高中物理人教专题19 板块模型（解析版）.docx

2023届高中物理一轮复****多维度导学与分层专练
专题19 板块模型
导练目标
导练内容
目标1
无外力板块模型
目标2
有外力板块模型
【知识导学与典例导练】
滑块—木块模型的解题策略
运动状态
板块速度不相等
板块速度相等瞬间
板块共速运动
处理方法
隔离法
假设法
整体法
具体步骤
对滑块和木板进行隔离分析，弄清每个物体的受体情况与运动过程
假设两物体间无相对滑动，先用整体法算出一起运动的加速度，再用隔离法算出其中一个物体“所需要”的摩擦力Ff；比较Ff与最大静摩擦力Ffm的关系，若Ff>Ffm，则发生相对滑动
将滑块和木板看成一个整体，对整体进行受力分析和运动过程分析
临界条件
①两者速度达到相等的瞬间，摩擦力可能发生突变
②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，二者共速是滑块滑离木板的临界条件
相关知识
运动学公式、牛顿运动定律、动能定理、功能关系等
无外力板块模型
【例1】如图甲所示，小车B紧靠平台边缘静止在光滑水平面上，物体A（可视为质点）以初速度从光滑的平台水平滑到与平台等高的小车上，物体和小车的图像如图乙所示，取重力加速度，则以下说法正确的是（　　）
A．物体A与小车B间的动摩擦因数为0.3
B．物体A与小车B的质量之比为1∶2
C．小车B的最小长度为
D．如果仅增大物体A的质量，物体A有可能冲出去
【答案】AC
【详解】A．物体A滑上小车B后做匀减速直线运动，对物体分析有由图像可得联立解得所以A正确；
B．对小车B分析有由图像可得联立解得所以B错误；
C．小车B的最小长度为物体A在小车B上的最大相对滑动位移，则有
所以C正确；
D．如果仅增大物体A的质量，物体A的加速度保持不变，但是小车B加速度增大，所以两者达到共速的时间减小了，则物体A在小车B上的相对滑动位移减小，所以物体A不可能冲出去，则D错误；故选AC。
【例2】如图甲所示，上表面粗糙的平板小车静止于光滑水平面上。时，小车以速度向右运动，将小滑块无初速度地放置于小车的右端，最终小滑块恰好没有滑出小车。如图乙所示为小滑块与小车运动的图像，图中均为已知量，重力加速度大小取g。由此可求得（　　）
A．小车的长度
B．小滑块的质量
C．小车在匀减速运动过程中的加速度
D．小滑块与小车之间的动摩擦因数
【答案】ACD
【详解】A．最终小滑块恰好没有滑出小车，由图像可求出小车的长度故A正确；
B．根据图像可以求出小车做匀减速直线运动的加速度以及小滑块做匀加速直线运动的加速度。无法求出小滑块的质量，故B错误；
C．根据图像可知小车做匀减速直线运动的加速度大小，即故C正确；
D．对小滑块，由图像可知小滑块做匀加速直线运动的加速度大小，即再由牛顿第二定律得
联立解得小滑块与小车之间的动摩擦因数故D正确。故选ACD。
有外力板块模型
【例3】如图所示，质量为M、长为L的木板置于光滑的水平面上，一质量为m的滑块放置在木板左端，滑块与木板间滑动摩擦力大小为，用水平的恒定拉力F作用于滑块，当滑块运动到木板右端时，木板在地面上移动的距离为s，滑块速度为，木板速度为，下列结论中正确的是（　　）
A．上述过程中，F做功大小为
B．其他条件不变的情况下，F越大，滑块到达右端所用时间越长
C．其他条件不变的情况下，M越大，s越小
D．其他条件不变的情况下，越大，滑块与木板间产生的热量越多
【答案】CD
【详解】A．由功能关系可知拉力F做功除了增加两物体的动能外，还有系统摩擦产生了热量，故A错误；
B．由于滑块和木板都是做初速度为零的匀加速运动，木板的加速度由滑块对它的摩擦力提供，在其它条件不变的情况下增大F，木板受到的摩擦力大小不变，因此木板的运动情况不变，滑块和木板的相对位移还是L，但增大F后滑块的加速度增大，离开木板的时间就越短，故B错误；
C．由于木板受到的摩擦力大小不变，因此当M越大时木板的加速度越小，而滑块的加速度不变，相对位移仍是L，滑块在木板上的运动时间越短，所以木板运动的位移越小，故C正确；
D．系统产生的热量等于摩擦力和相对位移的乘积，相对位移不变化，因此摩擦力越大，产生的热量越多，故D正确。故选CD。
【例4】如图甲所示，质量的足够长的木板静止在光滑水平面上，质量的小物块静止在木板的右端。现对木板施加一水平向右的拉力，小物块与木板运动的速度图像如图乙所示，取。下列说法正确的是（　　）
A．水平拉力为
B．小物块与长木板间的动摩擦因数为
C．在时间内，水平拉力做的功为
D．在时间内，木板克服摩擦力所做的功为
【答案】D
【详解】B．设小