2024-2025學(xué)年高中物理重難強(qiáng)化訓(xùn)練五滑塊-木板模型和傳送帶模型含解析教科版必修1

PAGE6-重難強(qiáng)化訓(xùn)練(五)滑塊—木板模型和傳送帶模型(老師用書(shū)獨(dú)具)(時(shí)間：40分鐘分值：90分)一、選擇題(本題共9小題，每小題6分，共54分.1～4為單選，5～9為多選)1．如圖所示，質(zhì)量為m1的足夠長(zhǎng)木板靜止在水平面上，其上放一質(zhì)量為m2的物塊．物塊與木板的接觸面是光滑的．從t＝0時(shí)刻起，給物塊施加一水平恒力F.分別用a1、a2和v1、v2表示木板、物塊的加速度和速度大小，下列圖像符合運(yùn)動(dòng)狀況的是()D[由于物塊與木板的接觸面光滑，所以物塊m2做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．而木板所受合外力為零，仍靜止不動(dòng)．故選項(xiàng)D正確．]2．如圖所示，物塊從傳送帶的頂端由靜止起先下滑，當(dāng)傳送帶靜止時(shí)，物塊從A到B所用時(shí)間為T(mén)1，當(dāng)皮帶順時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊從A到B所用時(shí)間為T(mén)2，下列說(shuō)法正確的是()A．T1＝T2 B．T1>T2C．T1<T2 D．無(wú)法確定A[皮帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊所受的滑動(dòng)摩擦力不變，合外力不變，即物體的加速度沒(méi)發(fā)生改變，所以物塊從A到B用時(shí)不變，選項(xiàng)A正確．]3．如圖所示，足夠長(zhǎng)的水平傳送帶以v0＝2m/s的速率順時(shí)針勻速運(yùn)行．t＝0時(shí)，在最左端輕放一個(gè)小滑塊，t＝2s時(shí)，傳送帶突然制動(dòng)停下．已知滑塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.2，取g＝10m/s2.下列關(guān)于滑塊相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)的v-t圖像正確的是()B[剛被放在傳送帶上時(shí)，滑塊受到滑動(dòng)摩擦力作用做勻加速運(yùn)動(dòng)，a＝μg＝2m/s2，滑塊運(yùn)動(dòng)到與傳送帶速度相同須要的時(shí)間t1＝eq\f(v0,a)＝1s，然后隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2＝t－t1＝1s，當(dāng)傳送帶突然制動(dòng)停下時(shí)，滑塊在傳送帶摩擦力作用下做勻減速運(yùn)動(dòng)直到靜止，a′＝－a＝－2m/s2，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t3＝eq\f(Δv,a′)＝eq\f(0－2,－2)s＝1s，選項(xiàng)B正確．]4．如圖所示，水平傳送帶A、B兩端相距x＝3.5m，工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1.工件滑上A端時(shí)速度vA＝4m/s，達(dá)到B端的瞬時(shí)速度設(shè)為vB，則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．若傳送帶不動(dòng)，則vB＝3m/sB．若傳送帶逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，vB肯定等于3m/sC．若傳送帶順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，vB肯定等于3m/sD．若傳送帶順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，vB可能等于3m/sC[若傳送帶不動(dòng)或逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體相對(duì)傳送帶向右運(yùn)動(dòng)，受到的摩擦力向左，物體做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度a＝eq\f(μmg,m)＝μg＝1m/s2，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度vB，由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律知veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)＝－2ax解得vB＝3m/s；故選項(xiàng)A、B正確；若傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)v帶<vA時(shí)，物體受的摩擦力向左，物體做a＝1m/s2的勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)vB肯定也等于3m/s；若v帶>vA時(shí)，物體受到的摩擦力向右，物體做a＝1m/s2的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)vB>4m/s；故選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．]5．如圖所示，一水平方向足夠長(zhǎng)的傳送帶以恒定的速率v1沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，把一質(zhì)量為m的物體無(wú)初速度地輕放在左端，物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是()A．物體始終受到摩擦力作用，大小為μmgB．物體最終的速度為v1C．起先階段物體做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D．物體在勻速階段受到的靜摩擦力向右BC[在物體加速過(guò)程中，所受的摩擦力Ff＝μmg，加速度a＝μg，當(dāng)速度達(dá)到v1時(shí)，物體與傳送帶一起做勻速運(yùn)動(dòng)，所受的摩擦力為0，故B、C正確，A、D錯(cuò)誤．]6．如圖所示，由相同材料做成的A、B兩物體放在長(zhǎng)木板上，隨長(zhǎng)木板一起以速度v向右做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，它們的質(zhì)量分別為mA和mB，且mA>mB.某時(shí)刻木板停止運(yùn)動(dòng)，設(shè)木板足夠長(zhǎng)，下列說(shuō)法中正確的是()A．若木板光滑，由于A(yíng)的慣性較大，A、B間的距離將增大B．若木板粗糙，由于B的慣性較小，A、B間的距離將減小C．若木板光滑，A、B間距離保持不變D．若木板粗糙，A、B間距離保持不變CD[若木板光滑，A、B的加速度為零，兩者將以相同的速度v向右做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，間距保持不變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確；若木板粗糙，由牛頓其次定律知a＝eq\f(μmg,m)＝μg，兩者加速度a相同，間距仍保持不變，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確．]7．如圖所示，一足夠長(zhǎng)的水平傳送帶以恒定的速度向右傳動(dòng)．將一物體輕輕放在傳送帶的左端，以v、a、x、f表示物體速度大小、加速度大小、位移大小和所受摩擦力的大?。铝羞x項(xiàng)正確的是()AB[在物體加速過(guò)程中，加速度a＝μg，物體做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到共同速度時(shí)，不再受摩擦力，a＝0；物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A、B正確．]8．如圖甲所示，傾角為θ的足夠長(zhǎng)的傳送帶以恒定的速率v0沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)．t＝0時(shí)將質(zhì)量m＝1kg的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶上，物體相對(duì)地面的v-t圖像如圖乙所示．設(shè)沿傳送帶向下為正方向，取重力加速度g＝10m/s2.則()甲乙A．傳送帶的速率v0＝10m/sB．傳送帶的傾角θ＝30°C．物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5D．1.0～2.0s物體不受摩擦力AC[當(dāng)傳送帶速度v0大于物體速度時(shí)，物體受到的摩擦力向下，由牛頓其次定律得加速度a1＝gsinθ＋μgcosθ，向下加速；當(dāng)傳送帶速度v0小于物體速度時(shí)，物體受到的摩擦力向上，加速度a2＝gsinθ－μgcosθ；由圖知當(dāng)v＝10m/s時(shí)是a發(fā)生改變時(shí)，即此時(shí)v物＝v0＝10m/s，故選項(xiàng)A正確；由圖知a1＝eq\f(Δv,Δt)＝10m/s2，a2＝eq\f(Δv,Δt)＝2m/s，分別代入上面兩式得μ＝0.5，θ＝37°，故選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確．]9．如圖所示，A、B兩物塊的質(zhì)量分別為2m和m，靜止疊放在水平地面上．A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(1,2)μ.最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g.現(xiàn)對(duì)A施加一水平拉力F，則()A．當(dāng)F<2μmg時(shí)，A、B都相對(duì)地面靜止B．當(dāng)F＝eq\f(5,2)μmg時(shí)，A的加速度為eq\f(1,3)μgC．當(dāng)F>3μmg時(shí)，A相對(duì)B滑動(dòng)D．無(wú)論F為何值，B的加速度不會(huì)超過(guò)eq\f(1,2)μgBCD[A、B間的最大靜摩擦力為2μmg，B和地面之間的最大靜摩擦力為eq\f(3,2)μmg，對(duì)A、B整體，只要F>eq\f(3,2)μmg，整體就會(huì)運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)A對(duì)B的摩擦力為最大靜摩擦力時(shí)，A、B將要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，故A、B一起運(yùn)動(dòng)的加速度的最大值滿(mǎn)意2μmg－eq\f(3,2)μmg＝mamax，B運(yùn)動(dòng)的最大加速度amax＝eq\f(1,2)μg，選項(xiàng)D正確；對(duì)A、B整體，有F－eq\f(3,2)μmg＝3mamax，則F>3μmg時(shí)兩者會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確；當(dāng)F＝eq\f(5,2)μmg時(shí)，兩者相對(duì)靜止，一起滑動(dòng)，加速度滿(mǎn)意F－eq\f(3,2)μmg＝3ma，解得a＝eq\f(1,3)μg，選項(xiàng)B正確．]二、非選擇題(本題共3小題，共36分)10．(12分)如圖所示，一質(zhì)量為mB＝2kg的木板B靜止在光滑的水平面上，其右端上表面緊靠一固定斜面軌道的底端(斜面底端與木板B右端的上表面之間有一段小圓弧平滑連接)，軌道與水平面的夾角θ＝37°，一質(zhì)量也為mA＝2kg的物塊A由斜面軌道上距軌道底端x0＝8m處由靜止釋放，物塊A剛好沒(méi)有從木板B的左端滑出，已知物塊A與斜面軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1＝0.25，與木板B上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2＝0.2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2，物塊A可看作質(zhì)點(diǎn)．(1)物塊A剛滑上木板B時(shí)的速度為多大？(2)物塊A從剛滑上木板B到相對(duì)木板B靜止共經(jīng)驗(yàn)了多長(zhǎng)時(shí)間？木板B有多長(zhǎng)？[解析](1)設(shè)物塊A沿斜面下滑的加速度為a1，則mAgsinθ－μ1mAgcosθ＝mAa1解得a1＝4m/s2物塊A滑到木板B上時(shí)的速度為v1＝eq\r(2a1x0)＝eq\r(2×4×8)m/s＝8m/s.(2)物塊A在木板B上滑動(dòng)時(shí)，它們?cè)谒椒较蛏系氖芰Υ笮∠嗟?，質(zhì)量也相等，故它們的加速度大小相等，數(shù)值為a2＝eq\f(μ2mAg,mA)＝μ2g＝2m/s2設(shè)木板B的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，二者相對(duì)靜止時(shí)經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間為t2，最終的共同速度為v2，在達(dá)到共同速度時(shí)，木板B滑行的距離為x，利用位移關(guān)系得v1t2－eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,2)＝L對(duì)物塊A有v2＝v1－a2t2veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)＝－2a2(x＋L)對(duì)木板B有veq\o\al(2,2)＝2a2x聯(lián)立解得相對(duì)滑行時(shí)間和木板B的長(zhǎng)度分別為t2＝2s，L＝8m.[答案](1)8m/s(2)2s8m11．(12分)質(zhì)量為2kg的木板B靜止在水平面上，可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊A從木板的左側(cè)沿木板上表面水平?jīng)_上木板，如圖甲所示．A和B經(jīng)過(guò)1s達(dá)到同一速度，之后共同減速直至靜止，A和B的v-t圖像如圖乙所示，重力加速度取g＝10m/s2，求：甲乙(1)A與B上表面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1；(2)B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2；(3)A的質(zhì)量．[解析](1)由題圖乙可知，A在0～1s內(nèi)的加速度a1＝eq\f(v1－v0,t1)＝－2m/s2對(duì)A由牛頓其次定律得－μ1mg＝ma1解得μ1＝0.2.(2)由題圖乙知，A、B在1～3s內(nèi)的加速度a3＝eq\f(v2－v1,t2)＝－1m/s2，對(duì)A、B整體，由牛頓其次定律得－μ2(M＋m)g＝(M＋m)a3解得μ2＝0.1.(3)由題圖乙可知B在0～1s內(nèi)的加速度a2＝eq\f(v1,t1)＝2m/s2對(duì)B由牛頓其次定律得μ1mg－μ2(M＋m)g＝Ma2代入數(shù)據(jù)解得m＝6kg.[答案](1)0.2(2)0.1(3)6kg12．(12分)如圖為火車(chē)站運(yùn)用的傳送帶示意圖，繃緊的傳送帶水平部分長(zhǎng)度L＝4m，并以v0＝1m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng)．現(xiàn)將一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的旅行包無(wú)初速度地輕放在傳送帶的左端，已知旅行包與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，g取10m/s2.(1)求旅行包經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)傳送帶的右端；(2)若要旅行包從左端運(yùn)動(dòng)到右端所用時(shí)間最短，傳送帶速度的大小應(yīng)滿(mǎn)意什么條件？[解析](1)旅行包無(wú)初速度地輕放在傳送帶的左端，先在滑動(dòng)摩擦力作用下做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，加速度a＝eq\f(μmg,m)＝μg＝0.2×10m/s2＝2m/s2勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1