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高中物理编辑
广州市2019年高中物理力学竞赛辅导资料专题02牛顿力学中的板块模型——提高篇(含解析).doc
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  • 资源类别试题
    资源子类精题分解
  • 教材版本不限
    所属学科高中物理
  • 适用年级高一年级
    适用地区全国通用
  • 文件大小1419 K
    上传用户goldfisher
  • 更新时间2019/10/10 14:20:02
    下载统计今日0 总计19
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资源简介
专题02 牛顿力学中的板块模型——提高篇
【分析思路】
【方法技巧】
说明:本专题分牛顿力学中的板块模型(一)和牛顿力学中的板块模型(二),这是专题(二)
(二)水平面上的板块模型
22.如图17所示,一长L=2 m、质量M=4 kg的薄木板(厚度不计)静止在粗糙的水平台面上,其右端距平台边缘l=5 m,木板的正中央放有一质量为m=1 kg的物块(可视为质点),已知木板与平台、物块与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.4.现对木板施加一水平向右的恒力F,其大小为48 N,g取10 m/s2,试求:
图17
(1)F作用了1.2 s时,木板的右端离平台边缘的距离;
(2)要使物块最终不能从平台上滑出去,则物块与平台间的动摩擦因数μ2应满足的条件.
  【答案】(1)0.64 m (2)μ2≥0.2
【解析】(1)假设开始时物块与木板会相对滑动,由牛顿第二定律:
对木板:Fμ1(Mm)gμ1mgMa1,解得a1=6 m/s2
对物块:μ1mgma2,解得a2=4 m/s2,故假设成立
F作用t时间后,物块恰好从木板左端滑离,则
a1t2a2t2,解得t=1 s
在此过程:木板位移x1a1t2=3 m,末速度v1a1t=6 m/s
物块位移x2a2t2=2 m,末速度v2a2t=4 m/ s
在物块从木板上滑落后的t0=0.2 s内,由牛顿第二定律:对木板:Fμ1MgMa1′,
解得a1′=8 m/s2
木板发生的位移x1′=v1t0a1t=1.36 m
此时木板右端距平台边缘Δxlx1x1′=0.64 m
(2)物块滑至平台后,做匀减速直线运动,由牛顿第二定律:对物块:μ2mgma 2′,
解得a2′=μ2g
若物块在平台上速度减为0,则通过的位移x2′=
要使物块最终不会从平台上掉下去需满足lx2x2′联立解得μ2≥0.2.
23如图,上表面光滑、下表面粗糙的木板放置于水平地面上,可视为质点的滑块静止放在木板的上表面。t=0时刻,给木板一个水平向右的初速度v0,同时对木板施加一个水平向左的恒力F,经一段时间,滑块从木板上掉下来。
已知木板质量M=3kg,高h=0.2m,与地面间的动摩擦因数µ=0.2;滑块质量m=0.5kg,初始位置距木板左端L1=0.46m,距木板右端L2=0.14m;初速度v0=2m/s,恒力F=8N,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)滑块从离开木板开始到落至地面所用时间;
(2)滑块离开木板时,木板的速度大小;
(3)从t=0时刻开始到滑块落到地面的过程中,摩擦力对木板做的功。

L1
L2
F
v0

【解析】(1)设滑块从离开木板开始到落到地面所用时间为t0,以地面为参考系,滑块离开木板后做自由落体运动,根据运动学公式知   1
 2
(2)以木板为研究对象,向右做匀减速直线运动,由牛顿第二定律  3
a1=5m/s2,则木板减速到零所经历的时间 ,
所经过的位移 4
由于s1L1=0.46m,表明这时滑块仍然停留在木板上     5
此后木板开始向左做匀加速直线运动,摩擦力的方向改变,
由牛顿第二定律
                  6
a2= m/s2
滑块离开木板时,木板向左的位移    7
该过程根据运动学公式                     8 
t2=1.8s
滑块滑离瞬间木板的速度            9
(3)滑块离开木板后,木板所受地面的支持力及摩擦力随之改变,由牛顿第二定律
10 a3= m/s2
故木板在 这段时间的位移为    11
整个过程摩擦力对木板做的功为  12
13
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