專題18板塊模型

2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)熱點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)夯練與提升專題18板塊模型特訓(xùn)目標(biāo)特訓(xùn)內(nèi)容目標(biāo)1無(wú)外力板塊模型（1T—4T）目標(biāo)2無(wú)外力板塊圖像問(wèn)題（5T—8T）目標(biāo)3有外力板塊模型（9T—12T）目標(biāo)4有外力板塊圖像問(wèn)題（13T—16T）【特訓(xùn)典例】無(wú)外力板塊模型1．如圖所示，將小滑塊A放在長(zhǎng)為的長(zhǎng)木板B上，A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，長(zhǎng)木板B放在光滑的水平面上，A與B的質(zhì)量之比為，A距B的右端為?，F(xiàn)給長(zhǎng)木板B一個(gè)水平向右初速度，小滑塊A恰好從長(zhǎng)木板B上滑下；若給A一個(gè)水平向右初速度，要使A能從B上滑下，則至少為（）A．5m/s B．10m/s C．15m/s D．20m/s【答案】B【詳解】第一種情形下有第二種情形下有解得故選B。2．如圖(a)所示，質(zhì)量為2m的長(zhǎng)木板，靜止地放在光滑的水平面上，另一質(zhì)量為m的小鉛塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）以水平速度v0滑上木板左端，恰能滑至木板右端且與木板保持相對(duì)靜止，鉛塊運(yùn)動(dòng)中所受的摩擦力始終不變。若將木板分成長(zhǎng)度與質(zhì)量均相等（即m1=m2=m）的兩段1、2后緊挨著放在同一水平面上，讓小鉛塊以相同的初速度v0由木板1的左端開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，如圖(b)所示，則下列說(shuō)法正確的是（）A．小鉛塊將從木板2的右端滑離木板B．小鉛塊滑到木板2的右端與之保持相對(duì)靜止C．(a)、(b)兩種過(guò)程中摩擦產(chǎn)生的熱量相等D．(a)過(guò)程產(chǎn)生的摩擦熱量大于(b)過(guò)程摩擦產(chǎn)生的熱量【答案】D【詳解】AB．第一次，小鉛塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小鉛塊與木板之間的摩擦力使整個(gè)木板一直加速，第二次，小鉛塊先使整個(gè)木板加速，運(yùn)動(dòng)到2部分上后1部分停止加速，只有2部分加速，加速度大于第一次的對(duì)應(yīng)過(guò)程，故第二次小鉛塊與2木板將更早達(dá)到速度相等，所以小鉛塊還沒(méi)有運(yùn)動(dòng)到2的右端，故AB錯(cuò)誤；CD．由于在（b）中小鉛塊還沒(méi)有運(yùn)動(dòng)到2的右端，所以在木板2上相對(duì)運(yùn)動(dòng)的位移沒(méi)有在木板上1大，所以在（b）中小鉛塊相對(duì)木板的位移小于在（a）中小鉛塊相對(duì)木板的位移，根據(jù)摩擦力乘以相對(duì)位移等于產(chǎn)生的熱量，所以（b）產(chǎn)生的熱量小于在木板（a）上滑行產(chǎn)生熱量，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。3．質(zhì)量為M的木板放在光滑水平面上，木板上表面粗糙程度均勻，一質(zhì)量為m的物塊以水平速度從木板左端滑上木板，下列說(shuō)法正確的是（）A．若物塊能從木板上滑下，僅增大物塊的質(zhì)量，木板獲得的動(dòng)能增大B．若物塊能從木板上滑下，僅增大物塊初速度，木板獲得的動(dòng)能減小C．若物塊不能從木板上滑下，僅增大物塊質(zhì)量，物塊在木板上相對(duì)滑動(dòng)的時(shí)間變長(zhǎng)D．若物塊不能從木板上滑下，僅增大物塊初速度，物塊在木板上相對(duì)滑動(dòng)的時(shí)間變短【答案】AB【詳解】A．在同一個(gè)坐標(biāo)系中做出物塊和木板的圖像，若物塊運(yùn)動(dòng)時(shí)間后從木板上滑下，則圖甲中陰影部分面積表示板長(zhǎng)，斜率表示加速度，僅增大物塊質(zhì)量，由物塊加速度大小可知，物塊加速度大小不變，而木板加速度大小為則木板加速度變大，要保持圖甲中陰影部分面積不變，故木板的末速度增大，動(dòng)能增大，故A正確；B．僅增大，加速度大小都不變，要保持圖乙中陰影部分面積不變，則木板的末速度減小，動(dòng)能減小，故B正確；CD．如圖丙所示，若物塊不能從木板上滑下，物塊與木板最終將在時(shí)刻達(dá)到共速，僅增大物塊質(zhì)量，物塊加速度大小不變，木板加速度大小增大，物塊在木板上相對(duì)滑動(dòng)的時(shí)間即物塊在木板上相對(duì)滑動(dòng)的時(shí)間變短；僅增大物塊初速度，加速度大小都不變，則物塊在木板上相對(duì)滑動(dòng)的時(shí)間即物塊在木板上相對(duì)滑動(dòng)的時(shí)間變長(zhǎng)，故CD錯(cuò)誤。故選AB。4．如圖所示，質(zhì)量的小車靜止在光滑的水平面上，車長(zhǎng)，現(xiàn)有質(zhì)量可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊，以水平向右的速度從左端滑上小車，最后在車面上某處與小車保持相對(duì)靜止，物塊與車面的動(dòng)摩擦因數(shù)，取則（）A．物塊與小車共同速度大小是0.6m/sB．物塊在車面上滑行的時(shí)間C．小車運(yùn)動(dòng)的位移大小D．要使物塊不從小車右端滑出，物塊滑上小車左端的速度v不超過(guò)5m/s【答案】BD【詳解】AB．根據(jù)牛頓第二定律得，物塊的加速度大小為a2＝μg＝0.5×10m/s2＝5m/s2小車的加速度大小為速度相等時(shí)根據(jù)v=v0a2t=a1t得則速度相等需經(jīng)歷的時(shí)間為；v=0.8m/s選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；C．小車運(yùn)動(dòng)的位移選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．物塊不從小車右端滑出的臨界條件為物塊滑到小車右端時(shí)恰好兩者達(dá)到共同速度，設(shè)此速度為v，由水平方向動(dòng)量守恒得m2v0′=（m1+m2）v根據(jù)能量守恒得μm2gL＝m2v0′2?(m1+m2)v2代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立解得v0′=5m/s選項(xiàng)D正確。故選BD。無(wú)外力板塊圖像問(wèn)題5．如圖甲所示，足夠長(zhǎng)木板靜止在光滑的水平面上，在時(shí)刻，小物塊以一定速度從左端滑上木板，之后長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)的圖像如圖乙所示。已知木板質(zhì)量是小物塊質(zhì)量2倍，。則由以上條件和數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出具體數(shù)值的是（）A．小物塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)B．小物塊的初速度C．木板的最短長(zhǎng)度D．木板的質(zhì)量【答案】ABC【詳解】A．設(shè)物塊和長(zhǎng)木板的質(zhì)量分別為m和2m，滑塊的初速度為v0，則根據(jù)長(zhǎng)木板的vt圖像可知木板開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的加速度根據(jù)可求解小物塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，A正確；B．當(dāng)木塊和長(zhǎng)木板相對(duì)靜止時(shí)其中由此可求解小物塊的初速度，B正確；C．木板的最短長(zhǎng)度其中v=2m/s，t=2s，可求解木板的最短長(zhǎng)度，C正確；D．由題中條件不能求解木板的質(zhì)量，D錯(cuò)誤。故選ABC。6．如圖甲所示，質(zhì)量為mA=2kg的長(zhǎng)木板A放在光滑的水平面上，質(zhì)量mB=1kg的另一物體B以水平速度滑上原來(lái)靜止的長(zhǎng)木板A的上表面，由于A、B間存在摩擦，之后A、B速度隨時(shí)間變化情況如圖乙所示，則下列說(shuō)法不正確的是（g取10m/s2）（）A．木板獲得的動(dòng)能為1JB．系統(tǒng)損失的機(jī)械能為7JC．木板A的最小長(zhǎng)度為1.5mD．A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)約為0.23【答案】BD【詳解】A．由題圖乙可知，物體B在長(zhǎng)木板A上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，長(zhǎng)木板A做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在t=1s時(shí)，長(zhǎng)木板A與物體B達(dá)到共速，速度為1m/s，因此木板獲得的動(dòng)能為，A正確，不符合題意；

B．系統(tǒng)損失的機(jī)械能為，B錯(cuò)誤，符合題意；C．物體B在t=1s時(shí)間內(nèi)的加速度為在t=1s時(shí)間內(nèi)的位移為長(zhǎng)木板A在t=1s時(shí)間內(nèi)的加速度為在t=1s時(shí)間內(nèi)的位移為木板A的最小長(zhǎng)度為，C正確，不符合題意；D．對(duì)長(zhǎng)木板A，由牛頓第二定律可得解得，D錯(cuò)誤，符合題意。故選BD。7．如圖1所示，光滑水平面上靜置一個(gè)薄長(zhǎng)木板，長(zhǎng)木板上表面粗糙，其質(zhì)量為M，時(shí)刻質(zhì)量為m的物塊以水平速度v滑上長(zhǎng)木板，此后木板與物塊運(yùn)動(dòng)的圖像如圖2所示，重力加速度g取，則下列說(shuō)法正確的是（）A． B．內(nèi)物塊的位移為10mC．木板與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1 D．木板的長(zhǎng)度為8m【答案】ABD【詳解】AC．木塊在木板上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在水平方向上只受到木板給的滑動(dòng)摩擦力，故而vt圖像的斜率表示加速度，故解得對(duì)木板受力分析可知；由上可知，A正確，C錯(cuò)誤；B．由題可知，有初速度得圖像為小物塊，vt圖像的面積代表位移，則，B正確；D．圖中可知物塊和木板最終分離，兩者vt圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積之差等于木板的長(zhǎng)度，則，D正確。故選ABD。8．如圖所示，光滑水平面上，質(zhì)量為的足夠長(zhǎng)的木板向左勻速運(yùn)動(dòng)．時(shí)刻，質(zhì)量為的木塊從木板的左端向右以與木板相同大小的速度滑上木板．時(shí)刻，木塊和木板相對(duì)靜止，共同向左勻速運(yùn)動(dòng)，以和表示木板的速度和加速度，以和表示木塊的速度和加速度，以向左為正方向．則下列圖中正確的是（

）A．B．C．D．【答案】BD【詳解】AB.木塊和木板組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，因?yàn)樽罱K共同的速度方向向左，根據(jù)知；木塊的加速度，方向向左，木板的加速度，方向向右，因?yàn)椋瑒t，故A錯(cuò)誤，B正確；CD.木塊滑上木板后，木塊先做勻減速運(yùn)動(dòng)，減到零后，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，與木板速度相同后一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)．木板一直做勻減速運(yùn)動(dòng)，最終的速度向左，為正值，故D正確，C錯(cuò)誤．有外力板塊模型9．如圖所示，長(zhǎng)L＝5m、質(zhì)量的木板A靜止在光滑水平面上。某時(shí)刻對(duì)木板施加大小F＝3N、方向水平向右的恒力，同時(shí)在木板上某位置放一初速度、方向水平向右的小物塊B，物塊B的質(zhì)量，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物塊B剛好未從木板A右端滑落。已知A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度，下列說(shuō)法正確的是（）

A．物塊B剛放到木板A上時(shí)，木板A的加速度大小B．物塊B剛放到木板A上，物塊B的加速度大小C．物塊B從剛放上木板A到滑到木板A右端的過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量Q＝6JD．物塊B剛放到木板A上時(shí)，離木板A右端的距離x＝1m【答案】C【詳解】AB．物塊B剛放到木板A上時(shí)，B的速度大于A的速度，所以B對(duì)A有水平向右的滑動(dòng)摩擦力，A對(duì)B有水平向左的滑動(dòng)摩擦力，對(duì)A、B根據(jù)牛頓第二定律分別有；解得；故AB錯(cuò)誤；D．設(shè)物塊B從放上木板A經(jīng)過(guò)時(shí)間t剛好到達(dá)A的右端，由題意可知此時(shí)A、B達(dá)到共同速度，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有解得物塊B剛放到木板A上時(shí)，離木板A右端的距離為故D錯(cuò)誤；C．物塊B從剛放上木板A到滑到木板A右端的過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量故C正確。故選C。10．如圖所示，長(zhǎng)木板放置在水平面上，一小物塊置于長(zhǎng)木板的中央，長(zhǎng)木板和物塊的質(zhì)量均為m，物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，木板與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，已知最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，重力加速度大小為g。現(xiàn)對(duì)物塊施加一水平向右的拉力F，則木板的加速度大小可能是（）A． B． C． D．【答案】BC【詳解】若兩者恰能發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，對(duì)木板有解得對(duì)木塊解得當(dāng)時(shí)兩者發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，此時(shí)木板的加速度；當(dāng)時(shí)二者之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，有解得故選BC。11．如圖所示，A、B、C三個(gè)物體靜止疊放在水平桌面上，物體A的質(zhì)量為，B和C的質(zhì)量都是m，A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，B、C間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，B和地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，設(shè)B足夠長(zhǎng)，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施加一水平向右的拉力F，則下列判斷正確的是（

）A．若A、C三個(gè)物體始終相對(duì)靜止，則力F不能超過(guò)B．當(dāng)力時(shí)，A、B間的摩擦力為C．當(dāng)力時(shí)，B相對(duì)A滑動(dòng)D．無(wú)論力F為何值，B的加速度不會(huì)超過(guò)【答案】AC【詳解】A．A、B間的最大靜摩擦力為，B、C間的最大靜摩擦力為B與地面的最大靜摩擦力為若A、B、C三個(gè)物體始終相對(duì)靜止，則三者一起向右加速，對(duì)整體根據(jù)牛頓第二定律可知假設(shè)C恰好與B相對(duì)不滑動(dòng)，則對(duì)C有解得；設(shè)此時(shí)A與B間的摩擦力為f，對(duì)A有解得表明C達(dá)到臨界時(shí)A還沒(méi)有到達(dá)臨界值，故要使三者始終相對(duì)靜止，則F不能超過(guò)，故A正確；B．當(dāng)時(shí)，由整體可知；解得對(duì)A可知解得故B錯(cuò)誤；C．B相對(duì)A滑動(dòng)時(shí)，C早已相對(duì)于B發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，對(duì)AB整體對(duì)A研究得解得故當(dāng)拉力大于時(shí)，B相對(duì)A滑動(dòng)，故C正確。D．當(dāng)F較大時(shí)，A與C會(huì)相對(duì)于B滑動(dòng)，B的加速度達(dá)到最大，當(dāng)A與B相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，C早已相對(duì)于B發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則B受到A的摩擦力向前，B受到C的摩擦力向后，B受到地面的摩擦力向后，對(duì)B有解得故D錯(cuò)誤；故選AC。12．如圖所示，傾角的足夠長(zhǎng)光滑斜面固定在水平面上，斜面上放一長(zhǎng)、質(zhì)量的薄木板，木板的最右端疊放一質(zhì)量的小物塊，物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。對(duì)木板施加沿斜面向上的恒力F，使木板沿斜面由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度。則（）

A．要使木板沿斜面由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，需恒力B．當(dāng)恒力時(shí)，物塊會(huì)與木板發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)C．當(dāng)恒力時(shí)，物塊會(huì)與木板發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)D．當(dāng)恒力時(shí)，物塊滑離木板所用的時(shí)間為【答案】C【詳解】A．要使木板沿斜面加速運(yùn)動(dòng)，對(duì)物塊與木板整體有解得故A錯(cuò)誤；BC．對(duì)物塊與木板整體，由牛頓第二定律可得對(duì)物塊有為使物塊不滑離木板，則解得綜上可得，當(dāng)時(shí)物塊不滑離木板；當(dāng)時(shí)物塊與木板發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)；故B錯(cuò)誤，C正確；D．若，物塊能滑離木板。對(duì)木板有對(duì)物塊有設(shè)經(jīng)時(shí)間t滑塊滑離木板，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有解得故D錯(cuò)誤。故選C。有外力板塊圖像問(wèn)題13．如圖甲所示，長(zhǎng)木板B在靜止在水平地面上，在t=0時(shí)刻，可視為質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量為1kg的物塊A在水平外力F作用下，從長(zhǎng)木板的左端滑上從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，1s后撤去外力F，物塊A、長(zhǎng)木板B的速度—時(shí)間圖像如圖乙所示，g=10m/s2，則下列說(shuō)法正確的是（）

A．長(zhǎng)木板的最小長(zhǎng)度為2mB．A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.1C．長(zhǎng)木板的質(zhì)量為0.5kgD．外力F的大小為4N【答案】ABD【詳解】A．由圖像可知，2s后物塊和木板達(dá)到共速后一起勻速運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明木板與地面之間無(wú)摩擦，圖像中圖線與坐標(biāo)軸為成的面積表示物體的位移，故由圖乙可知，在2s內(nèi)物塊的位移為，木板的位移為，故長(zhǎng)木板的最小長(zhǎng)度為，A正確；B．由圖乙可知，1s時(shí)撤去外力F，在內(nèi)有物塊A的受力及牛頓第二定律可知由圖乙可知內(nèi)物塊A的加速度大小為解得A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，B正確；C．由圖乙可知，木板的加速度大小為由木板B的受力及牛頓第二定律可知解得長(zhǎng)木板的質(zhì)量為，C錯(cuò)誤；D．由內(nèi)的物塊A的受力及牛頓第二定律可知又此過(guò)程中加速度的大小為解得，D正確故選ABD。14．如左圖所示，粗糙的水平地面上有一塊長(zhǎng)木板P，小滑塊Q放置于長(zhǎng)木板上最右端?，F(xiàn)將一個(gè)水平向右力F作用在長(zhǎng)木板的右端，讓長(zhǎng)木板從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，時(shí)撤去，滑塊、長(zhǎng)木板的速度圖像如右圖所示，已知物塊與木板的質(zhì)量相等，滑塊始終沒(méi)有從長(zhǎng)木板P上滑下，重力加速度，則下列說(shuō)法正確的是（）A．滑塊Q在時(shí)停下來(lái)B．長(zhǎng)木板P的長(zhǎng)度至少是C．長(zhǎng)木板P和水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是D．長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)總時(shí)間為【答案】BC【詳解】C．根據(jù)題意，由右圖可知，前長(zhǎng)木板的速度大于滑塊的速度，設(shè)滑塊與木板間的摩擦因數(shù)為，木板與地面間摩擦因數(shù)為，物塊與木板的質(zhì)量均為，過(guò)程中，對(duì)滑塊Q，由牛頓第二定律有由圖可知，滑塊的加速度大小為解得，過(guò)程中，對(duì)長(zhǎng)木板P，由牛頓第二定律有由圖可知，過(guò)程中，長(zhǎng)木板P的加速度大小為解得故C正確；A．由圖可知，之后，滑塊速度大于長(zhǎng)木板的速度，則滑塊做減速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律有解得由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得，之后，滑塊減速到零的時(shí)間為則滑塊Q在時(shí)停下來(lái)，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)題意可知，滑塊始終沒(méi)有從長(zhǎng)木板P上滑下，即當(dāng)滑塊與長(zhǎng)木板速度相等時(shí)，滑塊到達(dá)長(zhǎng)木板的最左端，由圖像中圖像的面積表位移可得，長(zhǎng)木板P的長(zhǎng)度至少是故B正確；D．由圖可知，之后，滑塊速度大于長(zhǎng)木板的速度，對(duì)長(zhǎng)木板，由牛頓第二定律有解得則由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得，之后，長(zhǎng)木板減速到零的時(shí)間為長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)總時(shí)間為，故D錯(cuò)誤；故選BC。15．光滑水平地面上有一質(zhì)量為m2的長(zhǎng)方體木板B，木板的左端上有一質(zhì)量為m1的小物塊A（可視為質(zhì)點(diǎn)），如圖甲所示。用水平向右的拉力F作用在小物