第五节 牛顿定律与板块模型-2023年高考物理一轮系统复习学思用

第五节 牛顿定律与板块模型 【要点归纳】 一、无外力的板块模型 1．地面光滑，即板和地面的μ2=0， (1)受力分析：(如图所示) (2)图像：(如图所示) (3) 对物块B分析：aB=μ1g，，。 (4) 对物块A分析：，，。 (5) 相对位移：。 2．地面粗糙，即A和B的动摩擦因数μ1板和地面的动摩擦因数μ2，B以初速度向右移动。 （1）μ1＞μ2 ①受力分析：(如图所示) ②图像：(如图所示) ③对物块B分析：，v共=v0-aBt，。 ④对物块A分析：，，。 ⑤共速后一起减速，整体分析：，。 （2）μ1＜μ2 ①受力分析：(如图所示) ②图像：(如图所示) ③对物块B分析：，v共=v0-aBt，。 ④对物块A分析：，，。 ⑤共速后不一起减速： ，。 3．板和块都有初速度 (1)受力分析：(如图所示) (2)图像：(如图所示) (3) 对物块B分析：减速运动。 (4) 对物块A分析：减速运动。 (5) 当时：，，。 二、有外力的板块模型（从受力角度分析即作用力角度分析） 1．地面光滑，即板和地面的μ2=0， (1)力F作用在小物块上： ①受力分析：(如图所示) ②图像：(如图所示) ③当AB相对静止时：。 ④当AB相对滑动时：，。满足条件：。 (2)力F作用在木板上： ①受力分析：(如图所示) ②图像：(如图所示) ③当AB相对静止时：a共=。 ④当AB相对滑动时( fAB=μ1mAg)：，。满足条件：。 2．地面粗糙，即板块板的摩擦系数μ1、板和地面的摩擦系数μ2 (1)力F作用在小物块上： ①受力分析：(如图所示) fAB=μ1mAg f地=μ2(mA+mB)g ②图像：(如图所示) ③若fBA＞f地：，，。 ④若fBA<f地，B不动，A运动。 (2)力F作用在木板上： ①受力分析：(如图所示) fAB=μ1mAg f地=μ2(mA+mB)g ②图像：(如图所示) ，，。 【夯实基础练】 1．(2022•北京四中高三(上)期中)如图所示，将一盒未开封的香皂置于桌面上的一张纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，香皂盒的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验(示意图如图所示)，若香皂盒和纸板的质量分别为m1和m2，各接触面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g。若本实验中，m1=100g，m2=5g，μ=0.2，香皂盒与纸板左端的距离d=0.1m，若香皂盒移动的距离超过l=0.002m，人眼就能感知，忽略香皂盒的体积因素影响，g取10m/s2，为确保香皂盒移动不被人感知，纸板所需的拉力至少是(　　) A．1.42N B．2.24N C．22.4N D．1420N 【解析】 香皂盒的加速度，纸板的加速度，对香皂盒，对纸板，纸板抽出后香皂盒运动的距离，a3=a1，由题意知a1t1=a3t2，l=x1+x2，解得F=142N。故选A。 【答案】 A 2．(2022•四川省成都石室中学高三(下)二模)(多选)如图甲所示，物块A与木板B叠放在粗糙水平地面上，其中A的质量为m，B的质量为，且B足够长，A与B、B与地面间的动摩擦因数均为，对木板B施加一水平向右的推力F，F随时间t变化的关系图像如图乙所示，A与B、B与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是(　　) A．在时间内，A、B间的摩擦力大小为 B．在时间内，A受到的摩擦力方向为水平向右 C．在时刻，A、B间的摩擦力大小为 D．在时刻以后，A、B间的摩擦力大小为 【解析】 A．A、B间的滑动摩擦力大小为fAB=μmg，B与地面间的滑动摩擦力大小为f=3μmg，在时间内，推力大于木板与地面间的滑动摩擦力，但A、B保持相对静止， A、B 间的摩擦力大小小于，A错误； B．A在木板上产生的最大加速度为，此时对AB整体分析可知F－3μmg=3ma，解得F=6μmg，故在时间内，AB一起向右做加速运动，对A分析可知，A受到的摩擦力水平向右，B正确； C．在t2时刻，AB整体加速度为，A、B间的摩擦力大小为mg，C错误； D．在t3时刻以后，A、B发生相对滑动，故A、B间的摩擦力大小为μmg，D正确。故选BD。 【答案】 BD 3．(2022•江西省新余市第一中学高三(上)第三次段考)如图所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上受到向右的拉力F的作用向右滑行，长木板处于静止状态，已知木块与木板间的动摩擦因数为，木板与地面间的动摩擦因数为，有以下几种说法： 木板受到地面的摩擦力的大小一定是； 木板受到地面的摩擦力的大小一定是； 当时，木板便会开始运动； 无论怎样改变F的大小，木板都不可能运动。 则上述说法正确的是(　　) A． B． C． D． 【解析】 ①由于木板处于静止状态，对木板受力分析：水平方向受到木块向