前已与传送带保持相对静止. 设P 的质量为m ,根据牛顿第二定律,P 在传送带上滑动时的加速度在传送带上滑动时的加速度 g mmga m m ==,则P 做匀加速直线运动的时间匀加速直线运动的时间 10v t gm -=位移位移 2102v s gm -= 做匀速运动的时间做匀速运动的时间 vs L t 12-=且 12A B t t t =+ 联立以上4式,解得式,解得 0.10m =(2)P 从B 到落地所用的时间总为t 3=0.4s ,因此时间t 的变化取决于P 在传送带上的运动时间t AB 的变化. ① 若v >v 0,开始阶段P 做加速度为μg 的匀加速直线运动. 假设传送带的速度为某一值v 1时,P 从AB 之间的某点D 开始相对传送带静止. 增大传送带的速度v ,则P 在到达D 点后仍将加速. 由于P 在AD 间的运动情况不变,而在DB 间的速度变大,所以t AB 变小. 可见随着v 的增大,t AB 减小. 当v 增大到v max 时,P 从A 到B 一直做匀加速直线运动,且到B 时的速度恰好等于v max . 如果v 再增大,P 从A 到B 的运动情况不再变化,即t AB 保持不变,因此t 也保持不变. 根据运动学公式公式 gL v v m 2202max =- 得6.3m /sm /s 40220max ==+=gL v v m 所以所以 s 3.10max =-=gv v t AB m 3 1.7s A B t t t =+=② 若v < v 0,开始阶段P 做加速度大小为μg 的匀减速直线运动. 假设传送带的速度为某一值v 2时,P 从AB 之间的某点E 开始相对传送带静止. 减小传送带的速度v ,则P 在到达E 点后仍将减速. 由于P 在AE 间的运动情况不变,而在EB 间的速度变小,所以t AB 变大. 可见随着v 的减小,t AB 变大. 当v 减小到v min 时,P 从A 到B 一直做匀减速直线运动,且到B 时的速度恰好等于v min . 如果v 再减小,P 从A 到B 的运动情况不再变化,即t AB 保持不变,因此t 也保持不变. 根据运动学公式公式 gL v v m 22min 20=- 得m /s 2.3m /s 10220min ==-=gL v v m所以所以 s 8.1min0=-=gv v t AB m 32.2s A B t t t =+=综上所述,当传送带的速度v ≥6.3m/s 时,P 从A 运动到落地点所用的时间保持不变,均为t =1.7s ;当传送带的速度0≤v ≤3.2m/s 时,P 从A 运动到落地点所用的时间也保持不变,均为t =2.2s. 3解:(1)未放物块之前,木板做匀速运动)未放物块之前,木板做匀速运动..因此木板与地面之间的动摩擦因数因此木板与地面之间的动摩擦因数 μ=MgF = 0.20 若物块与木板间无摩擦,物块放在木板上后将保持静止若物块与木板间无摩擦,物块放在木板上后将保持静止..木板水平方向受力如图1所示,它将做匀减速直线运动,设其加速度的大小为a 1.f 1-F = Ma 1 f 1 = μ (m+M ) g a 1 =MFg M m -+)(m = 0.50 m/s 2设物块经过时间t 离开木板. 木板在这段时间内的位移木板在这段时间内的位移 L = v 0t -21a 1t 2解得解得 t = 1.2 s或6.8 s 其中t = 6.8 s 不合题意,舍去. 因此1.2s 后物块离开木板后物块离开木板. .(2)若物块与木板间的动摩擦因数也为μ,则物块放在木板上后将做匀加速运动,则物块放在木板上后将做匀加速运动,设物块的加设物块的加速度的大小为a 2.μmg = ma 2 2 a 2 = μg = 2.0 m/s 2木板水平方向受力如图2所示,它做匀减速直线运动,设其加速度的大小为a 3.f 1 + f 2-F = Ma 3 μ (M+m ) g + μmg -F = Ma 3 a 3 = 1.0 m/s2设经时间t Ⅰ,物块与木板速度相等,此时它们的速度为v ,此过程中木板的位移为s 1,物块的位移为s 2.v = v 0-a 3t Ⅰv = a 2t Ⅰ s 1 = v 0t Ⅰ-21a 3t Ⅰ2s 2 =21a 2t Ⅰ2解得解得 t Ⅰ =32s ,v =34m/s ,s 1 =910m ,s 2 =94m 因为s 1-s 2< L ,所以物块仍然在木板上所以物块仍然在木板上..之后,它们在水平方向的受力如图3所示,二者一起做匀减速直线运动,设它们共同运动的加速度的大小为a 4.f 1-F = (M +m ) a 4 μ (M+m ) g -F = (M +m ) a 4 a 4 = 0.40 m/s 2设再经过时间t Ⅱ,它们停止运动. 0 = v -a 4t Ⅱ t Ⅱ =310s 图1 F f 1 a 1 图2 F f 1 f 2 a 3 图3 F f 1 a 4 t总= t Ⅰ + t Ⅱ= 4.0 s 因此将物块放在木板上后,经过因此将物块放在木板上后,经过 4.0 s 木板停止运动木板停止运动.. 4解:解:(1)物块所受摩擦力f=μmg ,根据牛顿第二定律,物块的加速度,根据牛顿第二定律,物块的加速度a 1=f m= μg = 2.0 m/s 2小车所受摩擦力f ′=f=μmg ,设小车运动的加速度为a 2,根据牛顿第二定律,根据牛顿第二定律 F - f ′=Ma 2 解得解得 a 2=F m gMm -=3.0m/s 2小车一直向左做加速运动,因此从开始运动到物块与小车分离,小车向左运动的距离为所求的最大距离. 设经过时间t 物块与小车分离,此过程中物块与小车分离,此过程中 物块的位移物块的位移 s 1=2112a t 小车的位移小车的位移 s 2=2212a t由如图1所示的几何关系可知所示的几何关系可知 s 2-s 1=l 解得解得 t = 2.0 s, s 2= 6.0 m 即物块与小车分离前,小车向左运动的最大距离为6.0m (2)物块与小车分离时,速度分别为)物块与小车分离时,速度分别为 v 1=a 1t= 4.0 m/s ,v 2=a 2t= 6.0 m/s 物块与小车分离后向左做平抛运动,设物块做平抛运动的时间为t ′,则,则2h t g¢== 0.40 s 物块与小车分离后,小车向左运动的加速度物块与小车分离后,小车向左运动的加速度2F a M¢== 3.25 m/s 2物块做平抛运动的过程中物块做平抛运动的过程中 物块向左的水平位移物块向左的水平位移 11 1.6s v t ¢¢== m 小车向左的位移小车向左的位移 222212s v t at ¢¢¢¢=+=2.66 m 图1 s 1 s 2 图2 hs 1′s 2′由图2所示的几何关系可知,当物块落地时,物块与小车在水平方向上相距所示的几何关系可知,当物块落地时,物块与小车在水平方向上相距21s s ¢¢-=1.06 m 5解:解:(1)对长木板施加恒力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图所示. 小滑块所受摩擦力小滑块所受摩擦力 f = μmg设小滑块的加速度为a 1,根据牛顿第二定律,根据牛顿第二定律 f = ma 1解得解得 a 1 = 2.0 m/s2长木板受的摩擦力长木板受的摩擦力 f ′= f = μmg 设长木板的加速度为a 2,根据牛顿第二定律,根据牛顿第二定律 F – f ′= Ma 2解得解得 a 2 = 4.0 m/s 2经过时间t = 1.0 s 1.0 s ,小滑块的速度小滑块的速度 v 1 = a 1 t = 2.0 m/s 长木板的速度长木板的速度 v 2 = a 2 t = 4.0 m/s (2)撤去力F 后的一段时间内,小滑块的速度小于长木板的速度,小滑块仍以加速度a 1做匀加速直线运动,长木板做匀减速直线运动. 设长木板运动的加速度为a 3,此时长木板水平方向受力情况如图所示,根据牛顿第二定律情况如图所示,根据牛顿第二定律f ′= Ma 3 解得解得 a 3 = 2.0 m/s 2设再经过时间t 1后,小滑块与长木板的速度相等. 即 v 1 + a 1 t 1 = v 2-a 3 t 1 解得解得 t 1 = 0.50 s 此时二者的速度均为此时二者的速度均为 v = v 1 + a 1 t 1 = 3.0 m/s. ff ′Ff ′如图所示,在对长木板施加力F 的时间内,小滑块的位移是s 1,长木板的位移是s 2;从撤去F 到二者速度相等的过程,小滑块的位移是s 3,长木板的位移是s 4. 小滑块与长木板速度相等时,小滑块距长木板右端的距离最大. 小滑块的总位移小滑块的总位移s 块 = s 1+s 3 = 21111212121t a t v t a ++ = 2.25 m 长木板的总位移长木板的总位移s板= s 2+s 4 = 1122221t v v t a ++= 3.75 m 在运动中小滑块距长木板右端的最大距离为在运动中小滑块距长木板右端的最大距离为 s = s 板 – s 块 = 1.5 m 6(1)小滑块所受向右的摩擦力f = μmg 根据牛顿第二定律,小滑块的加速度根据牛顿第二定律,小滑块的加速度a 1=f m= μg = 2.0 m/s = 2.0 m/s 2从水平恒力开始作用到小滑块的速度为0,小滑块向左运动最远,最远距离为,小滑块向左运动最远,最远距离为m 1.0m.20.20.222121=´==a v s(2)当用水平恒力F =12N 向右推木板后,长木板受向左的摩擦力 f ′= f 设长木板运动的加速度为a 2,根据牛顿第二定律,根据牛顿第二定律F - f ′ = Ma 2解得解得 a 2 = 5.0 m/s 2长木板向左做匀减速直线运动,运动的最大距离为长木板向左做匀减速直线运动,运动的最大距离为4m .0m.50.20.222222=´==a v s经历时间4.022==a vt s 从水平恒力开始作用到小滑块的速度为0,经历时间,经历时间 0.111==a vt s 在t 1时间内,长木板向右做a 2 = 5.0 m/s 2的匀加速直线运动的时间的匀加速直线运动的时间t 3 = t 1 1 – t 2 = 0.6s s 1 s 2 s 4 s 3 此过程中,长木板向右运动的距离此过程中,长木板向右运动的距离9.0212323==t a s m 小滑块向左运动的过程中相对长木板移动的距离小滑块向左运动的过程中相对长木板移动的距离s = s 1 1 – s 2 + s 3 3 = 1.5 m 7解:(1)小滑块受到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 = μmg根据牛顿第二定律,小滑块的加速度根据牛顿第二定律,小滑块的加速度a 1=mf F -= 5.0 m/s 2设经过时间t 后小滑块离开木板。
板块运动―、单项选择题1.关于地球六大板块划分的正确叙述是A. 把地壳分为六大板块B.把陆地分为六大板块C .把岩石圈分为六大板块D.把整个地球分为六大板块2.在板块张裂地区,常形成A . 裂谷或海洋B.海沟和洋脊C.岛弧链和海岸山脉D.褶皱山脉和高原3 .地震震级每相差一级,所释放的能量大约相差A. 60多倍B. 30多倍C.100多倍D.90多倍4 . 下列关于板块构造学说的正确叙述是A .板块内部地壳不稳定,多火山、地震B.板块之间不会出现碰撞现状C. 在板块相碰撞挤压的地区,常形成高大山脉D.各板块交界处是地壳最稳定的地方5. 科学家依据下列哪项事实推断海底在扩张(A.大陆会漂移B. 海底有高原、盆地、洋脊、海沟等多种地形C.离洋脊越远,岩石年龄越老,并在洋脊两侧呈对称分布D.海底有火山爆发6 .在同一次地震中,不同地区A. 震级和烈度都不同 B .震级和烈度都相同C.震级不同、烈度相同D. 震级相同、烈度不同7.板块构造学说认为,太平洋西部边缘深海沟的形成是由于A . 两个大洋板块碰撞形成B .两个大陆板块碰撞形成C.大洋板块与大陆板块碰撞形成 D . 两个板块张裂形成8环太平洋带和地中海一喜马拉雅带,集中分布了世界上绝大多数的①地震②地热③泥石流④火山A‧①②B .①③C.①④D‧②③块构造学说是20世纪最重要的科学成果之一。
下图为某种类型的板块边界示意图完成.9 〜10 题。
9.图示的板块边界是A.大陆板块与大陆板块的碰撞边界.B大洋板块内部的生长边界‧C大洋板块向大陆板块的俯冲边界 D.大陆板块内部的生长边界10.下地貌单元中,成因与图示机理相关的是A.东非大裂谷B .日本列岛C.喜马拉雅山脉D. 落基山脉二、综合分析题(―)读“板块示意图”,回答下列问题。
1 . 图中数码①表示____________板块;数码②、③两处中,位于板块张裂地区的是_____________________________ 处。
《板块问题》板块模型的典型特点是:上下叠放的两个物体,在摩擦力的作用下两个物体发生相对运动。
通常情况下,板块模型由上下叠放的小木块和长木板共同组成,小木块在上,长木板在下。
在做板块模型题目的过程中需要同学们重点关注以下两个方面的易混淆知识点:1.长木板下表面是否存在摩擦力?如果存在,存在的是静摩擦力还是滑动摩擦力?如果是滑动摩擦力,对应的FN应该如何计算?2.小木块和长木板之间是否存在摩擦力,如果存在,存在的是静摩擦力还是滑动摩擦力?所以同学们需要在题干中注意对已知条件进行关注:1.长木板的上下两表面是否粗糙或光滑?2.初始时刻板块之间是否发生了相对运动?3.板块是否受到外力F,如果有受到外力,是作用在长木板还是小木块上?4.初始时刻小木块放在长木板的哪个位置?5.长木板的长度是否存在限制?明确已知条件之后同学们在解决板块问题的过程中也需要重点关注以下三个关系:1.加速度关系:如果板块之间没有发生相对运动,可以用“整体法”求出它们一起运动的加速度;如果板块之间发生相对运动,应该采用“隔离法”分别求出板、块运动的加速度。
做题过程中应该注意找出板块是否发生相对运动等隐含的条件。
2.速度关系:板块之间发生相对运动时,需要认清板块的速度关系,从而确定板块所受到的摩擦力,尤其应当注意,当板块的速度相同时,摩擦力会发生突变的特殊情况。
3.位移关系:板块叠放在一起运动时,应仔细分析板、块的运动过程,认清板块整体对地位移和板块之间的相对位移之间的关系。
同学们遇到的板块问题,本质上可以拆分为:对加速度不同的连接体的分析以及追及和相遇问题,于亮老师也为同学们构建出了详细的问题解决网络。
物理板块运动所有题型
物理板块包含了不少个题型,可以分为四大类:
1. 解决实际问题题型,特征是要求解决实际问题。
这类题通常是模拟
实际问题,把复杂的实际问题简化成计算机可解决的问题,用数学、
物理原理,去解决用计算机能解决的问题;
2. 物理实验题型,特征是要求实施物理实验,具体的实验要求也不尽
相同,有的要求要求考生运行一次实验,有的要求考生运行多次实验,有的要求考生根据实验结果绘制出实验曲线;
3. 理论分析题型,特征是要求考生对某一物理现象进行理论分析以及
计算,常见的有应力、电磁、光学等;
4. 数据处理题型,特征是要求考生用实验测得的数据进行评价和分析,主要有统计、图形识别等方面要求。
板块问题(参考答案)一、知识清单1. 【答案】2. 【答案】3. 【答案】4. 【答案】5. 【答案】6. 【答案】7. 【答案】二、选择题8. 【答案】C【解析】小车和木块保持相对静止,可将它们视为整体,受力分析,由牛顿第二定律可得:F =(M +m )a ,选项C 正确。
9. 【答案】B【解析】由图知,当F=8N 时,加速度为:a=2m/s 2,对整体分析,由牛顿第二定律有:F=(m A +m B )a ,代入数据解得:m A +m B =4kg ,当F 大于8N 时,A 、B 发生相对滑动,根据牛顿第二定律得:对B 有:a==,由图示图象可知,图线的斜率:k====1,解得:m B =1kg ,滑块A 的质量为:m A =3kg .【方法技巧】当拉力较小时,m 和M 保持相对静止一起做匀加速直线运动,当拉力达到一定值时,m 和M 发生相对滑动,结合牛顿第二定律,运用整体和隔离法进行解答.【命题立意】本题考查牛顿第二定律与图象的综合,知道滑块和木板在不同拉力作用下的运动规律是解决本题的关键,掌握处理图象问题的一般方法,通常通过图线的斜率和截距入手分析.10.【答案】AC【解析】木块和木板一起运动的加速度为F m +M=5 m/s 2,木板的最大加速度a m =μmg M =4 m/s 2<5 m/s 2,故木块和木板相对滑动,木块的加速度为F -μmg m=5.5 m/s 2,B 错误,A 、C 正确;木块和木板刚要相对滑动时,拉力F =(m +M )a m =12 N ,故D 错误。
11.【答案】BC【解析】由a -F 图像可知,当F <48 N 时,甲、乙两物体相对静止,当F >48 N 时,甲、乙两物体相对滑动,此过程中,F -μm 甲g =m 甲a ,对应图线可得:m 甲=ΔF Δa=6 kg ,将F =60 N ,a =8 m/s 2,代入上式可得μ=0.2,B 、C 正确。
专题1:板块问题考点1:平衡状态下的板块问题总结1、(单选)如图所示,放在粗糙水平面上的物体A 上叠放着物体B ,A 和B 之间有一根处于压缩状态的弹簧。
物体A 、B 均处于静止状态,下列说法中正确的是( )A.B 受到向左的摩擦力B.B 对A 的摩擦力向右C.地面对A 的摩擦力向右D.地面对A 没有摩擦力2、(单选)如图所示,质量为1m 的木块受到向右的拉力F 的作用沿质量为2m 的长木板向右滑行,长木板保持静止状态.已知木块与长木板间的动摩擦因数为μ1,长木板与地面间的动摩擦因数为2μ,则( )A. 长木板受到地面的摩擦力大小一定是()212m m g μ+B. 长木板受到地面的摩擦力大小一定不是21m g μC. 若改变F 的大小,当()212F m m g μ>+时,长木板将开始运动D. 无论怎样改变F 的大小,长木板都不可能运动3、(单选)如图所示,物体A 、B 叠放在物体C 上,C 置于水平地面上,水平力F 作用于B ,使A 、B 、C 一起匀速运动,各接触面间摩擦力的情况是( ) A .B 对C 有向左的摩擦力 B .C 对A 有向左的摩擦力 C .物体C 受到三个摩擦力作用 D .C 对地面有向右的摩擦力4、(单选)如图所示,A 、B 两物体叠放在水平地面上,A 物体质量m =20 kg ,B 物体质量M =30 kg 。
处于水平位置的轻弹簧一端固定于墙壁,另一端与A 物体相连,轻弹簧处于自然状态,其劲度系数为250 N/m ,A 与B 之间、B 与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.5。
现有一水平推力F 作用于物体B 上使B 缓慢地向墙壁移动,当移动0.2 m时,水平推力F 的大小为(已知A 、B 之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g 取10 m/s 2)( )A .350 NB .300 NC .250 ND .200 N5、(多选)如图所示,木板C 放在水平地面上,木板B 放在C 的上面,木板A 放在B 的上面,A 的右端通过轻质弹簧测力计固定在竖直的墙壁上,A 、B 、C 质量相等,且各接触面间动摩擦因数相同,用大小为F 的力向左拉动C ,使它以速度v 匀速运动,三者稳定后弹簧测力计的示数为F f .设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列说法正确的是( )A. B 对A 的摩擦力大小为F f ,方向向左B. A 和B 保持静止,C 匀速运动C. A 保持静止,B 和C 一起匀速运动D. C 受到地面的摩擦力大小为F ﹣F f6、(单选)如图所示,物块A 、B 叠放在粗糙的水平桌面上,水平外力F 作用在B 上,使A 、B 一起沿水平桌面向右加速运动。
板块类运动问题1.两个物体之间相对运动的问题问题的提出:两个物体叠加起来,在外力F作用下的运动状态是需要讨论的。
如果外力F过小,那么两物体是相对静止的,如果外力F过大,那么两物体是相对运动的。
两个物体间要发生相对运动的条件:两个物体间的静摩擦力必须达到最大值此类问题的处理方法:(1)假设两个物体相对静止,对两个物体分别写牛顿第二定律(2)根据加速度相等,得出静摩擦力的表达式,(3)根据静摩擦力小于最大静摩擦力,据此可以求出临界的外力F0(4)讨论:当F>F0,两物体之间是相对运动的。
对两个物体分别写牛顿第二定律,不两物体之间是相对静止的,对受外力F的物体的加速度是恒定不变的。
当F<F0,两物体整体写牛顿第二定律。
(5)注意:地面是否有摩擦力2.两个物体之间发生相对运动后计算相对位移的问题问题的提出:一个物体在一个木板上滑动,如果木板的长度有限,那么一定需要讨论物体是否能从木板上掉下来。
处理方法:(1)判断两物体共速时的相对位移与木板长度之间的关系。
若x相=L,则物体恰好不从木板上掉下。
(这是一个临界条件!可以求出木板的最小长度)(2)若x相>L,则两物体不能达到共速,物体会从木板上落下,物体离开木板时,二者的速度是不相同的。
(3)若x相<L,则两物体能达到共速,共速后依然有一段过程,二者相对静止。
常见的情形有以下几种:(1)最简单的问题:两个物体处于光滑的水平面上,上面的物块以初速度滑上木板,在滑动摩擦力作用下,最终达到一个共速的状态,最后一直匀速运动下去(相对静止)。
此类问题可以通过动量守恒定律快速的解出共速的速度,进而可以通过功能关系计算相对位移。
(此类问题本质上应该属于动量守恒中完全非弹性碰撞的范畴,可以从动力学角度分析,熟悉牛顿第二定律和匀变速运动)(2)两个物体叠加起来,只有下面木板运动,木板在外力F作用下,先匀加速后匀减速,物块恰好不从木板上掉落,相对位移恰好为木板的长度,与物块没有什么关系。
(3)问题(1)的变体,实际上难度远超过问题(1),只需要将水平面改为粗糙的。
两个物体相对运动,一个加速,一个减速,但是水平面是粗糙的,当两个物体相对静止时,需要判断两个物体在地面摩擦力的作用下是一起相对静止还是相对运动?这就回到了第一类问题上。
典型例题:2013 新课标II(4)两个物体叠放在斜面上,先相对运动,再相对静止或者相对运动。
两个物体经过的状态都有两个,然后得计算相对位移。
典型例题:2015新课标II。
方法提炼:从以上遇到的题型可以看出。
此类问题比较难的就是两个物体同时经历了两个过程,然后计算相对位移,处理这类问题关键点在于:(1)正确的判断出物体的运动过程(2)V-t图像若有拐点,说明该拐点肯定是摩擦力突变的位置,注意画出摩擦力的方向。
(3)根据牛顿第二定律计算两物体在不同阶段的加速度(注意下面木板所受摩擦力大小,斜面上物体所受摩擦力大小)(4)尽可能的用v-t图像处理。
典型例题分析:考点1:用牛顿第二定律分析两物体相对静止和相对运动时的加速度例1:★★【2011 新课标】如图所示,在光滑水平面上有一质量为m 1的足够长的木板,其上叠放一质量为m 2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a 1和a 2.下列反映a 1和a 2变化的图线中正确的是( )【分析】:1.本题是对板块类问题模型的考察。
过小,两物体相对静止,F 过大,两物体相对运动。
根据牛顿第二定律计算物体的加速度。
选A 。
开始运动时F 较小,两物体之间为静摩擦力不会相对滑动,由牛顿第二定律有,kt=(m 1+m 2)a ,解得a=t ,在a —t 图象中是一条直线,设1m 与m 2之间的动摩擦因数为μ,1m 的最大加速度11,m ga m μ=2当F 增大到使m 2的加速度a 2>g μ时,两物体开始分离,此时两物体之间为滑动摩擦力,对m 1应用牛顿第二定律有,μm 2g= m 1 a 1,解得a 1=为定值,在a —t 图象中是一条平行于水平t 轴的直线,对m 2应用牛顿第二定律有,kt -μm 2g= m 2 a 2,解得a 2=t -μg ,由于>,即分离后在a —t 图象中a 2的斜率更大,故B 、C 、D 错,A 正确。
例2:★★★ 【2014·江苏·8】(多选)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μ.最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g .现对A 施加一水平拉力F ,则( )A.当F<2μmg时,A、B都相对地面静止B.当F=μmg时,A的加速度为μgC.当F>3μmg时,A相对B滑动D.无论F为何值,B的加速度不会超过μg【分析】1.两个物体要相对地面滑动,F得大于地面对B的滑动摩擦力。
和B之间发生相对滑动,需要计算临界力F的大小,需要注意摩擦因数不同。
3.下面物体B的最大加速度可以计算出!(A对B的摩擦力达到最大静摩擦力时加速度最大)答案BCD解析当0<F≤μmg时,A、B皆静止;当μmg<F≤3μmg时,A、B相对静止,但两者相对地面一起向右做匀加速直线运动;当F>3μmg时,A相对B向右做加速运动,B相对地面也向右加速,选项A错误,选项C正确.当F=μmg时,A与B共同的加速度a==μg,选项B正确.F较大时,取物块B为研究对象,物块B的加速度最大为a2==μg,选项D正确.考点2:板块类运动的问题的运动分析例3:★★★如图所示,质量为M的长木板,静止放置在粗糙水平地面上,有一个质量为m、可视为质点的物块,以某一水平初速度从左端冲上木板.从物块冲上木板到物块和木板达到共同速度的过程中,物块和木板的v-t图象分别如图中的折线acd和bcd所示,a、b、c、d点的坐标为a(0,10)、b(0,0)、c(4,4)、d (12,0).根据v-t图象,求:(1)物块冲上木板做匀减速直线运动的加速度大小a1,木板开始做匀加速直线运动的加速度大小a2,达到相同速度后一起匀减速直线运动的加速度大小为a3(2)物块质量m与长木板质量M之比(3)从图像可以看出,经过多长时间两物体相对静止,求出此时两物体的位移(4)物块相对长木板滑行的距离△s例4:★★★【2013·新课标全国卷Ⅱ】一长木板在水平地面上运动,在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上,以后木板运动的速度-时间图像如图所示。
已知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦。
物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上。
取重力加速度的大小g=10 m/s2,求:(1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数;(2)从t=0时刻到物块与木板均停止运动时,物块相对于木板的位移的大小。
【分析】1.从v-t图像分析物块和木板的加速度,求出摩擦因数。
2.物块和木板相对静止时,是一起匀减速还是分别运动,需要判断。
3.计算出木板和物块的位移,计算相对位移。
【解析】(1)从t=0时开始,木板对物块的摩擦力使物块由静止开始加速,物块和地面对木板的摩擦力使木板减速,直到两者具有共同速度为止。
由题图可知,在t 1=时,物块和木板的速度相同为v 1=1m/s 。
设t=0到t=t 1时间内,物块和木板的加速度大小分别为a 1和a 2,则a 1=11v 1t 0.5=m/s 2=2 m/s 2 a 2=011v v 4t 0.5-=m/s 2=8 m/s 2 设物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2,根据牛顿第二定律,对物块有μ1mg=ma 1对木板有μ1mg+2μ2mg=ma 2联立方程得:μ1= μ2=(2)在t 1时刻后,地面对木板的摩擦力阻碍木板运动,物块与木板之间的摩擦力改变方向。
设物块与木板之间的摩擦力大小为f,物块和木板的加速度大小分别为a'1和a'2,由牛顿第二定律得对物块有f=ma'1对木板有2μ2mg-f=ma'2假设物块相对木板静止,即f<μ1mg,则a'1=a'2,得f=μ2mg>μ1mg,与假设矛盾,所以物块相对木板向前减速滑动,而不是与木板共同运动,物块加速度大小a'1==2m/s2物块的v-t图像如图中的点划线所示。
此过程木板的加速度a'2=2μ2g-μ1g=4m/s2由运动学公式可得,物块和木板相对地面的位移分别为x1=2×=x2=201112v v v13t m 22a8++='物块相对木板的位移大小为x=x2-x1=【答案】(1) (2)例5:★★★★【2015·新课标Ⅱ·25】下暴雨时,有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害.某地有一倾角为θ=37°(sin 37°=)的山坡C,上面有一质量为m 的石板B,其上下表面与斜坡平行;B上有一碎石堆A(含有大量泥土),A和B均处于静止状态,如图所示.假设某次暴雨中,A浸透雨水后总质量也为m(可视为质量不变的滑块),在极短时间内,A、B间的动摩擦因数μ1减小为,B、C间的动摩擦因数μ2减小为,A、B开始运动,此时刻为计时起点;在第2 s末,B的上表面突然变为光滑,μ2保持不变.已知A开始运动时,A离B下边缘的距离l=27 m,C 足够长,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:(1)在0~2 s时间内A和B加速度的大小;(2)A在B上总的运动时间.答案(1)3 m/s2 1 m/s2(2)4 s解析(1)在0~2 s时间内,A和B的受力如图所示,其中F f1、F N1是A与B之间的摩擦力和正压力的大小,F f2、F N2是B与C之间的摩擦力和正压力的大小,方向如图所示.由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得F f1=μ1F N1①F N1=mg cos θ②F f2=μ2F N2③F N2=F N1+mg cos θ④规定沿斜面向下为正.设A和B的加速度分别为a1和a2,由牛顿第二定律得mg sin θ-F f1=ma1⑤mg sin θ-F f2+F f1=ma2⑥联立①②③④⑤⑥式,并代入题给条件得a1=3 m/s2⑦a2=1 m/s2⑧(2)在t1=2 s时,设A和B的速度分别为v1和v2,则v1=a1t1=6 m/s⑨v2=a2t1=2 m/s⑩2 s后,设A和B的加速度分别为a1′和a2′.此时A与B之间摩擦力为0,同理可得a1′=6 m/s2?a2′=-2 m/s2?由于a2′<0,可知B做减速运动.设经过时间t2,B的速度减为0,则有v2+a2′t2=0?联立⑩??式得t2=1 s在t1+t2时间内,A相对于B运动的距离为x=-=12 m<27 m?此后B静止不动,A继续在B上滑动.设再经过时间t3后A离开B,则有l-x=(v1+a1′t2)t3+a1′t?可得t3=1 s(另一解不合题意,舍去)?设A 在B 上总的运动时间t 总,有t 总=t 1+t 2+t 3=4 s用v-t 图像解:考点3:三个物体之间的物体相对运动问题例6:★★★★【2017 新课标III25 20分】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=;木板的质量为m =4 kg ,与地面间的动摩擦因数为μ2=。