滑块模板模型题目大全精选
一.选择题(共8小题)
1.(2014•江西一模)如图甲所示,质量M=0.8kg的木板静止在粗糙的水平地面上,在木板的左端静止放置一个质量m=1.2kg、大小可以忽略的铁块,若在铁块上施加一个大小从零开始连续增加的水平向右的力F ,F 随时间变化的关系式是F=2t N,图乙表示铁块受到木板的摩擦力f 随拉力F 大小变化的图象.设木板足够长,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取
2g=10m/s,下列说法正确的是( )
A .木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1
B .铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.3
C .1s 末两物体开始运动
D .3s 末两物体开始分离运动
2.(2012•安徽三模)如图所示,水平桌面光滑,A 、B 物体间的动摩擦因数为μ(可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力),A 物体质量为2m ,B 和C 物体的质量均为m ,滑轮光滑,砝码盘中可以任意加减砝码.在保持A 、B 、C 三个物体相对静止且共同向左运动的情况下,
B 、C 间绳子所能达到的最大拉力是( )
A .μmg B .μmg C .2μmgD .3μmg
3.(2015•包头二模)如图甲所示,静止在光滑水平面上的长木板B (长木板足够长)的左端放着小物块A .某时刻,A 受到水平向右的外力F 作用,F 随时间t 的变化规律如图乙所示,即F=kt,其中k 为已知常数.若物体之间的滑动摩擦力f 的大小等于最大静摩擦力,且
A 、B 的质量相等,则下列图中可以定性地描述长木板B 运动的V ﹣t 图象的是( )
A . B. C. D .
4.如图所示,光滑的水平面上静置质量为M=8kg的平板小车,在小车左端加一个由零逐渐增大的水平堆力F ,一个大小不计、质量为m=2kg的小物块放在小车右端上面,小物块与
2小车间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长,重力加速度g 取10m/s,设最大静摩擦力等于滑
动摩擦力,下列说法中正确的是( )
A .当F 增加到4N 时,m 相对M 开始运动
B .当F 增加到20N 时,m 相对M 开始运动
C .当F=10N时,m 对M 有向左的2N 的摩擦力
D .当F=10N时,m 对M 有向左的4N 的摩擦力
5.如图甲所示,在水平地面上有一长木板B ,其上叠放木块A ,假定木板与地面之间、木块和木板之间的最大静摩擦力都和滑动摩擦力相等.用一水平力F 作用于B ,A ,B 的加速度与F 的关系如图乙所示,重力加速度g 取10m/s,则下列说法正确的是( )
2
A .A 的质量为0.5kg
B .B 的质量为1.5kg
C .B 与地面间的动摩擦因数为0.2
D .A ,B 间的动摩擦因数为0.2
6.(2014秋•临沂期末)如图所示,质量为m 1的足够长木板静止在水平面上,其上放一质量为m 2的物块.物块与木板的接触面是光滑的.t=0时刻起,给木块施加一水平恒力F . 分别用a 1、a 2和v 1、v 2表示木板、物块的加速度和速度大小,图中符合运动情况的是( )
A . B . C .
D .
7.(2015秋•小店区校级期中)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B 施加一水平拉力F ,则( )
A .当F <2μmg 时,A 、B 相对地面静止
B .当
F=μmg 时,A 的加速度为μg
C .当F >3μmg 时,A 相对B 滑动
D .无论F 为何值,A 的加速度不会超过μg
8.(2014•靖边县校级模拟)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( )
A . B . C. D.
二.填空题(共1小题)
9.(2015秋•成都校级月考)如图所示,木板静止于水平地面上,在其最右端放一可视为质点的木块.已知木块的质量m=1kg,木板的质量M=4kg,长L=2.5m,上表面光滑,下表面与地面之间的动摩擦因数μ=0.2.现用水平恒力F=20N拉木板,g 取10m/s,求:
(1)木板的加速度;
2
(2)要使木块能滑离木板,水平恒力F 作用的最短时间;
(3)如果其他条件不变,假设木板的上表面也粗糙,其上表面与木块之间的动摩擦因数为0.3,欲使木板能从木块的下方抽出,需对木板施加的最小水平拉力是多大?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(4)若木板的长度、木块质量、木板的上表面与木块之间的动摩擦因数、木块与地面间的动摩擦因数都不变,只将水平恒力增加为30N ,则木块滑离木板需要多长时间?
三.解答题(共10小题)
10.(2014•云南一模)如图所示,质量M=1kg的木块A 静止在水平地面上,在木块的左端放置一个质量m=1kg的铁块B (大小可忽略),铁块与木块间的动摩擦因数μ1=0.3,木块长
2L=1m,用F=5N的水平恒力作用在铁块上,g 取10m/s.
(1)若水平地面光滑,计算说明两木块间是否会发生相对滑动.
(2)若木块与水平地面间的动摩擦因数μ2=0.1,求铁块运动到木块右端的时间.
11.(2014秋•泉州校级期中)如图所示,在光滑的水平地面上有一个长为L ,质量为M=4Kg的木板A ,在木板的左端有一个质量为m=2Kg的小物体B ,A 、B 之间的动摩擦因数为μ=0.2,当对B 施加水平向右的力F 作用时(设A 、B 间的最大静摩擦力大小与滑动摩擦力大小相等),
(1)若F=5N,则A 、B 加速度分别为多大?
(2)若F=10N,则A 、B 加速度分别为多大?
(3)在(2)的条件下,若力F 作用时间t=3s,B 刚好到达木板A 的右端,则木板长L 应为多少?
12.(2013秋•无极县校级月考)如图示,在光滑的水平面上静止放有一质量M=4kg的长木板,现有一质量为m=1kg的小物块(视为质点)以v 0=10m/s的初速度从木板的左端滑上木板,已知物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4,要使物块不能从木板上滑下,求木板的长度至少为多少?
13.(2014•复兴区校级一模)一质量为500kg 的木箱放于质量为2000kg 的平板车的后部,木箱到驾驶室的距离L=1.6m,已知木箱与平板车间的动摩擦因数u=0.484,平板车运动过程中所受的阻力是车和箱总重的0.2倍,平板车以V o=22m/s的恒定速率行驶,突然驾驶员刹车,使车做匀减速运动,为让木箱不撞击驾驶室,g 取10,试求:
(1)从刹车开始到平板车完全停止至少要经过多长时间?
(2)驾驶员刹车时的制动力不能超过多少?
14.(2013•江苏)如图所示,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯性演示实验.若砝码和纸板的质量分别为m 1和m 2,各接触面间的动摩擦因数均为μ.重力加速度为g .
(1)当纸板相对砝码运动时,求纸板所受摩擦力的大小;
(2)要使纸板相对砝码运动,求所需拉力的大小;
2(3)本实验中,m 1=0.5kg,m 2=0.1kg,μ=0.2,砝码与纸板左端的距离d=0.1m,取g=10m/s.若
砝码移动的距离超过l=0.002m,人眼就能感知.为确保实验成功,纸板所需的拉力至少多大?
15.如图所示,薄板A 长L=5m,其质量M=5kg,放在水平桌面上,板右端与桌边相齐.在A 上距右端s=3m处放一物体B (可看成质点),其质量m=2kg.已知A 、B 间动摩擦因数μ1=0.1,A 与桌面间和B 与桌面间的动摩擦因数均为μ2=0.2,原来系统静止.现在在板的右端施加一大小一定的水平力F 持续作用在A 上直到将A 从B 下抽出才撤去,且使B 最后停于桌的右边缘.求:
(1)B 运动的时间.
(2)力F 的大小.
16.(2010•乾安县校级三模)如图所示,在足够长的光滑水平面上,放置一长为L=1m、质量为m 1=0.5kg的木板A ,一质量为m 2=1kg的小物体B 以初速度υ0=4m/s滑上A 的上表面,
2A 与B 之间的动摩擦因数为μ=0.2,g=10m/s;
(1)当B 刚从A 上滑落时,A 、B 的速度分别是多大?
(2)为使B 不从木板A 的右端滑落,当B 滑上A 时,在A 的右端始终施加一个水平向右的恒力F ,求F 的大小应满足的条件.
17.(2014秋•渝中区校级期中)如图所示,光滑水平面上静止放着长L=1m,质量为M=3kg的木块,一个质量为m=1kg的小物体(可看作质点)放在木板的最右端,m 和M 之间的动
2摩擦因数μ=0.1,今对木板施加一水平向右的拉力F ,(g 取10m/s)
(1)为使物体与木板不发生滑动,F 不能超过多少?
(2)如果拉力F=10N恒定不变,求小物体离开木板时的速度大小.
18.(2011秋•潍坊期末)如图所示,长为L=2m、质量为M=8kg的木板,放在水平地面上,木板向右运动的速度v=6m/s时,在木板前端轻放一个大小不计,质量为m=2kg的小物块.木
2板与地面、物块与木板间的动摩擦因数均为μ=0.2,g=10m/s,求:
(1)物块及木板的加速度;
(2)物块滑离木板时的速度.
19.(2011•中山市校级二模)质量M=3kg的长木板放在光滑的水平面上,在水平恒力F=11N作用下由静止开始向右运动,如图所示,当速度达到lm/s时,将质量m=4kg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,取g=10m/s.求:
(1)物体经多少时间与木板保持相对静止?
(2)在这一时间内,物块在木板上滑行的距离多大?
(3)物块与木板相对静止后,物块受到的摩擦力多大?
2
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参考答案与试题解析
一.选择题(共8小题)
1.(2014•江西一模)如图甲所示,质量M=0.8kg的木板静止在粗糙的水平地面上,在木板的左端静止放置一个质量m=1.2kg、大小可以忽略的铁块,若在铁块上施加一个大小从零开始连续增加的水平向右的力F ,F 随时间变化的关系式是F=2t N,图乙表示铁块受到木板的摩擦力f 随拉力F 大小变化的图象.设木板足够长,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取
2g=10m/s,下列说法正确的是( )
A .木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1
B .铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.3
C .1s 末两物体开始运动
D .3s 末两物体开始分离运动
【考点】牛顿第二定律;动摩擦因数.
【专题】牛顿运动定律综合专题.
【分析】从图乙中可以看出,当F=2N时,木板开始滑动,说明地面给木板的滑动摩擦力为2N ,f 1=μ1(M+m)g 求木板与地面间的动摩擦因数μ1;
根据图乙中可以看出,当F 从6逐渐增加时,f 不变,说明此时的f 是滑动摩擦力,即f=μ2mg 从而求动摩擦因数μ2.
【解答】解:AC 、从图乙中可以看出,当F=2N时,即t=1s时,木板和铁块开始一起滑动,说明地面给木板的滑动摩擦力为2N ,f 1=μ1(M+m)g=2N,μ1==0.1,故AC 正确;
B 、从图乙中可以看出F=6N,即t=3s,铁块开始相对木板滑动,此时的f 是滑动摩擦力,即f=μ2mg=4N可得:μ2==,故B 错误,D 正确;
故选:ACD
【点评】解决本题的关键能够正确地受力分析,分析铁块和木板的运动状态,运用牛顿第二定律进行求得不同的加速度,结合运动学公式联合求解
2.(2012•安徽三模)如图所示,水平桌面光滑,A 、B 物体间的动摩擦因数为μ(可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力),A 物体质量为2m ,B 和C 物体的质量均为m ,滑轮光滑,砝码盘中可以任意加减砝码.在保持A 、B 、C 三个物体相对静止且共同向左运动的情况下,
B 、C 间绳子所能达到的最大拉力是( )
A .μmg B .μmg C .2μmgD .3μmg
【考点】摩擦力的判断与计算;物体的弹性和弹力.
【专题】摩擦力专题.
【分析】先以BC 整体为研究对象,根据AB 间的最大静摩擦力结合牛顿第二定律求出BC 的最大加速度,再以C 为研究对象根据牛顿第二定律求出绳子的拉力.
【解答】解:AB 间的最大静摩擦力为μ•2mg ,
先以BC 整体为研究对象,根据牛顿第二定律:μ•2mg=2mamax
得:a max =μg
以C 为研究对象,根据牛顿第二定律:T max =ma=μmg
故选:B .
【点评】本题关键是灵活选取研究对象然后结合牛顿第二定律求解,明确采取整体法的条件是:两个物体加速度相同.
3.(2015•包头二模)如图甲所示,静止在光滑水平面上的长木板B (长木板足够长)的左端放着小物块A .某时刻,A 受到水平向右的外力F 作用,F 随时间t 的变化规律如图乙所示,即F=kt,其中k 为已知常数.若物体之间的滑动摩擦力f 的大小等于最大静摩擦力,且
A 、B 的质量相等,则下列图中可以定性地描述长木板B 运动的V ﹣t 图象的是( )
A . B. C. D .
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系;匀变速直线运动的图像.
【分析】当F 较小时,AB 整体具有共同的加速度,二者相对静止,当F 较大时,二者加速度不同,将会发生相对运动,此后A 做变加速直线,B 匀加速直线运动,为了求出两物体开始分离的时刻,必须知道分离时F 的大小,此时采用整体法和隔离法分别列牛顿第二定律的方程即可
【解答】解:选AB 整体为研究对象,AB 整体具有共同的最大加速度,有牛顿第二定律 得: a 1=
对B 应用牛顿第二定律:a 1=
对A 应用牛顿第二定律:a 1=
经历时间:t=
由以上解得:t=
此后,B 将受恒力作用,做匀加速直线运动,图线为倾斜的直线
故选:B
【点评】当两者相对运动后,B 将受恒力作用,做匀加速运动,可排除C 、D 选项,A 、B 选项的差别在于恰好相对运动的时刻,就需分别采用隔离法和整体法分别列方程了,也可以采用反证法,看看当F=f时是否相对滑动?所以,要注意总结解题方法
4.如图所示,光滑的水平面上静置质量为M=8kg的平板小车,在小车左端加一个由零逐渐增大的水平堆力F ,一个大小不计、质量为m=2kg的小物块放在小车右端上面,小物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长,重力加速度g 取10m/s,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法中正确的是( )
2
A .当F 增加到4N 时,m 相对M 开始运动
B .当F 增加到20N 时,m 相对M 开始运动
C .当F=10N时,m 对M 有向左的2N 的摩擦力
D .当F=10N时,m 对M 有向左的4N 的摩擦力
【考点】牛顿第二定律;摩擦力的判断与计算.
【分析】通过物块与木板的摩擦力与最大静摩擦力比较,判断是否发生相对滑动.隔离对小物块分析,根据牛顿第二定律求出小物块的加速度的大小,然后对整体分析,根据牛顿第二定律求出整体受到的推力的大小.
对整体分析,根据牛顿第二定律求出整体的加速度,隔离对小物块分析,根据牛顿第二定律求出小物块所受的摩擦力大小.
【解答】解:A 、假设相对静止,对m ,其最大摩擦力f 提供最大的加速度,故f=μmg=ma
2所以:a=μg=0.2×10=2m/s
对整体:F=(M+m)a=(8+2)×2=20N
可知若要m 相对于M 开始运动,则推力满足:F >20N .故AB 错误;
C 、当F=10N时,选择向右为正方向,对整体:
F=(M+m)a ′ 所以:
对m ,受到的摩擦力提供加速度,有:f ′=ma′=2×1=2N
根据牛顿第三定律可知,m 对M 的摩擦力的大小也是2N ,方向向左.故C 正确,D 错误. 故选:C
【点评】解决本题的关键理清物块和木板的运动规律,抓住位移关系,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.
5.如图甲所示,在水平地面上有一长木板B ,其上叠放木块A ,假定木板与地面之间、木块和木板之间的最大静摩擦力都和滑动摩擦力相等.用一水平力F 作用于B ,A ,B 的加速
2度与F 的关系如图乙所示,重力加速度g 取10m/s,则下列说法正确的是( )
A .A 的质量为0.5kg
B .B 的质量为1.5kg
C .B 与地面间的动摩擦因数为0.2
D .A ,B 间的动摩擦因数为0.2
【考点】牛顿第二定律;物体的弹性和弹力.
【专题】牛顿运动定律综合专题.
【分析】对图象进行分析,明确物体的运动状态和加速度的变化情况,再根据牛顿第二定律以及摩擦力公式进行分析,列式求解即可得出对应的质量和动摩擦因数.
【解答】解:由图可知,二者开始时对地静止,当拉力为3N 时开始对地滑动;故B 与地面
2间的最大静摩擦力为3N ;当拉力为9N 时,AB 相对滑动,此时A 的加速度为4m/s;当拉
2力为13N 时,B 的加速度为8m/s;
对A 分析可知,μ1g=4;解得:AB 间的动摩擦因数μ1=0.4;
对B 分析可知,13﹣3﹣μ1m A g=mB ×8
对整体有:9﹣3=(m A +mB )×4
联立解得;m A =0.5kg;m B =1kg;
则由μ2(m A +mB )g=3解得:B 与地面间的动摩擦因数为:μ2=0.2;故AC 正确,BD 错误; 故选:AC .
【点评】本题考查牛顿第二定律及图象的相片综合应用,关键在于明确图象的意义,能根据图象找出最大静摩擦及力和加速度的关系.
6.(2014秋•临沂期末)如图所示,质量为m 1的足够长木板静止在水平面上,其上放一质量为m 2的物块.物块与木板的接触面是光滑的.t=0时刻起,给木块施加一水平恒力F . 分别用a 1、a 2和v 1、v 2表示木板、物块的加速度和速度大小,图中符合运动情况的是( )
A . B . C .
D .
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的图像. 【专题】牛顿运动定律综合专题.
【分析】物块与木板的接触面是光滑的,所以木板一直处于静止,根据牛顿第二定律得出物块加速度以及速度与时间的关系.
【解答】解:A 、木板一定保持静止,加速为0,故A 错误B 错误. C 、物块的加速度a=
,即物块做匀加直线运动,v ﹣t 图象为倾斜的直线,而木板保持静
止,速度一直为0,故C 错误D 正确; 故选:D . 【点评】解决本题的关键知道木块和木板之间运动情况,知道速度时间图线的斜率表示加速度. 7.(2015秋•小店区校级期中)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B 施加一水平拉力F ,则( )
A .当F <2μmg 时,A 、B 相对地面静止 B .当
F=μmg 时,A 的加速度为μg
C .当F >3μmg 时,A 相对B 滑动
D .无论F 为何值,A 的加速度不会超过μg 【考点】牛顿第二定律.
【专题】牛顿运动定律综合专题.
【分析】根据A 、B 之间的最大静摩擦力,隔离对B 分析求出整体的临界加速度,通过牛顿第二定律求出A 、B 不发生相对滑动时的最大拉力.然后通过整体法隔离法逐项分析. 【解答】解:AB 之间的最大静摩擦力为:f max =μm A g=2μmg ,AB 发生滑动的加速度为a=μg ,
B 与地面间的最大静摩擦力为:f ′max =μ(m A +mB )g=μmg ,故拉力F 最小为F :F ﹣f ′max =(m+2m)•a ,所以
F=上,AB 将发生滑动
A 、当 F <2 μmg 时,F <f max ,AB 之间不会发生相对滑动,B 与地面间会发生相对滑动,所以A 、B 都相对地面运动,选项A 错误. B 、当
F=μ
mg
时,故AB 间不会发生相对滑动,由牛顿第二定律有:
a=C 、当
,选项B 正确.
F >3μmg 时,AB 间不会发生相对滑动,选项C 错误.
D 、A 对B 的最大摩擦力为2μmg ,无论F 为何值,A 的加速度为a=μg ,当然加速度更不会超过μg ,选项D 正确. 故选:BD . 【点评】本题考查了摩擦力的计算和牛顿第二定律的综合运用,解决本题的突破口在于通过隔离法和整体法求出A 、B 不发生相对滑动时的最大拉力.
8.(2014•靖边县校级模拟)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( )
A . B . C. D. 【考点】牛顿第二定律.
【专题】压轴题;牛顿运动定律综合专题.
【分析】当F 比较小时,两个物体相对静止,一起加速运动,加速度相同,根据牛顿第二定律得出加速度与时间的关系.当F 比较大时,m 2相对于m 1运动,两者加速度不同,根据牛顿第二定律分别对两个物体研究,得出加速度与时间的关系,再选择图象.
【解答】解:当F 比较小时,两个物体相对静止,加速度相同,根据牛顿第二定律得:
a=
=,a ∝t ;
当F 比较大时,m 2相对于m 1运动,根据牛顿第二定律得: 对m 1:a 1=
,μ、m 1、m 2都一定,则a 1一定.
对m 2:a 2=
==
t ﹣μg ,a 2是t 的线性函数,t 增大,a 2增大.
由于
,则两木板相对滑动后a 2图象大于两者相对静止时图象的斜率.故A 正
确. 故选:A 【点评】本题首先要分两个相对静止和相对运动两种状态分析,其次采用整体法和隔离法研究得到加速度与时间的关系式,再选择图象,是经常采用的思路.
二.填空题(共1小题) 9.(2015秋•成都校级月考)如图所示,木板静止于水平地面上,在其最右端放一可视为质点的木块.已知木块的质量m=1kg,木板的质量M=4kg,长L=2.5m,上表面光滑,下表面
2
与地面之间的动摩擦因数μ=0.2.现用水平恒力F=20N拉木板,g 取10m/s,求: (1)木板的加速度;
(2)要使木块能滑离木板,水平恒力F 作用的最短时间;
(3)如果其他条件不变,假设木板的上表面也粗糙,其上表面与木块之间的动摩擦因数为0.3,欲使木板能从木块的下方抽出,需对木板施加的最小水平拉力是多大?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(4)若木板的长度、木块质量、木板的上表面与木块之间的动摩擦因数、木块与地面间的动摩擦因数都不变,只将水平恒力增加为30N ,则木块滑离木板需要多长时间?
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系. 【专题】牛顿运动定律综合专题. 【分析】(1)根据牛顿第二定律求出木板的加速度.
(2)让木板先做匀加速直线运动,然后做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律,结合位移之和等于板长求出恒力F 作用的最短时间.
(3)根据牛顿第二定律求出木块的最大加速度,隔离对木板分析求出木板的加速度,抓住木板的加速度大于木块的加速度,求出施加的最小水平拉力. (4)应用运动学公式,根据相对加速度求所需时间. 【解答】解:(1)木板受到的摩擦力F f =μ(M+m)g=10N
木板的加速度=2.5m/s
2
(2)设拉力F 作用t 时间后撤去,木板的加速度为
木板先做匀加速运动,后做匀减速运动,且a=﹣a ′ 有at =L
解得:t=1s,即F 作用的最短时间是1s .
(3)设木块的最大加速度为a 木块,木板的最大加速度为a 木板,则
对木板:F 1﹣μ1mg ﹣μ(M+m)g=Ma木板 木板能从木块的下方抽出的条件:a 木板>a 木块
2
解得:F >25N (4)木块的加速度
木板的加速度=4.25m/s
2
木块滑离木板时,两者的位移关系为x 木板﹣x 木块=L 即
带入数据解得:t=2s
2
答:(1)木板的加速度2.5m/s;(2)要使木块能滑离木板,水平恒力F 作用的最短时间1s ;(3)对木板施加的最小水平拉力是25N ;(4)木块滑离木板需要2s 【点评】本题综合考查了牛顿第二定律和运动学公式,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.对于第三问抓住临界情况,结合牛顿第二定律求解.
三.解答题(共10小题) 10.(2014•云南一模)如图所示,质量M=1kg的木块A 静止在水平地面上,在木块的左端放置一个质量m=1kg的铁块B (大小可忽略),铁块与木块间的动摩擦因数μ1=0.3,木块长
2
L=1m,用F=5N的水平恒力作用在铁块上,g 取10m/s.
(1)若水平地面光滑,计算说明两木块间是否会发生相对滑动.
(2)若木块与水平地面间的动摩擦因数μ2=0.1,求铁块运动到木块右端的时间.
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系;摩擦力的判断与计算. 【专题】牛顿运动定律综合专题. 【分析】(1)假设不发生相对滑动,通过整体隔离法求出A 、B 之间的摩擦力,与最大静摩擦力比较,判断是否发生相对滑动.
(2)根据牛顿第二定律分别求出A 、B 的加速度,结合位移之差等于木块的长度求出运动的时间. 【解答】解:(1)A 、B 之间的最大静摩擦力为:f m >μmg=0.3×10N=3N. 假设A 、B 之间不发生相对滑动,则对AB 整体分析得:F=(M+m)a 对A ,f AB =Ma
代入数据解得:f AB =2.5N.
因为f AB <f m ,故A 、B 之间不发生相对滑动.
(2)对B ,根据牛顿第二定律得:F ﹣μ1mg=maB , 对A ,根据牛顿第二定律得:μ1mg ﹣μ2(m+M)g=MaA 根据题意有:x B ﹣x A
=L
,,
联立解得:. 答:(1)A 、B 之间不发生相对滑动; (2)铁块运动到木块右端的时间为.
【点评】本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁,抓住A 、B 的位移关系,结合A 、B 的加速度,运用运动学公式的进行求解. 11.(2014秋•泉州校级期中)如图所示,在光滑的水平地面上有一个长为L ,质量为M=4Kg的木板A ,在木板的左端有一个质量为m=2Kg的小物体B ,A 、B 之间的动摩擦因数为μ=0.2,当对B 施加水平向右的力F 作用时(设A 、B 间的最大静摩擦力大小与滑动摩擦力大小相等),
(1)若F=5N,则A 、B 加速度分别为多大? (2)若F=10N,则A 、B 加速度分别为多大?
(3)在(2)的条件下,若力F 作用时间t=3s,B 刚好到达木板A 的右端,则木板长L 应为多少?
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
【专题】传送带专题.
【分析】分析物体受力情况,根据牛顿第二定律列式求解; 根据AB 位移之差为木板长度,可求解 【解答】解:(1)分析物体受力,根据牛顿第二定律可得:
A :μmg=MaAmax
对AB :F=(M+m)a AB 故得:a Amax =1m/s>a AB =所以:a A1=aB1=
2
(2)对B :由牛顿第二定律: F ﹣f=maB2
N B =mg,f=μN B 可得:a B2=3m/s>a AB =
2
2
2
a A2=1m/s,故a B2=3m/s
(3)F 作用3s ,A 、B 、发生的位移分别为:s A 和s B s A
=
,
,
s A ﹣s B =L
代入数据,解得:L=9m
答:(1)若F=5N,则A 、B 加速度均为
2
;
2
(2)若F=10N,则A 加速度为1m/s,B 的加速度为3m/s
(3)在(2)的条件下,若力F 作用时间t=3s,B 刚好到达木板A 的右端,则木板长L 应为9m
【点评】本题考查牛顿第二定律和运动学公式的基本应用,关键分析物体受力情况,难度不大
12.(2013秋•无极县校级月考)如图示,在光滑的水平面上静止放有一质量M=4kg的长木板,现有一质量为m=1kg的小物块(视为质点)以v 0=10m/s的初速度从木板的左端滑上木板,已知物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4,要使物块不能从木板上滑下,求木板的长度至少为多少?
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系. 【专题】牛顿运动定律综合专题. 【分析】滑块最终不会从木板上掉下的临界情况是滑块滑到最右端时,滑块与木板具有相同速度,根据动量守恒定律求出共同速度,再根据能量守恒定律求出木板的最小长度.
【解答】解:根据动量守恒定律得:mv 0=(M+m)v 解得:
根据能量守恒定律得:
.
而f=μmg
代入数据解得:L=10m.
答:木板的长度至少为10m .
【点评】本题综合运用了动量守恒定律和能量守恒定律,知道该问题的临界情况,以及知道摩擦产生的热量Q=f△s=fL. 13.(2014•复兴区校级一模)一质量为500kg 的木箱放于质量为2000kg 的平板车的后部,木箱到驾驶室的距离L=1.6m,已知木箱与平板车间的动摩擦因数u=0.484,平板车运动过程中所受的阻力是车和箱总重的0.2倍,平板车以V o=22m/s的恒定速率行驶,突然驾驶员刹车,使车做匀减速运动,为让木箱不撞击驾驶室,g 取10,试求: (1)从刹车开始到平板车完全停止至少要经过多长时间? (2)驾驶员刹车时的制动力不能超过多少?
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与位移的关系. 【专题】牛顿运动定律综合专题. 【分析】(1)从刹车开始到平板车完全停止运动过程,平板车和箱子都做匀减速运动,由牛顿第二定律求出箱子的加速度大小.由运动学公示求出车子的加速度大小.为让木箱恰好不撞击驾驶室,箱子与车子的位移之差恰好等于L ,联立求解时间t . (2)对车子进行研究,由牛顿第二定律求解刹车时的制动力. 【解答】解:(1)从刹车开始到平板车完全停止,至少要经过的时间为t ,此时,平板车刹
车的加速度大小为a 车,木箱的加速度大小为a 箱,对木箱,则有:μm 木箱g=m木箱a 箱
2
可得:a 箱=μg=4.84m/s,
恰好不相撞时应满足:=L,
2
又v 0=22m/s,L=1.6m,可得a=5m/s, 那么t ═4.4s .
(2)刹车时刻动力最大为F ,
则 F ﹣μm 木箱g+0.2(m 木箱+m车)g=m车a , 可得F=7420N. 答:
(1)从刹车开始到平板车完全停止至少要经过4.4s 的时间. (2)驾驶员刹车时的制动力不能超过7420N . 【点评】本题运用牛顿第二定律和运动学结合处理动力学问题,挖掘隐含的临界条件是关键:两者位移之差等于L . 14.(2013•江苏)如图所示,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯性演示实验.若砝码和纸板的质量分别为m 1和m 2,各接触面间的动摩擦因数均为μ.重力加速度为g . (1)当纸板相对砝码运动时,求纸板所受摩擦力的大小; (2)要使纸板相对砝码运动,求所需拉力的大小;
2
(3)本实验中,m 1=0.5kg,m 2=0.1kg,μ=0.2,砝码与纸板左端的距离d=0.1m,取g=10m/s.若砝码移动的距离超过l=0.002m,人眼就能感知.为确保实验成功,纸板所需的拉力至少多大?
【考点】滑动摩擦力.
【专题】压轴题;摩擦力专题.
【分析】利用隔离法分别对砝码和纸板进行受力分析,列运动方程,按纸板抽出前后运动距离的不同列式联立求解.
【解答】解:(1)当纸板相对砝码运动时,砝码和纸板之间的摩擦力:f 1=μm 1g 桌面对纸板的摩擦力:f 2=μ(m 1+m2)g
纸板所受摩擦力的大小:f=f1+f2=μ(2m 1+m2)g
(2)当纸板相对砝码运动时,设砝码的加速度为a 1,纸板的加速度为a 2,则有: f 1=m1a 1 得:
F ﹣f 1﹣f 2=m2a 2
发生相对运动需要纸板的加速度大于砝码的加速度,即:a 2>a 1
所以:F=f1+f2+m2a 2>f 1+f2+m2a 1=μm 1g+μ(m 1+m2)g+μm 2g=2μ(m 1+m2)g 即:F >2μ(m 1+m2)g
(3)纸板抽出前,砝码运动的距离
,纸板运动的距离
,
纸板抽出后,砝码在桌面上运动的距离
由题意知a 1=a3,a 1t 1=a3t 2,解得
,l=x1+x2,
代入数据联立得:F=22.4N 答:(1)纸板所受摩擦力的大小为μ(2m 1+m2)g ; (2)所需拉力的大小F >2μ(m 1+m2)g ; (3)纸板所需的拉力至少22.4N .
【点评】这是2013年江苏高考题,考查了连接体的运动,应用隔离法分别受力分析,列运动方程,难度较大.
15.如图所示,薄板A 长L=5m,其质量M=5kg,放在水平桌面上,板右端与桌边相齐.在A 上距右端s=3m处放一物体B (可看成质点),其质量m=2kg.已知A 、B 间动摩擦因数μ1=0.1,A 与桌面间和B 与桌面间的动摩擦因数均为μ2=0.2,原来系统静止.现在在板的右端施加一大小一定的水平力F 持续作用在A 上直到将A 从B 下抽出才撤去,且使B 最后停于桌的右边缘.求: (1)B 运动的时间. (2)力F 的大小.
【考点】牛顿第二定律;加速度. 【专题】牛顿运动定律综合专题.
【分析】根据牛顿第二定律求出物体B 与A 发生相对滑动时的加速度,再对A 运用牛顿第二定律,结合运动学公式求出将A 从B 下抽出B 运动的时间和使B 停在桌右边缘拉力F 的大小.
【解答】解析=:(1)对于B ,在未离开A 时,根据牛顿第二定律得
加速度为:a B1=
=1 m/s
2
设经过时间t 1后B 离开A ,根据牛顿第二定律得 离开A 后B 的加速度为:a B2=﹣
=﹣2 m/s
2
设物体B 离开A 时的速度为v B ,根据运动学公式有 v B =aB1t 1 ,a B1t 1+代入数据解得t 1=2 s,t 2=
2
=s,
=1 s,
所以B 运动的时间是:t=t1+t2=3 s.
(2)设A 的加速度为a A ,则根据相对运动的位移关系得
a A t 1﹣a B1t 1=L﹣s 解得:a A =2 m/s,
2
2
2
由牛顿第二定律得F ﹣μ1mg ﹣μ2(m+M)g=MaA , 代入数据得:F=26 N. 答:(1)B 运动的时间是 3 s (2)力F 的大小是26 N. 【点评】解决本题的关键能够正确地进行受力分析,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解. 16.(2010•乾安县校级三模)如图所示,在足够长的光滑水平面上,放置一长为L=1m、质量为m 1=0.5kg的木板A ,一质量为m 2=1kg的小物体B 以初速度υ0=4m/s滑上A 的上表面,
2
A 与B 之间的动摩擦因数为μ=0.2,g=10m/s;
(1)当B 刚从A 上滑落时,A 、B 的速度分别是多大?
(2)为使B 不从木板A 的右端滑落,当B 滑上A 时,在A 的右端始终施加一个水平向右的恒力F ,求F 的大小应满足的条件.
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系. 【专题】牛顿运动定律综合专题. 【分析】(1)物块B 做匀减速直线运动,木板做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律求出A 、B 的加速度大小,根据两者的位移之差等于木板的长度求出运动的时间,从而根据运动学公式求出A 、B 的速度大小.
(2)为使B 不从木板A 的右端滑落,临界情况是B 滑到A 的右端时,两者具有相同的速度,根据运动学公式抓住位移之差等于木板长度,且两者的速度相等,求出A 的加速度,从而根据牛顿第二定律求出拉力的最小值. 【解答】解:(1)假设B 刚从A 上滑落时,A 、B 的速度分别为v 1、v 2,
A 的加速度B 的加速由位移关系有
代入数值解得:t=1s或.
当t=1s时v 1=a1t=4m/s v 2=v0﹣a 2t=2m/s v 1>v 2不合题意舍去
∴
答:当B 刚从A 上滑落时,A 、B 的速度分别是
、
.
(2)当B 经过时间t 运动至A 的最右端时,若A 、B 具有共同速度v ,则此时所施加的恒力F 有最小值.此过程中A 做匀加速运动的位移s=B 做匀减速运动的位移A 、B 的加速度分别为
①
②
③
④
又v=v0﹣a 2t ⑤
联立①~⑤,代入数据解得v=3m/s t=0.5s
以A 为研究对象,根据牛顿第二定律有F min +μm 2g=m1a 1 解得F min =1N 故F ≥1N
答:F 的大小应满足的条件F ≥1N .
【点评】本题过程较复杂,关键理清A 、B 的运动情况,综合运用牛顿第二定律和运动学公式联合求解. 17.(2014秋•渝中区校级期中)如图所示,光滑水平面上静止放着长L=1m,质量为M=3kg的木块,一个质量为m=1kg的小物体(可看作质点)放在木板的最右端,m 和M 之间的动
2
摩擦因数μ=0.1,今对木板施加一水平向右的拉力F ,(g 取10m/s) (1)为使物体与木板不发生滑动,F 不能超过多少?
(2)如果拉力F=10N恒定不变,求小物体离开木板时的速度大小.
【考点】牛顿第二定律;加速度. 【专题】牛顿运动定律综合专题. 【分析】(1)隔离对m 分析,求出m 的最大加速度,从而根据牛顿第二定律,对整体分析,求出最大拉力的大小.
(2)根据牛顿第二定律分别求出M 和m 的加速度,抓住位移之差等于M 的长度求出运动的时间,从而根据速度时间公式求出小物体离开木板的速度大小. 【解答】解:(1)物体与木板不发生滑动,则木板和物体有共同加速度,由牛顿第二定律得: F=(M+m)a
小物体的加速度由木块对它的静摩擦力提供,则有: f=ma≤μmg
解得:F ≤μ(M+m)g=4N
(2)小物体的加速度
木板的加速度
物体滑过木板所用时间为t ,由位移关系得:解得t=1s.
物体离开木板时的速度v 1=a1t=1m/s 答:(1)为使物体与木板不发生滑动,F 不能超过4N . (2)小物体离开木板时的速度大小为1m/s.
【点评】解决本题的关键能够正确地受力分析,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.
18.(2011秋•潍坊期末)如图所示,长为L=2m、质量为M=8kg的木板,放在水平地面上,木板向右运动的速度v=6m/s时,在木板前端轻放一个大小不计,质量为m=2kg的小物块.木
2板与地面、物块与木板间的动摩擦因数均为μ=0.2,g=10m/s,求:
(1)物块及木板的加速度;
(2)物块滑离木板时的速度.
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
【专题】牛顿运动定律综合专题.
【分析】对物块及木板受力分析可求得加速度;
物块相对木板运动距离为L ,由运动学公式可求解.
【解答】解:(1)物块与木板间的摩擦作用使得物块与木板一起运动
2加速度a m =μg=2m/s
木板的加速度设为a M ,则:μmg+μ(m+M)g=MaM
2解得:a M =3m/s
(2)木块离开木板的条件是,两者的相对位移至少是L ,
设物块经ts 从木板上滑落,则 L=v0t ﹣代入数据,解得:t=0.4s或t=2s(舍去) ﹣
故滑离时物块的速度:v=am t=2×0.4=0.8m/s
22答:(1)物块的加速度为2m/s,木板的加速度为3m/s;
(2)物块滑离木板时的速度为0.8m/s.
【点评】本题关键对物块及木板受力分析,由牛顿第二定律和运动学公式求解,基础题.
19.(2011•中山市校级二模)质量M=3kg的长木板放在光滑的水平面上,在水平恒力F=11N作用下由静止开始向右运动,如图所示,当速度达到lm/s时,将质量m=4kg的物块轻轻放
2到木板的右端,已知物块与木板间动摩擦因数μ=0.2,取g=10m/s.求:
(1)物体经多少时间与木板保持相对静止?
(2)在这一时间内,物块在木板上滑行的距离多大?
(3)物块与木板相对静止后,物块受到的摩擦力多大?
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
【专题】牛顿运动定律综合专题.
【分析】(1)分别对物块和木板受力分析,根据牛顿第二定律求出加速度,然后根据物块与木板达到相对静止时具有相同的速度,求出时间.
(2)作图找出位物块和木板之间的移差就是物块在木板上滑行的距离.
【解答】解:(1)物块放到木板上到它们达到相对静止,水平方向上只受滑动摩擦力f=μmg=8N.由f=ma1得:
a 1===2m/s
在这一时间内,设木板的加速度为a 2,则:
[键入文字]
2
F ﹣f=ma2
a 2===1m/S
22木板向右做v 0=1m/s,a 2=1m/s的匀加速运动,物块与木板达到相对静止即具有相同的速度
所需时间为t .则有:
a 1t=v0+a2t
t=
联立并代入数据得:t=ls.
(2)在1s 内,物块相对木板向后滑行如图所示. 设滑行距离为△s ,则:
△s=s2﹣s 1=(v 0t+a 2t )﹣a 1t
代入数据得:△s=0.5m.
(3)物块与木板相对静止后,它们不仅速度相等,而且加速度也相等.其共同加速度为a ,则对m 与M 组成的整体根据牛顿第二定律有:
F=(M+m)a
隔离物块分析可知,使物块产生加速度a 的作用力是木板对它的静摩擦力,则f 静=ma 解得:f 静= 22
代入数据得:f 静=6.3N
答:(1)物体经1s 与木板保持相对静止.
(2)在这一时间内,物块在木板上滑行的距离为0.5m .
(3)物块与木板相对静止后,物块受到的摩擦力为6.3N .
【点评】本题的难度在于要正确分析物体之间的相对运动,把每个物体的运动、受力情况分析清楚,从而正确判断物体间相对运动经历的时间.
[键入文字]
滑块模板模型题目大全精选
一.选择题(共8小题)
1.(2014•江西一模)如图甲所示,质量M=0.8kg的木板静止在粗糙的水平地面上,在木板的左端静止放置一个质量m=1.2kg、大小可以忽略的铁块,若在铁块上施加一个大小从零开始连续增加的水平向右的力F ,F 随时间变化的关系式是F=2t N,图乙表示铁块受到木板的摩擦力f 随拉力F 大小变化的图象.设木板足够长,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取
2g=10m/s,下列说法正确的是( )
A .木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1
B .铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.3
C .1s 末两物体开始运动
D .3s 末两物体开始分离运动
2.(2012•安徽三模)如图所示,水平桌面光滑,A 、B 物体间的动摩擦因数为μ(可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力),A 物体质量为2m ,B 和C 物体的质量均为m ,滑轮光滑,砝码盘中可以任意加减砝码.在保持A 、B 、C 三个物体相对静止且共同向左运动的情况下,
B 、C 间绳子所能达到的最大拉力是( )
A .μmg B .μmg C .2μmgD .3μmg
3.(2015•包头二模)如图甲所示,静止在光滑水平面上的长木板B (长木板足够长)的左端放着小物块A .某时刻,A 受到水平向右的外力F 作用,F 随时间t 的变化规律如图乙所示,即F=kt,其中k 为已知常数.若物体之间的滑动摩擦力f 的大小等于最大静摩擦力,且
A 、B 的质量相等,则下列图中可以定性地描述长木板B 运动的V ﹣t 图象的是( )
A . B. C. D .
4.如图所示,光滑的水平面上静置质量为M=8kg的平板小车,在小车左端加一个由零逐渐增大的水平堆力F ,一个大小不计、质量为m=2kg的小物块放在小车右端上面,小物块与
2小车间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长,重力加速度g 取10m/s,设最大静摩擦力等于滑
动摩擦力,下列说法中正确的是( )
A .当F 增加到4N 时,m 相对M 开始运动
B .当F 增加到20N 时,m 相对M 开始运动
C .当F=10N时,m 对M 有向左的2N 的摩擦力
D .当F=10N时,m 对M 有向左的4N 的摩擦力
5.如图甲所示,在水平地面上有一长木板B ,其上叠放木块A ,假定木板与地面之间、木块和木板之间的最大静摩擦力都和滑动摩擦力相等.用一水平力F 作用于B ,A ,B 的加速度与F 的关系如图乙所示,重力加速度g 取10m/s,则下列说法正确的是( )
2
A .A 的质量为0.5kg
B .B 的质量为1.5kg
C .B 与地面间的动摩擦因数为0.2
D .A ,B 间的动摩擦因数为0.2
6.(2014秋•临沂期末)如图所示,质量为m 1的足够长木板静止在水平面上,其上放一质量为m 2的物块.物块与木板的接触面是光滑的.t=0时刻起,给木块施加一水平恒力F . 分别用a 1、a 2和v 1、v 2表示木板、物块的加速度和速度大小,图中符合运动情况的是( )
A . B . C .
D .
7.(2015秋•小店区校级期中)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B 施加一水平拉力F ,则( )
A .当F <2μmg 时,A 、B 相对地面静止
B .当
F=μmg 时,A 的加速度为μg
C .当F >3μmg 时,A 相对B 滑动
D .无论F 为何值,A 的加速度不会超过μg
8.(2014•靖边县校级模拟)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( )
A . B . C. D.
二.填空题(共1小题)
9.(2015秋•成都校级月考)如图所示,木板静止于水平地面上,在其最右端放一可视为质点的木块.已知木块的质量m=1kg,木板的质量M=4kg,长L=2.5m,上表面光滑,下表面与地面之间的动摩擦因数μ=0.2.现用水平恒力F=20N拉木板,g 取10m/s,求:
(1)木板的加速度;
2
(2)要使木块能滑离木板,水平恒力F 作用的最短时间;
(3)如果其他条件不变,假设木板的上表面也粗糙,其上表面与木块之间的动摩擦因数为0.3,欲使木板能从木块的下方抽出,需对木板施加的最小水平拉力是多大?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(4)若木板的长度、木块质量、木板的上表面与木块之间的动摩擦因数、木块与地面间的动摩擦因数都不变,只将水平恒力增加为30N ,则木块滑离木板需要多长时间?
三.解答题(共10小题)
10.(2014•云南一模)如图所示,质量M=1kg的木块A 静止在水平地面上,在木块的左端放置一个质量m=1kg的铁块B (大小可忽略),铁块与木块间的动摩擦因数μ1=0.3,木块长
2L=1m,用F=5N的水平恒力作用在铁块上,g 取10m/s.
(1)若水平地面光滑,计算说明两木块间是否会发生相对滑动.
(2)若木块与水平地面间的动摩擦因数μ2=0.1,求铁块运动到木块右端的时间.
11.(2014秋•泉州校级期中)如图所示,在光滑的水平地面上有一个长为L ,质量为M=4Kg的木板A ,在木板的左端有一个质量为m=2Kg的小物体B ,A 、B 之间的动摩擦因数为μ=0.2,当对B 施加水平向右的力F 作用时(设A 、B 间的最大静摩擦力大小与滑动摩擦力大小相等),
(1)若F=5N,则A 、B 加速度分别为多大?
(2)若F=10N,则A 、B 加速度分别为多大?
(3)在(2)的条件下,若力F 作用时间t=3s,B 刚好到达木板A 的右端,则木板长L 应为多少?
12.(2013秋•无极县校级月考)如图示,在光滑的水平面上静止放有一质量M=4kg的长木板,现有一质量为m=1kg的小物块(视为质点)以v 0=10m/s的初速度从木板的左端滑上木板,已知物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4,要使物块不能从木板上滑下,求木板的长度至少为多少?
13.(2014•复兴区校级一模)一质量为500kg 的木箱放于质量为2000kg 的平板车的后部,木箱到驾驶室的距离L=1.6m,已知木箱与平板车间的动摩擦因数u=0.484,平板车运动过程中所受的阻力是车和箱总重的0.2倍,平板车以V o=22m/s的恒定速率行驶,突然驾驶员刹车,使车做匀减速运动,为让木箱不撞击驾驶室,g 取10,试求:
(1)从刹车开始到平板车完全停止至少要经过多长时间?
(2)驾驶员刹车时的制动力不能超过多少?
14.(2013•江苏)如图所示,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯性演示实验.若砝码和纸板的质量分别为m 1和m 2,各接触面间的动摩擦因数均为μ.重力加速度为g .
(1)当纸板相对砝码运动时,求纸板所受摩擦力的大小;
(2)要使纸板相对砝码运动,求所需拉力的大小;
2(3)本实验中,m 1=0.5kg,m 2=0.1kg,μ=0.2,砝码与纸板左端的距离d=0.1m,取g=10m/s.若
砝码移动的距离超过l=0.002m,人眼就能感知.为确保实验成功,纸板所需的拉力至少多大?
15.如图所示,薄板A 长L=5m,其质量M=5kg,放在水平桌面上,板右端与桌边相齐.在A 上距右端s=3m处放一物体B (可看成质点),其质量m=2kg.已知A 、B 间动摩擦因数μ1=0.1,A 与桌面间和B 与桌面间的动摩擦因数均为μ2=0.2,原来系统静止.现在在板的右端施加一大小一定的水平力F 持续作用在A 上直到将A 从B 下抽出才撤去,且使B 最后停于桌的右边缘.求:
(1)B 运动的时间.
(2)力F 的大小.
16.(2010•乾安县校级三模)如图所示,在足够长的光滑水平面上,放置一长为L=1m、质量为m 1=0.5kg的木板A ,一质量为m 2=1kg的小物体B 以初速度υ0=4m/s滑上A 的上表面,
2A 与B 之间的动摩擦因数为μ=0.2,g=10m/s;
(1)当B 刚从A 上滑落时,A 、B 的速度分别是多大?
(2)为使B 不从木板A 的右端滑落,当B 滑上A 时,在A 的右端始终施加一个水平向右的恒力F ,求F 的大小应满足的条件.
17.(2014秋•渝中区校级期中)如图所示,光滑水平面上静止放着长L=1m,质量为M=3kg的木块,一个质量为m=1kg的小物体(可看作质点)放在木板的最右端,m 和M 之间的动
2摩擦因数μ=0.1,今对木板施加一水平向右的拉力F ,(g 取10m/s)
(1)为使物体与木板不发生滑动,F 不能超过多少?
(2)如果拉力F=10N恒定不变,求小物体离开木板时的速度大小.
18.(2011秋•潍坊期末)如图所示,长为L=2m、质量为M=8kg的木板,放在水平地面上,木板向右运动的速度v=6m/s时,在木板前端轻放一个大小不计,质量为m=2kg的小物块.木
2板与地面、物块与木板间的动摩擦因数均为μ=0.2,g=10m/s,求:
(1)物块及木板的加速度;
(2)物块滑离木板时的速度.
19.(2011•中山市校级二模)质量M=3kg的长木板放在光滑的水平面上,在水平恒力F=11N作用下由静止开始向右运动,如图所示,当速度达到lm/s时,将质量m=4kg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,取g=10m/s.求:
(1)物体经多少时间与木板保持相对静止?
(2)在这一时间内,物块在木板上滑行的距离多大?
(3)物块与木板相对静止后,物块受到的摩擦力多大?
2
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参考答案与试题解析
一.选择题(共8小题)
1.(2014•江西一模)如图甲所示,质量M=0.8kg的木板静止在粗糙的水平地面上,在木板的左端静止放置一个质量m=1.2kg、大小可以忽略的铁块,若在铁块上施加一个大小从零开始连续增加的水平向右的力F ,F 随时间变化的关系式是F=2t N,图乙表示铁块受到木板的摩擦力f 随拉力F 大小变化的图象.设木板足够长,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取
2g=10m/s,下列说法正确的是( )
A .木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1
B .铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.3
C .1s 末两物体开始运动
D .3s 末两物体开始分离运动
【考点】牛顿第二定律;动摩擦因数.
【专题】牛顿运动定律综合专题.
【分析】从图乙中可以看出,当F=2N时,木板开始滑动,说明地面给木板的滑动摩擦力为2N ,f 1=μ1(M+m)g 求木板与地面间的动摩擦因数μ1;
根据图乙中可以看出,当F 从6逐渐增加时,f 不变,说明此时的f 是滑动摩擦力,即f=μ2mg 从而求动摩擦因数μ2.
【解答】解:AC 、从图乙中可以看出,当F=2N时,即t=1s时,木板和铁块开始一起滑动,说明地面给木板的滑动摩擦力为2N ,f 1=μ1(M+m)g=2N,μ1==0.1,故AC 正确;
B 、从图乙中可以看出F=6N,即t=3s,铁块开始相对木板滑动,此时的f 是滑动摩擦力,即f=μ2mg=4N可得:μ2==,故B 错误,D 正确;
故选:ACD
【点评】解决本题的关键能够正确地受力分析,分析铁块和木板的运动状态,运用牛顿第二定律进行求得不同的加速度,结合运动学公式联合求解
2.(2012•安徽三模)如图所示,水平桌面光滑,A 、B 物体间的动摩擦因数为μ(可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力),A 物体质量为2m ,B 和C 物体的质量均为m ,滑轮光滑,砝码盘中可以任意加减砝码.在保持A 、B 、C 三个物体相对静止且共同向左运动的情况下,
B 、C 间绳子所能达到的最大拉力是( )
A .μmg B .μmg C .2μmgD .3μmg
【考点】摩擦力的判断与计算;物体的弹性和弹力.
【专题】摩擦力专题.
【分析】先以BC 整体为研究对象,根据AB 间的最大静摩擦力结合牛顿第二定律求出BC 的最大加速度,再以C 为研究对象根据牛顿第二定律求出绳子的拉力.
【解答】解:AB 间的最大静摩擦力为μ•2mg ,
先以BC 整体为研究对象,根据牛顿第二定律:μ•2mg=2mamax
得:a max =μg
以C 为研究对象,根据牛顿第二定律:T max =ma=μmg
故选:B .
【点评】本题关键是灵活选取研究对象然后结合牛顿第二定律求解,明确采取整体法的条件是:两个物体加速度相同.
3.(2015•包头二模)如图甲所示,静止在光滑水平面上的长木板B (长木板足够长)的左端放着小物块A .某时刻,A 受到水平向右的外力F 作用,F 随时间t 的变化规律如图乙所示,即F=kt,其中k 为已知常数.若物体之间的滑动摩擦力f 的大小等于最大静摩擦力,且
A 、B 的质量相等,则下列图中可以定性地描述长木板B 运动的V ﹣t 图象的是( )
A . B. C. D .
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系;匀变速直线运动的图像.
【分析】当F 较小时,AB 整体具有共同的加速度,二者相对静止,当F 较大时,二者加速度不同,将会发生相对运动,此后A 做变加速直线,B 匀加速直线运动,为了求出两物体开始分离的时刻,必须知道分离时F 的大小,此时采用整体法和隔离法分别列牛顿第二定律的方程即可
【解答】解:选AB 整体为研究对象,AB 整体具有共同的最大加速度,有牛顿第二定律 得: a 1=
对B 应用牛顿第二定律:a 1=
对A 应用牛顿第二定律:a 1=
经历时间:t=
由以上解得:t=
此后,B 将受恒力作用,做匀加速直线运动,图线为倾斜的直线
故选:B
【点评】当两者相对运动后,B 将受恒力作用,做匀加速运动,可排除C 、D 选项,A 、B 选项的差别在于恰好相对运动的时刻,就需分别采用隔离法和整体法分别列方程了,也可以采用反证法,看看当F=f时是否相对滑动?所以,要注意总结解题方法
4.如图所示,光滑的水平面上静置质量为M=8kg的平板小车,在小车左端加一个由零逐渐增大的水平堆力F ,一个大小不计、质量为m=2kg的小物块放在小车右端上面,小物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长,重力加速度g 取10m/s,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法中正确的是( )
2
A .当F 增加到4N 时,m 相对M 开始运动
B .当F 增加到20N 时,m 相对M 开始运动
C .当F=10N时,m 对M 有向左的2N 的摩擦力
D .当F=10N时,m 对M 有向左的4N 的摩擦力
【考点】牛顿第二定律;摩擦力的判断与计算.
【分析】通过物块与木板的摩擦力与最大静摩擦力比较,判断是否发生相对滑动.隔离对小物块分析,根据牛顿第二定律求出小物块的加速度的大小,然后对整体分析,根据牛顿第二定律求出整体受到的推力的大小.
对整体分析,根据牛顿第二定律求出整体的加速度,隔离对小物块分析,根据牛顿第二定律求出小物块所受的摩擦力大小.
【解答】解:A 、假设相对静止,对m ,其最大摩擦力f 提供最大的加速度,故f=μmg=ma
2所以:a=μg=0.2×10=2m/s
对整体:F=(M+m)a=(8+2)×2=20N
可知若要m 相对于M 开始运动,则推力满足:F >20N .故AB 错误;
C 、当F=10N时,选择向右为正方向,对整体:
F=(M+m)a ′ 所以:
对m ,受到的摩擦力提供加速度,有:f ′=ma′=2×1=2N
根据牛顿第三定律可知,m 对M 的摩擦力的大小也是2N ,方向向左.故C 正确,D 错误. 故选:C
【点评】解决本题的关键理清物块和木板的运动规律,抓住位移关系,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.
5.如图甲所示,在水平地面上有一长木板B ,其上叠放木块A ,假定木板与地面之间、木块和木板之间的最大静摩擦力都和滑动摩擦力相等.用一水平力F 作用于B ,A ,B 的加速
2度与F 的关系如图乙所示,重力加速度g 取10m/s,则下列说法正确的是( )
A .A 的质量为0.5kg
B .B 的质量为1.5kg
C .B 与地面间的动摩擦因数为0.2
D .A ,B 间的动摩擦因数为0.2
【考点】牛顿第二定律;物体的弹性和弹力.
【专题】牛顿运动定律综合专题.
【分析】对图象进行分析,明确物体的运动状态和加速度的变化情况,再根据牛顿第二定律以及摩擦力公式进行分析,列式求解即可得出对应的质量和动摩擦因数.
【解答】解:由图可知,二者开始时对地静止,当拉力为3N 时开始对地滑动;故B 与地面
2间的最大静摩擦力为3N ;当拉力为9N 时,AB 相对滑动,此时A 的加速度为4m/s;当拉
2力为13N 时,B 的加速度为8m/s;
对A 分析可知,μ1g=4;解得:AB 间的动摩擦因数μ1=0.4;
对B 分析可知,13﹣3﹣μ1m A g=mB ×8
对整体有:9﹣3=(m A +mB )×4
联立解得;m A =0.5kg;m B =1kg;
则由μ2(m A +mB )g=3解得:B 与地面间的动摩擦因数为:μ2=0.2;故AC 正确,BD 错误; 故选:AC .
【点评】本题考查牛顿第二定律及图象的相片综合应用,关键在于明确图象的意义,能根据图象找出最大静摩擦及力和加速度的关系.
6.(2014秋•临沂期末)如图所示,质量为m 1的足够长木板静止在水平面上,其上放一质量为m 2的物块.物块与木板的接触面是光滑的.t=0时刻起,给木块施加一水平恒力F . 分别用a 1、a 2和v 1、v 2表示木板、物块的加速度和速度大小,图中符合运动情况的是( )
A . B . C .
D .
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的图像. 【专题】牛顿运动定律综合专题.
【分析】物块与木板的接触面是光滑的,所以木板一直处于静止,根据牛顿第二定律得出物块加速度以及速度与时间的关系.
【解答】解:A 、木板一定保持静止,加速为0,故A 错误B 错误. C 、物块的加速度a=
,即物块做匀加直线运动,v ﹣t 图象为倾斜的直线,而木板保持静
止,速度一直为0,故C 错误D 正确; 故选:D . 【点评】解决本题的关键知道木块和木板之间运动情况,知道速度时间图线的斜率表示加速度. 7.(2015秋•小店区校级期中)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B 施加一水平拉力F ,则( )
A .当F <2μmg 时,A 、B 相对地面静止 B .当
F=μmg 时,A 的加速度为μg
C .当F >3μmg 时,A 相对B 滑动
D .无论F 为何值,A 的加速度不会超过μg 【考点】牛顿第二定律.
【专题】牛顿运动定律综合专题.
【分析】根据A 、B 之间的最大静摩擦力,隔离对B 分析求出整体的临界加速度,通过牛顿第二定律求出A 、B 不发生相对滑动时的最大拉力.然后通过整体法隔离法逐项分析. 【解答】解:AB 之间的最大静摩擦力为:f max =μm A g=2μmg ,AB 发生滑动的加速度为a=μg ,
B 与地面间的最大静摩擦力为:f ′max =μ(m A +mB )g=μmg ,故拉力F 最小为F :F ﹣f ′max =(m+2m)•a ,所以
F=上,AB 将发生滑动
A 、当 F <2 μmg 时,F <f max ,AB 之间不会发生相对滑动,B 与地面间会发生相对滑动,所以A 、B 都相对地面运动,选项A 错误. B 、当
F=μ
mg
时,故AB 间不会发生相对滑动,由牛顿第二定律有:
a=C 、当
,选项B 正确.
F >3μmg 时,AB 间不会发生相对滑动,选项C 错误.
D 、A 对B 的最大摩擦力为2μmg ,无论F 为何值,A 的加速度为a=μg ,当然加速度更不会超过μg ,选项D 正确. 故选:BD . 【点评】本题考查了摩擦力的计算和牛顿第二定律的综合运用,解决本题的突破口在于通过隔离法和整体法求出A 、B 不发生相对滑动时的最大拉力.
8.(2014•靖边县校级模拟)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( )
A . B . C. D. 【考点】牛顿第二定律.
【专题】压轴题;牛顿运动定律综合专题.
【分析】当F 比较小时,两个物体相对静止,一起加速运动,加速度相同,根据牛顿第二定律得出加速度与时间的关系.当F 比较大时,m 2相对于m 1运动,两者加速度不同,根据牛顿第二定律分别对两个物体研究,得出加速度与时间的关系,再选择图象.
【解答】解:当F 比较小时,两个物体相对静止,加速度相同,根据牛顿第二定律得:
a=
=,a ∝t ;
当F 比较大时,m 2相对于m 1运动,根据牛顿第二定律得: 对m 1:a 1=
,μ、m 1、m 2都一定,则a 1一定.
对m 2:a 2=
==
t ﹣μg ,a 2是t 的线性函数,t 增大,a 2增大.
由于
,则两木板相对滑动后a 2图象大于两者相对静止时图象的斜率.故A 正
确. 故选:A 【点评】本题首先要分两个相对静止和相对运动两种状态分析,其次采用整体法和隔离法研究得到加速度与时间的关系式,再选择图象,是经常采用的思路.
二.填空题(共1小题) 9.(2015秋•成都校级月考)如图所示,木板静止于水平地面上,在其最右端放一可视为质点的木块.已知木块的质量m=1kg,木板的质量M=4kg,长L=2.5m,上表面光滑,下表面
2
与地面之间的动摩擦因数μ=0.2.现用水平恒力F=20N拉木板,g 取10m/s,求: (1)木板的加速度;
(2)要使木块能滑离木板,水平恒力F 作用的最短时间;
(3)如果其他条件不变,假设木板的上表面也粗糙,其上表面与木块之间的动摩擦因数为0.3,欲使木板能从木块的下方抽出,需对木板施加的最小水平拉力是多大?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(4)若木板的长度、木块质量、木板的上表面与木块之间的动摩擦因数、木块与地面间的动摩擦因数都不变,只将水平恒力增加为30N ,则木块滑离木板需要多长时间?
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系. 【专题】牛顿运动定律综合专题. 【分析】(1)根据牛顿第二定律求出木板的加速度.
(2)让木板先做匀加速直线运动,然后做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律,结合位移之和等于板长求出恒力F 作用的最短时间.
(3)根据牛顿第二定律求出木块的最大加速度,隔离对木板分析求出木板的加速度,抓住木板的加速度大于木块的加速度,求出施加的最小水平拉力. (4)应用运动学公式,根据相对加速度求所需时间. 【解答】解:(1)木板受到的摩擦力F f =μ(M+m)g=10N
木板的加速度=2.5m/s
2
(2)设拉力F 作用t 时间后撤去,木板的加速度为
木板先做匀加速运动,后做匀减速运动,且a=﹣a ′ 有at =L
解得:t=1s,即F 作用的最短时间是1s .
(3)设木块的最大加速度为a 木块,木板的最大加速度为a 木板,则
对木板:F 1﹣μ1mg ﹣μ(M+m)g=Ma木板 木板能从木块的下方抽出的条件:a 木板>a 木块
2
解得:F >25N (4)木块的加速度
木板的加速度=4.25m/s
2
木块滑离木板时,两者的位移关系为x 木板﹣x 木块=L 即
带入数据解得:t=2s
2
答:(1)木板的加速度2.5m/s;(2)要使木块能滑离木板,水平恒力F 作用的最短时间1s ;(3)对木板施加的最小水平拉力是25N ;(4)木块滑离木板需要2s 【点评】本题综合考查了牛顿第二定律和运动学公式,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.对于第三问抓住临界情况,结合牛顿第二定律求解.
三.解答题(共10小题) 10.(2014•云南一模)如图所示,质量M=1kg的木块A 静止在水平地面上,在木块的左端放置一个质量m=1kg的铁块B (大小可忽略),铁块与木块间的动摩擦因数μ1=0.3,木块长
2
L=1m,用F=5N的水平恒力作用在铁块上,g 取10m/s.
(1)若水平地面光滑,计算说明两木块间是否会发生相对滑动.
(2)若木块与水平地面间的动摩擦因数μ2=0.1,求铁块运动到木块右端的时间.
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系;摩擦力的判断与计算. 【专题】牛顿运动定律综合专题. 【分析】(1)假设不发生相对滑动,通过整体隔离法求出A 、B 之间的摩擦力,与最大静摩擦力比较,判断是否发生相对滑动.
(2)根据牛顿第二定律分别求出A 、B 的加速度,结合位移之差等于木块的长度求出运动的时间. 【解答】解:(1)A 、B 之间的最大静摩擦力为:f m >μmg=0.3×10N=3N. 假设A 、B 之间不发生相对滑动,则对AB 整体分析得:F=(M+m)a 对A ,f AB =Ma
代入数据解得:f AB =2.5N.
因为f AB <f m ,故A 、B 之间不发生相对滑动.
(2)对B ,根据牛顿第二定律得:F ﹣μ1mg=maB , 对A ,根据牛顿第二定律得:μ1mg ﹣μ2(m+M)g=MaA 根据题意有:x B ﹣x A
=L
,,
联立解得:. 答:(1)A 、B 之间不发生相对滑动; (2)铁块运动到木块右端的时间为.
【点评】本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁,抓住A 、B 的位移关系,结合A 、B 的加速度,运用运动学公式的进行求解. 11.(2014秋•泉州校级期中)如图所示,在光滑的水平地面上有一个长为L ,质量为M=4Kg的木板A ,在木板的左端有一个质量为m=2Kg的小物体B ,A 、B 之间的动摩擦因数为μ=0.2,当对B 施加水平向右的力F 作用时(设A 、B 间的最大静摩擦力大小与滑动摩擦力大小相等),
(1)若F=5N,则A 、B 加速度分别为多大? (2)若F=10N,则A 、B 加速度分别为多大?
(3)在(2)的条件下,若力F 作用时间t=3s,B 刚好到达木板A 的右端,则木板长L 应为多少?
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
【专题】传送带专题.
【分析】分析物体受力情况,根据牛顿第二定律列式求解; 根据AB 位移之差为木板长度,可求解 【解答】解:(1)分析物体受力,根据牛顿第二定律可得:
A :μmg=MaAmax
对AB :F=(M+m)a AB 故得:a Amax =1m/s>a AB =所以:a A1=aB1=
2
(2)对B :由牛顿第二定律: F ﹣f=maB2
N B =mg,f=μN B 可得:a B2=3m/s>a AB =
2
2
2
a A2=1m/s,故a B2=3m/s
(3)F 作用3s ,A 、B 、发生的位移分别为:s A 和s B s A
=
,
,
s A ﹣s B =L
代入数据,解得:L=9m
答:(1)若F=5N,则A 、B 加速度均为
2
;
2
(2)若F=10N,则A 加速度为1m/s,B 的加速度为3m/s
(3)在(2)的条件下,若力F 作用时间t=3s,B 刚好到达木板A 的右端,则木板长L 应为9m
【点评】本题考查牛顿第二定律和运动学公式的基本应用,关键分析物体受力情况,难度不大
12.(2013秋•无极县校级月考)如图示,在光滑的水平面上静止放有一质量M=4kg的长木板,现有一质量为m=1kg的小物块(视为质点)以v 0=10m/s的初速度从木板的左端滑上木板,已知物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4,要使物块不能从木板上滑下,求木板的长度至少为多少?
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系. 【专题】牛顿运动定律综合专题. 【分析】滑块最终不会从木板上掉下的临界情况是滑块滑到最右端时,滑块与木板具有相同速度,根据动量守恒定律求出共同速度,再根据能量守恒定律求出木板的最小长度.
【解答】解:根据动量守恒定律得:mv 0=(M+m)v 解得:
根据能量守恒定律得:
.
而f=μmg
代入数据解得:L=10m.
答:木板的长度至少为10m .
【点评】本题综合运用了动量守恒定律和能量守恒定律,知道该问题的临界情况,以及知道摩擦产生的热量Q=f△s=fL. 13.(2014•复兴区校级一模)一质量为500kg 的木箱放于质量为2000kg 的平板车的后部,木箱到驾驶室的距离L=1.6m,已知木箱与平板车间的动摩擦因数u=0.484,平板车运动过程中所受的阻力是车和箱总重的0.2倍,平板车以V o=22m/s的恒定速率行驶,突然驾驶员刹车,使车做匀减速运动,为让木箱不撞击驾驶室,g 取10,试求: (1)从刹车开始到平板车完全停止至少要经过多长时间? (2)驾驶员刹车时的制动力不能超过多少?
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与位移的关系. 【专题】牛顿运动定律综合专题. 【分析】(1)从刹车开始到平板车完全停止运动过程,平板车和箱子都做匀减速运动,由牛顿第二定律求出箱子的加速度大小.由运动学公示求出车子的加速度大小.为让木箱恰好不撞击驾驶室,箱子与车子的位移之差恰好等于L ,联立求解时间t . (2)对车子进行研究,由牛顿第二定律求解刹车时的制动力. 【解答】解:(1)从刹车开始到平板车完全停止,至少要经过的时间为t ,此时,平板车刹
车的加速度大小为a 车,木箱的加速度大小为a 箱,对木箱,则有:μm 木箱g=m木箱a 箱
2
可得:a 箱=μg=4.84m/s,
恰好不相撞时应满足:=L,
2
又v 0=22m/s,L=1.6m,可得a=5m/s, 那么t ═4.4s .
(2)刹车时刻动力最大为F ,
则 F ﹣μm 木箱g+0.2(m 木箱+m车)g=m车a , 可得F=7420N. 答:
(1)从刹车开始到平板车完全停止至少要经过4.4s 的时间. (2)驾驶员刹车时的制动力不能超过7420N . 【点评】本题运用牛顿第二定律和运动学结合处理动力学问题,挖掘隐含的临界条件是关键:两者位移之差等于L . 14.(2013•江苏)如图所示,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯性演示实验.若砝码和纸板的质量分别为m 1和m 2,各接触面间的动摩擦因数均为μ.重力加速度为g . (1)当纸板相对砝码运动时,求纸板所受摩擦力的大小; (2)要使纸板相对砝码运动,求所需拉力的大小;
2
(3)本实验中,m 1=0.5kg,m 2=0.1kg,μ=0.2,砝码与纸板左端的距离d=0.1m,取g=10m/s.若砝码移动的距离超过l=0.002m,人眼就能感知.为确保实验成功,纸板所需的拉力至少多大?
【考点】滑动摩擦力.
【专题】压轴题;摩擦力专题.
【分析】利用隔离法分别对砝码和纸板进行受力分析,列运动方程,按纸板抽出前后运动距离的不同列式联立求解.
【解答】解:(1)当纸板相对砝码运动时,砝码和纸板之间的摩擦力:f 1=μm 1g 桌面对纸板的摩擦力:f 2=μ(m 1+m2)g
纸板所受摩擦力的大小:f=f1+f2=μ(2m 1+m2)g
(2)当纸板相对砝码运动时,设砝码的加速度为a 1,纸板的加速度为a 2,则有: f 1=m1a 1 得:
F ﹣f 1﹣f 2=m2a 2
发生相对运动需要纸板的加速度大于砝码的加速度,即:a 2>a 1
所以:F=f1+f2+m2a 2>f 1+f2+m2a 1=μm 1g+μ(m 1+m2)g+μm 2g=2μ(m 1+m2)g 即:F >2μ(m 1+m2)g
(3)纸板抽出前,砝码运动的距离
,纸板运动的距离
,
纸板抽出后,砝码在桌面上运动的距离
由题意知a 1=a3,a 1t 1=a3t 2,解得
,l=x1+x2,
代入数据联立得:F=22.4N 答:(1)纸板所受摩擦力的大小为μ(2m 1+m2)g ; (2)所需拉力的大小F >2μ(m 1+m2)g ; (3)纸板所需的拉力至少22.4N .
【点评】这是2013年江苏高考题,考查了连接体的运动,应用隔离法分别受力分析,列运动方程,难度较大.
15.如图所示,薄板A 长L=5m,其质量M=5kg,放在水平桌面上,板右端与桌边相齐.在A 上距右端s=3m处放一物体B (可看成质点),其质量m=2kg.已知A 、B 间动摩擦因数μ1=0.1,A 与桌面间和B 与桌面间的动摩擦因数均为μ2=0.2,原来系统静止.现在在板的右端施加一大小一定的水平力F 持续作用在A 上直到将A 从B 下抽出才撤去,且使B 最后停于桌的右边缘.求: (1)B 运动的时间. (2)力F 的大小.
【考点】牛顿第二定律;加速度. 【专题】牛顿运动定律综合专题.
【分析】根据牛顿第二定律求出物体B 与A 发生相对滑动时的加速度,再对A 运用牛顿第二定律,结合运动学公式求出将A 从B 下抽出B 运动的时间和使B 停在桌右边缘拉力F 的大小.
【解答】解析=:(1)对于B ,在未离开A 时,根据牛顿第二定律得
加速度为:a B1=
=1 m/s
2
设经过时间t 1后B 离开A ,根据牛顿第二定律得 离开A 后B 的加速度为:a B2=﹣
=﹣2 m/s
2
设物体B 离开A 时的速度为v B ,根据运动学公式有 v B =aB1t 1 ,a B1t 1+代入数据解得t 1=2 s,t 2=
2
=s,
=1 s,
所以B 运动的时间是:t=t1+t2=3 s.
(2)设A 的加速度为a A ,则根据相对运动的位移关系得
a A t 1﹣a B1t 1=L﹣s 解得:a A =2 m/s,
2
2
2
由牛顿第二定律得F ﹣μ1mg ﹣μ2(m+M)g=MaA , 代入数据得:F=26 N. 答:(1)B 运动的时间是 3 s (2)力F 的大小是26 N. 【点评】解决本题的关键能够正确地进行受力分析,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解. 16.(2010•乾安县校级三模)如图所示,在足够长的光滑水平面上,放置一长为L=1m、质量为m 1=0.5kg的木板A ,一质量为m 2=1kg的小物体B 以初速度υ0=4m/s滑上A 的上表面,
2
A 与B 之间的动摩擦因数为μ=0.2,g=10m/s;
(1)当B 刚从A 上滑落时,A 、B 的速度分别是多大?
(2)为使B 不从木板A 的右端滑落,当B 滑上A 时,在A 的右端始终施加一个水平向右的恒力F ,求F 的大小应满足的条件.
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系. 【专题】牛顿运动定律综合专题. 【分析】(1)物块B 做匀减速直线运动,木板做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律求出A 、B 的加速度大小,根据两者的位移之差等于木板的长度求出运动的时间,从而根据运动学公式求出A 、B 的速度大小.
(2)为使B 不从木板A 的右端滑落,临界情况是B 滑到A 的右端时,两者具有相同的速度,根据运动学公式抓住位移之差等于木板长度,且两者的速度相等,求出A 的加速度,从而根据牛顿第二定律求出拉力的最小值. 【解答】解:(1)假设B 刚从A 上滑落时,A 、B 的速度分别为v 1、v 2,
A 的加速度B 的加速由位移关系有
代入数值解得:t=1s或.
当t=1s时v 1=a1t=4m/s v 2=v0﹣a 2t=2m/s v 1>v 2不合题意舍去
∴
答:当B 刚从A 上滑落时,A 、B 的速度分别是
、
.
(2)当B 经过时间t 运动至A 的最右端时,若A 、B 具有共同速度v ,则此时所施加的恒力F 有最小值.此过程中A 做匀加速运动的位移s=B 做匀减速运动的位移A 、B 的加速度分别为
①
②
③
④
又v=v0﹣a 2t ⑤
联立①~⑤,代入数据解得v=3m/s t=0.5s
以A 为研究对象,根据牛顿第二定律有F min +μm 2g=m1a 1 解得F min =1N 故F ≥1N
答:F 的大小应满足的条件F ≥1N .
【点评】本题过程较复杂,关键理清A 、B 的运动情况,综合运用牛顿第二定律和运动学公式联合求解. 17.(2014秋•渝中区校级期中)如图所示,光滑水平面上静止放着长L=1m,质量为M=3kg的木块,一个质量为m=1kg的小物体(可看作质点)放在木板的最右端,m 和M 之间的动
2
摩擦因数μ=0.1,今对木板施加一水平向右的拉力F ,(g 取10m/s) (1)为使物体与木板不发生滑动,F 不能超过多少?
(2)如果拉力F=10N恒定不变,求小物体离开木板时的速度大小.
【考点】牛顿第二定律;加速度. 【专题】牛顿运动定律综合专题. 【分析】(1)隔离对m 分析,求出m 的最大加速度,从而根据牛顿第二定律,对整体分析,求出最大拉力的大小.
(2)根据牛顿第二定律分别求出M 和m 的加速度,抓住位移之差等于M 的长度求出运动的时间,从而根据速度时间公式求出小物体离开木板的速度大小. 【解答】解:(1)物体与木板不发生滑动,则木板和物体有共同加速度,由牛顿第二定律得: F=(M+m)a
小物体的加速度由木块对它的静摩擦力提供,则有: f=ma≤μmg
解得:F ≤μ(M+m)g=4N
(2)小物体的加速度
木板的加速度
物体滑过木板所用时间为t ,由位移关系得:解得t=1s.
物体离开木板时的速度v 1=a1t=1m/s 答:(1)为使物体与木板不发生滑动,F 不能超过4N . (2)小物体离开木板时的速度大小为1m/s.
【点评】解决本题的关键能够正确地受力分析,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.
18.(2011秋•潍坊期末)如图所示,长为L=2m、质量为M=8kg的木板,放在水平地面上,木板向右运动的速度v=6m/s时,在木板前端轻放一个大小不计,质量为m=2kg的小物块.木
2板与地面、物块与木板间的动摩擦因数均为μ=0.2,g=10m/s,求:
(1)物块及木板的加速度;
(2)物块滑离木板时的速度.
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
【专题】牛顿运动定律综合专题.
【分析】对物块及木板受力分析可求得加速度;
物块相对木板运动距离为L ,由运动学公式可求解.
【解答】解:(1)物块与木板间的摩擦作用使得物块与木板一起运动
2加速度a m =μg=2m/s
木板的加速度设为a M ,则:μmg+μ(m+M)g=MaM
2解得:a M =3m/s
(2)木块离开木板的条件是,两者的相对位移至少是L ,
设物块经ts 从木板上滑落,则 L=v0t ﹣代入数据,解得:t=0.4s或t=2s(舍去) ﹣
故滑离时物块的速度:v=am t=2×0.4=0.8m/s
22答:(1)物块的加速度为2m/s,木板的加速度为3m/s;
(2)物块滑离木板时的速度为0.8m/s.
【点评】本题关键对物块及木板受力分析,由牛顿第二定律和运动学公式求解,基础题.
19.(2011•中山市校级二模)质量M=3kg的长木板放在光滑的水平面上,在水平恒力F=11N作用下由静止开始向右运动,如图所示,当速度达到lm/s时,将质量m=4kg的物块轻轻放
2到木板的右端,已知物块与木板间动摩擦因数μ=0.2,取g=10m/s.求:
(1)物体经多少时间与木板保持相对静止?
(2)在这一时间内,物块在木板上滑行的距离多大?
(3)物块与木板相对静止后,物块受到的摩擦力多大?
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
【专题】牛顿运动定律综合专题.
【分析】(1)分别对物块和木板受力分析,根据牛顿第二定律求出加速度,然后根据物块与木板达到相对静止时具有相同的速度,求出时间.
(2)作图找出位物块和木板之间的移差就是物块在木板上滑行的距离.
【解答】解:(1)物块放到木板上到它们达到相对静止,水平方向上只受滑动摩擦力f=μmg=8N.由f=ma1得:
a 1===2m/s
在这一时间内,设木板的加速度为a 2,则:
[键入文字]
2
F ﹣f=ma2
a 2===1m/S
22木板向右做v 0=1m/s,a 2=1m/s的匀加速运动,物块与木板达到相对静止即具有相同的速度
所需时间为t .则有:
a 1t=v0+a2t
t=
联立并代入数据得:t=ls.
(2)在1s 内,物块相对木板向后滑行如图所示. 设滑行距离为△s ,则:
△s=s2﹣s 1=(v 0t+a 2t )﹣a 1t
代入数据得:△s=0.5m.
(3)物块与木板相对静止后,它们不仅速度相等,而且加速度也相等.其共同加速度为a ,则对m 与M 组成的整体根据牛顿第二定律有:
F=(M+m)a
隔离物块分析可知,使物块产生加速度a 的作用力是木板对它的静摩擦力,则f 静=ma 解得:f 静= 22
代入数据得:f 静=6.3N
答:(1)物体经1s 与木板保持相对静止.
(2)在这一时间内,物块在木板上滑行的距离为0.5m .
(3)物块与木板相对静止后,物块受到的摩擦力为6.3N .
【点评】本题的难度在于要正确分析物体之间的相对运动,把每个物体的运动、受力情况分析清楚,从而正确判断物体间相对运动经历的时间.
[键入文字]