专题16 板块模型之选择题-2022届高考物理二轮跨模块真题演练重难点专题复习导学案

2022届高考物理二轮跨模块真题演练重难点专题复习导学案 专题16 板块模型之选择题 真题解析及部分思考讨论题参考答案 第一部分：课前导学案 一.课前思考引导 1.如图所示,质量分别为10kg和5kg的长方形物体A和B静止叠放在水平地面上.A与地面以及A、B间动摩擦因数分别为μ1=0.1和μ2=0.6,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.现用一个水平作用力F作用在B上,求能使AB之间发生相对滑动的F的最小值（g=10N/kg)。 解：A与地面间最大静摩擦力为μ1(m1+m2)g=15N AB间最大静摩擦力为μ2m2g=30N，所以有： F大于等于0,小于等于15N时，A、B都相对地面静止， F大于15N,小于等于30N时，A、B一起加速运动， F>30N时，A、B相对滑动，所以使AB之间发生相对滑动的F的最小值为30N 你认为上述解法是否正确？如果不正确，请指出错在何处，并写出正确答案。 【答案】结论有错误，最小值为37.5N。 【解析】错在把A当成固定不动看，没有考虑到当F>30N时，AB间的摩擦力可能小于最大静摩擦力，AB相对静止一起加速运动的情况。正确解法如下： 正确解法一:临界条件法 设A、B的质量分别为m1，m2,AB恰好没发生相对滑动时加速度为a, 对A进行受力分析,A达到最大加速度时: ① AB恰好没发生相对滑动时,对A、B整体进行受力分析: ② 联立并代入数据得:F=37.5N 因此，AB之间发生相对滑动的F的最小值为37.5N. 正确解法二：不等式法，比较加速度 设A、B的加速度分别为a1、a2，， 根据牛顿第二定律，对A的最大加速度： 对B有： 当a1<a2时，AB一定相对滑动， 代入已知数据，得F>37.5N 因此，使AB之间发生相对滑动的F最小值为37.5N 2.水平叠加的板块模型，有一个物体存在最大加速度，为什么？ 答：当物体受到的合力随其受到静摩擦力增大而增大时，静摩擦力达到最大时，加速度就达到最大。假设两物体间相对静止，一起以某加速度加速运动，需要的静摩擦力超过最大静摩擦力时，假设不成立，两物体会发生相对滑动。 3.对板块模型进行受力分析时，通常要用到什么方法？最易错的地方是什么？ 答：整体法与陆离法；摩擦力的方向易错。 4.试用图像描述摩擦力随F变化的情况 说明：F小于15N时，AB间摩擦力和地面对A的摩擦力相等； 15N<F<37.5N时，AB相对静止，受到的静摩擦力不断增大；地面对A的滑动摩擦力15N保持不变； F>37.5N时，AB相对滑动，AB间的滑动摩擦力大小30N保持；地面对A的滑动摩擦力15N仍保持不变。 2.基本模型的讨论一： 如下图A与B间动摩擦因数为μ1，B与地面间动摩擦因数为μ2，A、B的质量分别为mA、mB，假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等。 （1）什么情况下，不论拉力F多大，B均静止？ 答： （2）B相对地面保持静止的前提下，F取值在什么范围时，A相对B向右滑动？ 答： （3） 时，A、B都相对地面静止，F取值应在什么范围？ 答： （4） 时，A、B相对地面运动，但A、B保持相对静止，B的最大加速度是多少？F取值应在什么范围？ 答： （5） 时，A、B相对运动，B相对地面运动，A、B对地的加速度aA、aB满足什么关系？F取值应在什么范围？ 答：aA>aB， 显然： A、B不一定相对滑动。 3.基本模型的讨论二： 如下图A与B间动摩擦因数为μ1，B与地面间动摩擦因数为μ2，A、B的质量分别为mA、mB，假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等。 （1）什么情况下，二者均相对地面静止，且A不受A不受摩擦力？ 答： （2） AB要保持相对静止，以相同的加速度向右运动，选取什么研究对象可求最大加速度？F满足什么条件？ 答：以A为研究对象，A受到的摩擦力达到最大时，加速度最大。 AB整体的加速度小于等于A的最大加速度，则有： 解得： 所以AB要保持相对静止，以相同的加速度向右运动F满足什么条件是： （3） AB发生相对滑动时，A、B的加速度满足什么条件？F满足什么条件？ 答：aB>aA即 得： 第二部分：课堂导学案 二.典型题例析 题型一：用图像图像描述板块模型的运动过程与受力情况 例1.（2019全国3卷第20题.多选）如图（a），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。t=0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t=4s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度v与时间t的关系如图（c）所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取g=10m/s2。由题给数据可以得出 A. 木板的质量为1kg B. 2s~4s内，力F的大小为0.4N C