專題19 板塊模型-2025版高三物理一輪復(fù)習(xí)多維度導(dǎo)學(xué)與分層專練

2025屆高三物理一輪復(fù)習(xí)多維度導(dǎo)學(xué)與分層專練專題19板塊模型導(dǎo)練目標(biāo)導(dǎo)練內(nèi)容目標(biāo)1無外力板塊模型目標(biāo)2有外力板塊模型【知識導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】滑塊—木塊模型的解題策略運(yùn)動狀態(tài)板塊速度不相等板塊速度相等瞬間板塊共速運(yùn)動處理方法隔離法假設(shè)法整體法具體步驟對滑塊和木板進(jìn)行隔離分析，弄清每個物體的受體情況與運(yùn)動過程假設(shè)兩物體間無相對滑動，先用整體法算出一起運(yùn)動的加速度，再用隔離法算出其中一個物體“所需要”的摩擦力Ff；比較Ff與最大靜摩擦力Ffm的關(guān)系，若Ff>Ffm，則發(fā)生相對滑動將滑塊和木板看成一個整體，對整體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動過程分析臨界條件①兩者速度達(dá)到相等的瞬間，摩擦力可能發(fā)生突變②當(dāng)木板的長度一定時，滑塊可能從木板滑下，恰好滑到木板的邊緣，二者共速是滑塊滑離木板的臨界條件相關(guān)知識運(yùn)動學(xué)公式、牛頓運(yùn)動定律、動能定理、功能關(guān)系等無外力板塊模型【例1】如圖甲所示，小車B緊靠平臺邊緣靜止在光滑水平面上，物體A（可視為質(zhì)點(diǎn)）以初速度從光滑的平臺水平滑到與平臺等高的小車上，物體和小車的圖像如圖乙所示，取重力加速度，則以下說法正確的是（）A．物體A與小車B間的動摩擦因數(shù)為0.3B．物體A與小車B的質(zhì)量之比為1∶2C．小車B的最小長度為D．如果僅增大物體A的質(zhì)量，物體A有可能沖出去【答案】AC【詳解】A．物體A滑上小車B后做勻減速直線運(yùn)動，對物體分析有由圖像可得聯(lián)立解得所以A正確；B．對小車B分析有由圖像可得聯(lián)立解得所以B錯誤；C．小車B的最小長度為物體A在小車B上的最大相對滑動位移，則有所以C正確；D．如果僅增大物體A的質(zhì)量，物體A的加速度保持不變，但是小車B加速度增大，所以兩者達(dá)到共速的時間減小了，則物體A在小車B上的相對滑動位移減小，所以物體A不可能沖出去，則D錯誤；故選AC?！纠?】如圖甲所示，上表面粗糙的平板小車靜止于光滑水平面上。時，小車以速度向右運(yùn)動，將小滑塊無初速度地放置于小車的右端，最終小滑塊恰好沒有滑出小車。如圖乙所示為小滑塊與小車運(yùn)動的圖像，圖中均為已知量，重力加速度大小取g。由此可求得（）A．小車的長度B．小滑塊的質(zhì)量C．小車在勻減速運(yùn)動過程中的加速度D．小滑塊與小車之間的動摩擦因數(shù)【答案】ACD【詳解】A．最終小滑塊恰好沒有滑出小車，由圖像可求出小車的長度故A正確；B．根據(jù)圖像可以求出小車做勻減速直線運(yùn)動的加速度以及小滑塊做勻加速直線運(yùn)動的加速度。無法求出小滑塊的質(zhì)量，故B錯誤；C．根據(jù)圖像可知小車做勻減速直線運(yùn)動的加速度大小，即故C正確；D．對小滑塊，由圖像可知小滑塊做勻加速直線運(yùn)動的加速度大小，即再由牛頓第二定律得聯(lián)立解得小滑塊與小車之間的動摩擦因數(shù)故D正確。故選ACD。有外力板塊模型【例3】如圖所示，質(zhì)量為M、長為L的木板置于光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的滑塊放置在木板左端，滑塊與木板間滑動摩擦力大小為，用水平的恒定拉力F作用于滑塊，當(dāng)滑塊運(yùn)動到木板右端時，木板在地面上移動的距離為s，滑塊速度為，木板速度為，下列結(jié)論中正確的是（）A．上述過程中，F(xiàn)做功大小為B．其他條件不變的情況下，F(xiàn)越大，滑塊到達(dá)右端所用時間越長C．其他條件不變的情況下，M越大，s越小D．其他條件不變的情況下，越大，滑塊與木板間產(chǎn)生的熱量越多【答案】CD【詳解】A．由功能關(guān)系可知拉力F做功除了增加兩物體的動能外，還有系統(tǒng)摩擦產(chǎn)生了熱量，故A錯誤；B．由于滑塊和木板都是做初速度為零的勻加速運(yùn)動，木板的加速度由滑塊對它的摩擦力提供，在其它條件不變的情況下增大F，木板受到的摩擦力大小不變，因此木板的運(yùn)動情況不變，滑塊和木板的相對位移還是L，但增大F后滑塊的加速度增大，離開木板的時間就越短，故B錯誤；C．由于木板受到的摩擦力大小不變，因此當(dāng)M越大時木板的加速度越小，而滑塊的加速度不變，相對位移仍是L，滑塊在木板上的運(yùn)動時間越短，所以木板運(yùn)動的位移越小，故C正確；D．系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量等于摩擦力和相對位移的乘積，相對位移不變化，因此摩擦力越大，產(chǎn)生的熱量越多，故D正確。故選CD。【例4】如圖甲所示，質(zhì)量的足夠長的木板靜止在光滑水平面上，質(zhì)量的小物塊靜止在木板的右端?，F(xiàn)對木板施加一水平向右的拉力，小物塊與木板運(yùn)動的速度圖像如圖乙所示，取。下列說法正確的是（）A．水平拉力為B．小物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為C．在時間內(nèi)，水平拉力做的功為D．在時間內(nèi)，木板克服摩擦力所做的功為【答案】D【詳解】B．設(shè)小物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為，由圖像可知木板與小物塊發(fā)生相對滑動，小物塊的加速度大小為根據(jù)牛頓第二定律可得解得，B錯誤；A．由圖像可知木板的加速度大小為根據(jù)牛頓第二定律可解得，A錯誤；C．在時間內(nèi)，木板的位移大小為水平拉力做的功為，C錯誤；D．在時間內(nèi)，木板克服摩擦力所做的功為，D正確。故選D。【多維度分層專練】1．一上表面水平的小車在光滑水平面上勻速向右運(yùn)動，在t＝0時刻將一相對于地面靜止的質(zhì)量m＝1kg的物塊輕放在小車前端，以后小車運(yùn)動的速度﹣時間圖象如圖所示．已知物塊始終在小車上，重力加速度g取10m/s2．則下列判斷正確的是（）A．小車與物塊間的動摩擦因數(shù)為0.2，小車的最小長度為1.25mB．物塊的最終動能E1＝0.5J，小車動能的減小量△E＝3JC．小車與物塊間摩擦生熱3JD．小車的質(zhì)量為0.25kg【答案】ABD【詳解】A.由v﹣t圖象知，當(dāng)t＝0.5s時，小車開始做速度v＝1m/s的勻速運(yùn)動，此時，物塊與小車的速度相同，物塊與小車間無摩擦力作用，對物塊，由v＝at及f＝ma＝μmg得f＝2N，μ＝0.2，在0～0.5s內(nèi)，小車的位移s=(5+1)2×0.5m＝1.5m，物塊的位移為x=12×0.5m＝0.25m，所以小車的最小長度為1.5m﹣0.25m＝1.25m，故A正確；B.物塊的最終動能；由動能定理得小車動能的減小量△E＝f?s＝3J，故B正確；C.系統(tǒng)機(jī)械能減少為△E＝3J﹣0.5J＝2.5J，故C錯誤；D.小車的加速度為而，f＝2N，得M＝0.25kg，故D正確．2．如圖所示，在山體下的水平地面上有一靜止長木板，某次山體滑坡，有石塊從山坡上滑下后，恰好以速度v1滑上長木板，石塊與長木板、長木板與水平地面之間都存在摩擦．設(shè)最大靜摩擦力大小等于滑動摩擦力的大小，且石塊始終未滑出長木板．下面給出了石塊在長木板上滑行的v－t圖象，其中可能正確的是()A． B．C． D．【答案】BD【詳解】A．由于石塊與長木板、長木板與地面之間都有摩擦，故石塊不可能做勻速直線運(yùn)動，故A錯誤；BC．設(shè)石塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)為μ1，長木板與地面之間的動摩擦因數(shù)為μ2，石塊的質(zhì)量為m，長木板的質(zhì)量為M，當(dāng):μ1mg＞μ2(M＋m)g最終石塊與長木板將一起做勻減速直線運(yùn)動，此時的加速度為μ2g，由:μ1mg＞μ2(M＋m)g可得：μ1mg＞μ2mg即石塊剛開始的加速度大于石塊與長木板一起減速時的加速度，即μ1g＞μ2g，也就是說圖象的斜率將變小，故C錯誤，B正確．D．若石塊對長木板向右的滑動摩擦力小于地面對長木板的最大靜摩擦力，則長木板將靜止不動，石塊將在長木板上做勻減速直線運(yùn)動，故D正確；3．質(zhì)量為M=3kg的長木板正在水平地面上向右運(yùn)動，在t=0時刻將一相對于地面靜止的質(zhì)量為m=1kg的物塊輕放到木板右端，以后木板運(yùn)動的速度一時間圖像如圖所示，物塊沒有從木板上滑下，認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取重力加速度g=10m/s2。則（）A．木板與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2 B．木板在1.2s末減速到零C．木板的長度至少為0.84m D．物塊與木板間摩擦生熱為1.12J【答案】AD【詳解】A．從t=0時開始，物塊加速，木板減速，此過程一直持續(xù)到物塊和木板具有共同速度為止。由圖可知，在t1=0.7s時，物塊和木板的速度相同，設(shè)t=0到t=t1時間間隔內(nèi)，設(shè)物塊加速度大小為，則有=1m/s2設(shè)物塊和木板間的動摩擦因數(shù)為μ1，由牛頓第二定律得μ1mg=ma1解得μ1=0.1設(shè)t=0到t=t1時間間隔內(nèi)，木板的加速度為a2，則有=3m/s2設(shè)木板與地面間的動摩擦因數(shù)為μ2，由牛頓第二定律得μ1mg+μ2（M+m）g=Ma2解得μ2=0.2故A正確；B．t1時刻后，物塊對木板的摩擦力改變方向，設(shè)物塊和木板的加速度大小分別和，則由牛頓第二定律得；解得=1m/s2；=m/s2從t1時刻到物塊停止用時=0.7s從t1時刻到木板停止用時=0.3s故木板在1.0s末減速到零，故B錯誤；C．畫出整個過程中物塊和木板的v－t圖像如圖t=0到t=t1時間間隔內(nèi)，物塊相對木板向左運(yùn)動，之后相對木板向右運(yùn)動直到停止，則物塊相對木板向左的最大位移即為圖中陰影部分面積，解得木板的長度至少為0.98m，故C錯誤；D．物塊與木板間摩擦生熱Q=μ1mg（S1+S2）；解得Q=1.12J故D正確。故選AD。4．如圖所示，光滑水平面上，質(zhì)量為的足夠長的木板向左勻速運(yùn)動．時刻，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．時刻，木塊和木板相對靜止，共同向左勻速運(yùn)動，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)?，則，故A錯誤，B正確；CD.木塊滑上木板后，木塊先做勻減速運(yùn)動，減到零后，做勻加速直線運(yùn)動，與木板速度相同后一起做勻速直線運(yùn)動．木板一直做勻減速運(yùn)動，最終的速度向左，為正值，故D正確，C錯誤．5．如圖所示，某時刻長木板以4m/s的初速度水平向左運(yùn)動，可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊以4m/s的初速度水平向右滑上長木板．已知小物塊的質(zhì)量為m=0.1kg，長木板的質(zhì)量為M=1.5kg，長木板與地面之間的動摩擦因數(shù)為μ1=0.1，小物塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)為μ2=0.4，重力加速度大小為g=10m/s2，最終小物塊未滑離長木板，下列說法正確的是()A．小物塊向右減速為零時，長木板的速度為1.3m/sB．小物塊與長木板相對靜止時，速度為2m/sC．長木板的最短長度為6mD．當(dāng)小物塊與長木板一起運(yùn)動時，小物塊不受摩擦力作用【答案】BC【詳解】A．根據(jù)牛頓第二定律對長木板有可得小物塊的加速度小物塊速度減小到0經(jīng)歷時間為此時木板向左的位移為木板的速度故A錯誤；B．小物塊向右運(yùn)動的位移為此后，小物塊開始向左加速，加速度大小為木板繼續(xù)減速，加速度仍為，假設(shè)又經(jīng)歷時間二者速度相等，則有解得此過程木板位移速度故B正確；C．小物塊的位移二者的相對位移為所以木板最小的長度為6m。故C正確；D．此后木塊和木板一起勻減速運(yùn)動，因此小物塊要受到水平向右的靜摩擦力，故D錯誤。故選BC。6．如圖所示，在某海濱游樂場里有一種滑沙運(yùn)動，其運(yùn)動過程可類比如圖所示的模型，小孩(可視為質(zhì)點(diǎn))坐在長為1m的滑板上端，與滑板一起由靜止從傾角為37°的斜面上下滑，已知小孩與滑板間的動摩擦因數(shù)為0.5，滑板與沙間的動摩擦因數(shù)為，小孩的質(zhì)量與滑板的質(zhì)量相等，斜面足夠長，g取10m/s2，則以下判斷正確的是（

）A．小孩在滑板上下滑的加速度大小為2m/s2B．小孩和滑板脫離前滑板的加速度大小為5.5m/s2C．經(jīng)過的時間，小孩離開滑板D．小孩離開滑板時的速度大小為【答案】AD【詳解】A.對小孩受力分析，小孩受到重力、支持力和滑板對小孩向上的摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律有得，A正確；B.小孩和滑板脫離前，對滑板運(yùn)用牛頓第二定律有代入數(shù)據(jù)解得，B錯誤；C.設(shè)經(jīng)過時間t，小孩離開滑板解得，C錯誤；D.小孩離開滑板時的速度為，D正確。故選AD。7．如圖所示，足夠長光滑斜面的傾角為θ，斜面上放著質(zhì)量為M的木板，木板左端有一個質(zhì)量為m的木塊，木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為μ，木塊和木板的初速度都為零。對木塊施加平行斜面向上的恒力F后，下列說法正確的是（）A．若μ>tanθ，則木板一定沿斜面向上運(yùn)動B．若F=mgsinθ，則木塊一定靜止在木板上C．若木板沿斜面向上滑動，木板質(zhì)量M越小，木塊與木板分離時，木塊滑行的距離越大D．若木板沿斜面向下滑動，木板質(zhì)量M越大，木塊與木板分離時，木塊滑行的距離越大【答案】C【詳解】A．若μ＞tanθ則木塊與木板之間的最大靜摩擦力f＞mgsinθ那么，當(dāng)0＜F＜mgsinθ時，m靜止不動，木板對木塊的摩擦力沿斜面向上，那么木板M受到的摩擦力f沿斜面向下，故M的合外力一定沿斜面向下，木板沿斜面向下運(yùn)動，故A錯誤；B．若F=mgsinθ那么，若無摩擦，則m的合外力為零，M的合外力為Mgsinθ，方向向下，故兩者有相對運(yùn)動趨勢，所以，兩者間存在摩擦力，且m受到的摩擦力沿斜面向下，M受到的摩擦力沿斜面向上；那么只有最大靜摩擦力可得時，兩物體才能保持靜止；若μ較小，則M的加速度大于m的加速度，兩者不能保持靜止，故B錯誤；C．若木板沿斜面向上滑動，則m受到的摩擦力沿斜面向下，m相對M向上滑動；木板質(zhì)量M越小，m的加速度不變，M的加速度增大，那么木塊在木板上的運(yùn)動時間越長，木塊與木板分離時，木塊滑行的距離越大，故C正確；D．木板沿斜面向下滑動，若木塊向上滑動，兩者的位移之和等于木板的長度，那么木板質(zhì)量M越大，M的加速度越大，而m的加速度不變，則m在M上滑行時間越短，則m的滑行距離越小，故木塊滑行距離越小，故D錯誤。故選C。8．如圖所示，A、B、C三個物體靜止疊放在水平桌面上，物體A的質(zhì)量為2m，B和C的質(zhì)量都是m，A、B間的動摩擦因數(shù)為μ，B、C間的動摩擦因數(shù)為，B和地面間的動摩擦因數(shù)為。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g。現(xiàn)對A施加一水平向右的拉力F，則下列判斷正確的是（）A．若A、B、C三個物體始終相對靜止，則力F不能超過B．當(dāng)力F=μmg時，A、B間的摩擦力為C．無論力F為何值，B的加速度不會超過D．當(dāng)力時，B相對A滑動【答案】AB【詳解】A．物體C恰好滑動時，對C：物體A恰好滑動時，對BC整體，A、B之間的摩擦力為解得物體A、B之間的最大靜摩擦力為因?yàn)?，表明此時A、B之間沒有滑動，也就是說B、C之間先滑動，A、B、C三個物體始終相對靜止的最大加速度為，選整體由牛頓第二定律得解得，A正確；B．當(dāng)力F1=μmg時，對整體對A解得，B正確；C．B的最大加速度為解得，C錯誤；D．B相對A恰好滑動時，對A、B整體對A：解得，當(dāng)力時，B相對A滑動，D錯誤。故選AB。9．如圖所示，質(zhì)量M=1kg足夠長的木板B放在水平地面上，其上放有質(zhì)量m=1kg煤塊A，A、B間的動摩擦因數(shù)=0.1，B與地面之間的動摩擦因數(shù)=0.2，現(xiàn)對B施加水平向右的拉力F=8N持續(xù)作用2s然后撤去，則在A、B運(yùn)動的整個過程中，g=10m/s2，設(shè)滑動摩擦力等于最大靜摩擦力，則（）A．A比B先相對地面靜止B．A的位移為4mC．A在B上留下的劃痕長D．系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的總熱量48J【答案】CD【詳解】ABC．B在F=8N的外力作用下，A、B均向右加速，但A相對B向左滑動，分別對A、B受力分析，根據(jù)牛頓第二定律，對A有對B有代入數(shù)據(jù)可解得a1=1m/s2，a2=3m/s2，F(xiàn)作用t1=2s時，A與B的速度分別是；撤去外力后，A的加速度不變，繼續(xù)加速，設(shè)B的加速度為，對B據(jù)牛頓第二定律有代入數(shù)據(jù)解得方向水平向左，B做勻減速直線運(yùn)動，設(shè)經(jīng)過時間t2后A、B達(dá)到共速v，滿足可解得，共同速度共速后A以a1的加速度做勻減速運(yùn)動，B以a3的加速度做勻減速運(yùn)動，對B據(jù)牛頓第二定律有可解得a3=3m/s2，可得A減速至靜止時間，B減速至靜止時間由于t3>t4，所以B先相對地面靜止，A錯誤；B．由A選項(xiàng)的數(shù)據(jù)，可求得A、B的總位移分別為；達(dá)到共同速度前，A相對B向后滑行，相對位移為達(dá)到共同速度后，A相對B向前滑行，相對位移為兩段劃痕重復(fù)，故A在B上留下的劃痕長，AB錯誤，C正確；D．A、B間摩擦生熱為，B