高考板块模型专题

专题：板块模型1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。分析：为防止运动过程中A落后于B（A不受拉力F的直接作用，靠A、B间的静摩擦力加速），A、B一起加速的最大加速度由A决定。解答：物块A能获得的最大加速度为：．∴A、B一起加速运动时，拉力F的最大值为：．变式1.例1中若拉力F作用在A上呢？如图2所示。解答：木板B能获得的最大加速度为：。∴A、B一起加速运动时，拉力F的最大值为：．变式2.在变式1的基础上再改为：B与水平面间的动摩擦因数为（认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力），使A、B以同一加速度运动，求拉力F的最大值。解答：木板B能获得的最大加速度为：设A、B一起加速运动时，拉力F的最大值为Fm，则：解得：练习2.如图，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（A）专题：板块模型2解析：主要考查摩擦力和牛顿第二定律。木块和木板之间相对静止时，所受的摩擦力为静摩擦力。在达到最大静摩擦力前，木块和木板以相同加速度运动，根据牛顿第二定律2121mmktaa。木块和木板相对运动时，121mgma恒定不变，gmkta22。所以正确答案是A。练习4.如图18所示，小车质量M为2.0kg，与水平地面阻力忽略不计，物体质量m为0.5kg，物体与小车间的动摩擦因数为0.3，则：(1)小车在外力作用下以1.2m/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＝3.5m/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＝1m，静止小车在8.5N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)练习5．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．例4．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？练习4.如图18所示，小车质量M为2.0kg，与水平地面阻力忽略不计，物体质量m为0.5kg，物体与小车间的动摩擦因数为0.3，则：专题：板块模型3图18(1)小车在外力作用下以1.2m/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＝3.5m/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＝1m，静止小车在8.5N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)解析：(1)m与M间最大静摩擦力F1＝μmg＝1.5N，当m与M恰好相对滑动时的加速度为：F1＝mam，am＝F1m＝1.50.5m/s2＝3m/s2，则当a＝1.2m/s2时，m未相对滑动，所受摩擦力F＝ma＝0.5×1.2N＝0.6N(2)当a＝3.5m/s2时，m与M相对滑动，摩擦力Ff＝mam＝0.5×3N＝1.5N隔离M有F－Ff＝MaF＝Ff＋Ma＝1.5N＋2.0×3.5N＝8.5N(3)当a＝3m/s2时m恰好要滑动．F＝(M＋m)a＝2.5×3N＝7.5N(4)当F＝8.5N时，a＝3.5m/s2a物体＝3m/s2a相对＝(3.5－3)m/s2＝0.5m/s2由L＝12a相对t2，得t＝2s.答案：(1)0.6N(2)8.5N(3)7.5N(4)2s练习5．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．[答案](1)20N(2)4m/s[解析](1)木板与地面间压力大小等于(M＋m)g①故木板所受摩擦力Ff＝μ(M＋m)g＝20N②(2)木板的加速度a＝FfM＝5m/s2③滑块静止不动，只要木板位移小于木板的长度，滑块就不掉下来，根据v20－0＝2ax得v0＝2ax＝4m/s④即木板初速度的最大值是4m/s专题：板块模型4例4．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？[答案](1)F20N(2)2s[解析](1)小滑块与木块间的滑动摩擦力Fμ＝μFN＝μmg.小滑块在滑动摩擦力Fμ作用下向右做匀加速运动的加速度a1＝Fμm＝μg＝4m/s2.木板在拉力F和滑动摩擦力Fμ作用下向右做匀加速运动的加速度a2＝F－FμM，使m能从A上滑落的条件为a2a1，即F－FμMFμm，解得Fμ(M＋m)g＝20N.(2)设m在M上面滑行的时间为t，恒力F＝22.8N，木板的加速度a2＝F－FμM＝4.7m/s2，小滑块在时间t内运动位移s1＝12a1t2，木板在时间t内运动的位移s2＝12a2t2，又s2－s1＝L，解得t＝2s.