内容正文:
专题十二 “子弹打木块”模型和
“滑块—木板”模型
1
题型一 “子弹打木块”模型
题型二 “滑块—木板”模型
经典习题
◆
◆
考点精讲
课时作业
答案核查【考】
答案核查【作】
2
题型一 “子弹打木块”模型
1.模型图示
2.模型特点
(1)子弹水平打进木块的过程中,系统的动量守恒.
(2)系统的机械能有损失.
题
型
一
3
3.两种情景
(1)子弹嵌入木块中,两者速度相等,机械能损失最多(完全非弹性碰撞)
动量守恒:
能量守恒:
(2)子弹穿透木块
动量守恒:
能量守恒:
题
型
一
4
例1 [2025·河南驻马店模拟] 如图所示,两个完全相同的木块、厚度均为 ,质量均
为.第一次把、粘在一起静置在光滑水平面上,质量为的子弹以速度 水平射
向木块,恰好将木块击穿,但未穿入木块.第二次只放置木块 ,子弹以同样的速
度水平射向木块 .设子弹在木块中受到的阻力为恒力,不计子弹的重力,子弹可视为
质点.则第二次子弹( )
题
型
一
5
A.能击穿木块,子弹穿出木块的速度为
B.能击穿木块,子弹穿出木块的速度为
C.不能击穿木块,子弹进入木块的深度为
D.不能击穿木块,子弹进入木块的深度为
√
题
型
一
6
[解析] 第一次、粘在一起静置在光滑水平面上,质量为的子弹以速度 水平射向
木块,恰好将木块击穿,但未穿入木块,由动量守恒定律得 ,
解得.由能量守恒定律得,解得 .第二次
只放置木块,子弹以同样的速度水平射向木块,设子弹未击穿木块 ,则由动量守
恒定律得,解得 ,由能量守恒定律得
,联立可得 ,假设成立,所以子弹不能击穿木块
,子弹进入木块的深度为 ,故选C.
题
型
一
7
例2 如图所示,在光滑的水平桌面上静止放置一个质量为 的长方形匀质木块,现
有一颗质量为的子弹以大小为 的水平速度沿木块的中心轴线射向木块,最
终留在木块中没有射出,和木块一起以共同的速度运动.已知木块沿子弹运动方向的长
度为,子弹打进木块的深度为 .设木块对子弹的阻力保持不变.
(1) 求子弹和木块的共同速度大小以及它们在此过程中所产生的内能.
[答案] ;
[解析] 设子弹射入木块后与木块的共同速度为 ,对子弹和木块组成的系统,由动量
守恒定律得
解得
此过程系统所增加的内能
题
型
一
8
例2 如图所示,在光滑的水平桌面上静止放置一个质量为 的长方形匀质木块,现
有一颗质量为的子弹以大小为 的水平速度沿木块的中心轴线射向木块,最
终留在木块中没有射出,和木块一起以共同的速度运动.已知木块沿子弹运动方向的长
度为,子弹打进木块的深度为 .设木块对子弹的阻力保持不变.
(2) 若子弹以大小为 的水平速度从同一方向水平射向该木块,则在射中木块后
能否射穿该木块?
[答案] 能
题
型
一
9
[解析] 假设子弹以 的速度入射时没有射穿木块,则对子弹和木块组成的
系统,由动量守恒定律得
解得
此过程系统所损耗的机械能为
由功能关系有
则
解得
因为 ,所以能射穿木块
题
型
一
10
题型二 “滑块—木板”模型
1.模型图示
2.模型特点
(1)系统的动量守恒,但机械能不守恒,摩擦力与两者相对位移的乘积等于系统减少的
机械能.
(2)若滑块未从木板上滑下,当两者速度相同时,木板速度最大,相对位移最大.
3.求解方法
(1)求速度:根据动量守恒定律求解,研究对象为一个系统;
(2)求时间:根据动量定理求解,研究对象为一个物体;
(3)求系统产生的内能或相对位移:根据能量守恒定律
或 ,研究对象为一个系统.
题
型
二
11
例3 [2021·海南卷] 如图所示,一长木板在光滑的水平面上以速度 向右做匀速直线运
动,将一小滑块无初速度地轻放在木板最右端.已知滑块和木板的质量分别为和 ,
它们之间的动摩擦因数为 ,重力加速度为 .
(1) 滑块相对木板静止时,求它们的共同速度大小;
[答案]
[解析] 由于水平面光滑,则木板与滑块组成的系统动量守恒,有
解得
题
型
二
12
例3 [2021·海南卷] 如图所示,一长木板在光滑的水平面上以速度 向右做匀速直线运
动,将一小滑块无初速度地轻放在木板最右端.已知滑块和木板的质量分别为和 ,
它们之间的动摩擦因数为 ,重力加速度为 .
(2) 某时刻木板速度是滑块的2倍,求此时滑块到木板最右端的距离;
[答案]
题
型
二
13
[解析] 由于木板速度是滑块的2倍,则有
根据动量守恒定律有
联立化简得,
根据功能关系有
解得
题
型
二
14
例3 [2021·海南卷] 如图所示,一长木板在光滑的水平面上以速度 向右做匀速直线运
动,将一小滑块无初速度地轻放在木板最右端.已知滑块和木板的质量分别为和 ,
它们之间的动摩擦因数为 ,重力加速度为 .
(3) 若滑块轻放在木板最右端的同时,给木板施加一水平向右的外力,使得木板保持匀
速直线运动,直到滑块相对木板静止,求此过程中滑块的运动时间以及外力所做的功.
[答案] ;
题
型
二
15
[解析] 由于木板保持匀速直线运动,则有
对滑块进行受力分析,并根据牛顿第二定律有
滑块相对木板静止时有
解得
则整个过程中木板滑动的距离为
则拉力所做的功为
题
型
二
16
例4 (多选)如图甲所示,长木板放在光滑的水平面上,质量为的另一物体
以水平速度滑上原来静止的长木板的上表面,由于、 间存在摩擦,之
后、速度随时间变化情况如图乙所示,取 .则下列说法正确的是( )
A.木板获得的动能为 B.系统损失的机械能为
C.木板的最小长度为 D.、 间的动摩擦因数为0.1
√
√
√
题
型
二
17
[解析] 由题图可知,最终木板获得的速度为,、 组成的系统动量守恒,
以的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得,解得 ,则
木板获得的动能为 ,故A正确;系统损失的机械能
,代入数据解得,故B正确;根据 图像中图线
与坐标轴所围的面积表示位移,由题图得到内 的位移为
,的位移为,则木板 的最
小长度为,故C错误;由题图可知, 的加速度
,负号表示加速度的方向与 的
方向相反,由牛顿第二定律得,
解得 ,故D正确.
题
型
二
18
1.如图所示,放在光滑水平面上的矩形滑块是由不同材料的上、下两层粘在一起组成
的.质量为的子弹(可视为质点)以速度 水平射向滑块,若击中上层,则子弹刚好不穿
出;若击中下层,则子弹嵌入其中部.比较这两种情况,以下说法中不正确的是
( )
A.滑块对子弹的阻力一样大 B.子弹对滑块做的功一样多
C.滑块受到的冲量一样大 D.系统产生的热量一样多
√
经 典 习 题
19
[解析] 最后滑块与子弹相对静止,根据动量守恒定律可知,两种情况下滑块和子弹的
共同速度相等,根据能量守恒定律可知,两种情况下动能的减少量相等,产生的热量
相等,而子弹相对滑块的位移大小不等,故滑块对子弹的阻力不一样大,A错误,D正
确;根据动能定理可知,滑块动能的增加量等于子弹对滑块做的功,因两种情况下滑
块的动能增加量相等,所以两种情况下子弹对滑块做的功一样多,B正确;因两种情
况下滑块的动量变化相同,根据动量定理可知,两种情况下滑块受到的冲量一样大,
C正确.
经 典 习 题
20
2.如图所示,质量为的木块放在光滑的水平面上,质量为的子弹以水平速度 射中
木块,并最终留在木块中与木块一起以速度 运动,已知当子弹相对木块静止时,木
块前进距离,子弹进入木块的深度为,此过程经历的时间为 .若木块对子弹的阻力
大小 视为恒定,则下列关系式中正确的是( )
A. B.
C. D.
√
经 典 习 题
21
[解析] 由动能定理,对木块可得 ,选项A错误;以向右为正方向,由动量
定理,对子弹可得 ,选项B正确;对木块、子弹整体,根据动量守恒
定律得,解得 ,选项C错误;根据能量守恒定律得
,选项D错误.
经 典 习 题
22
3.如图所示,光滑水平面上有两个等高且足够长的滑板和,质量分别为 和
,右端和左端分别放置物块和,物块的质量均为,和 以相同速度
向右运动,和以相同速度 向左运动,在某时刻发生碰撞,作用时间
极短,碰撞后与粘在一起形成一个新物块,与 粘在一起形成一个新滑板,物块
与滑板之间的动摩擦因数均为.重力加速度大小取 .
经 典 习 题
23
(1) 若 ,求碰撞后瞬间新物块与新滑板各自速度的大小和方向;
[答案] ,方向向右 ,方向向右
经 典 习 题
24
[解析] 物块、碰撞过程中满足动量守恒定律,设碰撞后物块、 形成的新物块的
速度为 ,以向右为正方向,则有
解得
可知碰撞后滑块、形成的新滑块的速度大小为 ,方向向右
滑板、碰撞过程中满足动量守恒定律,设碰撞后滑板、 形成的新滑板的速度为
,则有
解得
则新滑板速度方向也向右
经 典 习 题
25
3.如图所示,光滑水平面上有两个等高且足够长的滑板和,质量分别为 和
,右端和左端分别放置物块和,物块的质量均为,和 以相同速度
向右运动,和以相同速度 向左运动,在某时刻发生碰撞,作用时间
极短,碰撞后与粘在一起形成一个新物块,与 粘在一起形成一个新滑板,物块
与滑板之间的动摩擦因数均为.重力加速度大小取 .
(2) 若 ,从碰撞后到新物块与新滑板相对静止时,求两者相对位移的大小.
[答案]
经 典 习 题
26
[解析] 若,可知碰后瞬间物块、 形成的新物块的速度大小为
碰后瞬间滑板、 形成的新滑板的速度大小为
可知碰后新物块相对于新滑板向右运动,新物块向右做匀减速运动,新滑板向右做匀
加速运动,新物块的质量为,新滑板的质量为 ,设相对静止时的共
同速度为 ,根据动量守恒定律有
解得
根据能量守恒定律可得
解得
经 典 习 题
27
4.如图甲所示,质量为 的轨道静止在光滑水平面上,轨道水平部分的上表面粗糙,
竖直半圆形部分的表面光滑,两部分在点平滑连接,为轨道的最高点.质量为 的小
物块静置在轨道水平部分上,与水平轨道间的动摩擦因数为 ,最大静摩擦力等于滑
动摩擦力.已知轨道半圆形部分的半径.重力加速度大小取 .
经 典 习 题
28
(1) 若轨道固定,小物块以一定的初速度沿轨道运动到 点时,受到轨道的弹力大小等
于,求小物块在点的速度大小 ;
[答案]
[解析] 小物块运动到点时,由牛顿第二定律有
解得
经 典 习 题
29
4.如图甲所示,质量为 的轨道静止在光滑水平面上,轨道水平部分的上表面粗糙,
竖直半圆形部分的表面光滑,两部分在点平滑连接,为轨道的最高点.质量为 的小
物块静置在轨道水平部分上,与水平轨道间的动摩擦因数为 ,最大静摩擦力等于滑
动摩擦力.已知轨道半圆形部分的半径.重力加速度大小取 .
(2) 若轨道不固定,给轨道施加水平向左的推力 ,小物块处在轨道水平部分时,轨道
加速度与 对应关系如图乙所示.
经 典 习 题
30
① 求 和 ;
[答案] ;
经 典 习 题
31
[解析] 根据题图乙分析可知,当推力 时,轨道与小物块一起向左加速运动,
对整体由牛顿第二定律有
变形得
结合题图乙可知
当推力 时,轨道与小物块有相对滑动,对轨道由牛顿第二定律有
变形得
结合题图乙可知,
联立解得,,
经 典 习 题
32
4.如图甲所示,质量为 的轨道静止在光滑水平面上,轨道水平部分的上表面粗糙,
竖直半圆形部分的表面光滑,两部分在点平滑连接,为轨道的最高点.质量为 的小
物块静置在轨道水平部分上,与水平轨道间的动摩擦因数为 ,最大静摩擦力等于滑
动摩擦力.已知轨道半圆形部分的半径.重力加速度大小取 .
(2) 若轨道不固定,给轨道施加水平向左的推力 ,小物块处在轨道水平部分时,轨道
加速度与 对应关系如图乙所示.
② 初始时,小物块静置在轨道最左端,给轨
道施加水平向左的推力 ,当小物块到
点时撤去,小物块从 点离开轨道时相对
水平面的速度大小为 .求轨道水平部分
的长度 .
[答案]
经 典 习 题
33
[解析] 根据题图乙可知,当时,轨道的加速度为 ,由牛顿第二定律
可知,小物块的加速度为 ,方向均水平向左
设经时间,小物块运动至轨道上的 点,由运动学规律可得
此时轨道的速度大小为
此时小物块的速度大小为
小物块从点运动至 点的过程,小物块与轨道组成的系统机械能守恒,系统在水平方
向上动量守恒,取水平向左为速度正方向,
则有
经 典 习 题
34
联立解得 (另一解不符合题意,舍去)
根据运动学规律有
解得
经 典 习 题
课时作业
36
(限时40分钟)
1.[2025·江西南昌二中模拟] 如图所示,木板静置于光滑的水平面上,一颗子弹
(可视为质点)以水平速度击中并留在木板中,若木板对子弹的阻力恒定,子弹质量小
于木板质量,虚线表示子弹与木板刚共速时的位置,则在下列四图中子弹与木板刚共
速时的位置可能正确的是( )
A. B.
C. D.
√
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
37
[解析] 设子弹射入木板的初速度为,经过时间子弹与木板达到共速 ,子弹的质量
为,木板的质量为,由题意可知,根据动量守恒定律可得 ,
可得,经过时间子弹发生的位移大小为 ,木板发生的位
移大小为 ,子弹与木板发生的相对位移大小为
,则有 ,故选B.
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
38
2.如图所示,质量为的光滑圆环套在固定的水平杆上,轻绳的另一端系着质量为 的
木块.质量为的子弹以大小为的水平速度射入木块,并以速度 离开木块,子弹穿
过木块的时间极短.重力加速度为 ,不计木块的质量损失,下列说法正确的是( )
A.子弹射穿木块前后,子弹和木块组成的系统动量和机械能都守恒
B.子弹射穿木块前后,子弹和木块组成的系统动量和机械能都不
守恒
C.子弹射出木块后的瞬间,圆环对杆的压力等于
D.木块上升到最高点时,速度大小为
√
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
39
[解析] 根据题意可知,子弹射穿木块前后,子弹和木块组成的系统动量守恒,子弹克
服摩擦阻力做功,机械能不守恒,故A、B错误;子弹射出木块后的瞬间,木块有速度,
根据圆周运动的规律,环对轻杆的压力大于 ,故C错误;木块上升到最高点
时,环和木块的速度相等,水平方向上系统动量守恒,由动量守恒定律有
,解得 ,故D正确.
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
40
3.(多选)如图所示,有一足够长的质量为 的长木板静止在光滑水平面上,另一
质量为的滑块,以 的速度从左端滑上木板,滑块与木板间的动摩
擦因数为,重力加速度大小取 ,下列说法正确的是( )
A.木板最终的速度大小为
B.滑块与木板组成的系统机械能守恒
C.滑块相对于木板的位移大小为
D.滑块与木板发生相对运动的总时间为
√
√
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
41
[解析] 滑块滑上木板后做减速运动,木板做加速运动,最后两者共速,一起做匀速直
线运动,整个过程系统动量守恒,有 ,解得二者最终的速度为
,A正确;整个过程中要克服摩擦力做功,系统机械能减小,B错误;整个
过程中有 ,解得滑块相对于木板的位移大小为
,C错误;以滑块初速度的方向为正方向,对滑块,根据动量定理有
,解得滑块与木板发生相对运动的总时间为 ,D正确.
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
42
4.(多选)如图所示,质量为 的木块静止放置在
光滑水平面上,质量为 的子弹(可视为质点)以初
速度 水平向右射入木块,水平射出木块时速度
变为,已知木块的长为 ,设子弹在木块中的阻
力恒为 .则子弹在木块中运动的时间为( )
A. B. C. D.
[解析] 以子弹初速度方向为正方向,子弹与木块相互作用过程,由动量定理有
,得 ,C正确,D错误;对系统应用动能定理有
,由动量守恒定律有 ,解得
,代入得 ,B正确,A错误.
√
√
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
43
5.[2025·河南名校联盟模拟] 如图甲所示,长度为 的木板固定在光滑水平面上,
木板上表面粗糙.一个与木板质量相等的滑块以 的水平速度从右端滑上木板.
滑块与木板间的动摩擦因数 随滑块距木板左端的距离 的变化图像如图乙所示,重
力加速度取 ,滑块可看作质点.
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
44
(1) 要使滑块能从木板右端滑出,求 最大值应满足的条件;
[答案]
[解析] 要使滑块能够从木板右端滑出,则有
设动摩擦因数的最大值为,由图乙可知
解得
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
45
5.[2025·河南名校联盟模拟] 如图甲所示,长度为 的木板固定在光滑水平面上,
木板上表面粗糙.一个与木板质量相等的滑块以 的水平速度从右端滑上木板.
滑块与木板间的动摩擦因数 随滑块距木板左端的距离 的变化图像如图乙所示,重
力加速度取 ,滑块可看作质点.
(2) 若木板不固定,要使滑块能从木板右端滑出,求 最大值应满足的条件.
[答案]
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
46
[解析] 根据动量守恒定律有
设动摩擦因数最大值为 ,根据能量守恒定律有
又
解得
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
47
6.[2026·安徽合肥一中开学考] 一个倾斜传送带长为 ,
与水平面夹角为 ,以大小为 的速度沿逆时
针方向转动.现将一个质量为 的小木块从传送带上表
面中点由静止释放.木块第一次与传送带达到共速时,一颗质
量为的子弹以的速度击中木块,击穿后子弹速度减为 ,子
弹击穿木块所用时间很短.传送带与木块间动摩擦因数为 ,不计传送轮的大小,
重力加速度大小取,, .求:
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
48
(1) 在第一次击穿过程中,子弹与木块共损失的机械能;
[答案]
[解析] 设第一次击穿后小木块的速度为 ,以沿传送带向上为正方向,根据动量守恒
定律有
代入数据解得
则损失的机械能为
代入数据解得
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
49
6.[2026·安徽合肥一中开学考] 一个倾斜传送带长为 ,与水平面夹角为
,以大小为的速度沿逆时针方向转动.现将一个质量为 的小
木块从传送带上表面中点由静止释放.木块第一次与传送带达到共速时,一颗质量为
的子弹以的速度击中木块,击穿后子弹速度减为 ,子弹击
穿木块所用时间很短.传送带与木块间动摩擦因数为 ,不计传送轮的大小,重力
加速度大小取,, .求:
(2) 小木块在传送带上运动的总时间.
[答案]
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
50
[解析] 以沿传送带向上为正方向,则释放后,小木块先向下加速至与传送带共速,根
据牛顿第二定律有
代入数据解得
用时为
位移为
击中后,小木块先向上减速再反向加速至共速,加速度大小为
向上用时为
位移为
小木块再向下运动至与传送带共速用时为
位移为
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
51
因为
所以小木块再向下加速运动,根据牛顿第二定律有
代入数据解得
根据位移关系有
解得(舍 )
故总用时为
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
7.[2024·甘肃卷] 如图所示,质量为的小球(视为质点)在细绳和 作用下处于
平衡状态,细绳,与竖直方向的夹角均为 .质量为的木板
静止在光滑水平面上,质量为的物块静止在的左端.剪断细绳,小球 开始
运动.(重力加速度取 )
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
53
(1) 求运动到最低点时细绳 所受的拉力.
[答案] 大小为 ,方向竖直向下
[解析] 根据题意,可知、质量为,的质量为,细绳 长为
,初始时细绳与竖直方向夹角 .
从开始运动到最低点有
对在最低点的受力分析,根据牛顿第二定律得
解得,
根据牛顿第三定律可知,细绳所受的拉力大小为 ,方向竖直向下
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
54
7.[2024·甘肃卷] 如图所示,质量为的小球(视为质点)在细绳和 作用下处于
平衡状态,细绳,与竖直方向的夹角均为 .质量为的木板
静止在光滑水平面上,质量为的物块静止在的左端.剪断细绳,小球 开始
运动.(重力加速度取 )
(2) 在最低点时,细绳断裂.飞出后恰好与左侧碰撞(时间极短),碰后 竖直下
落,水平向右运动.求碰后 的速度大小.
[答案]
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
55
[解析] 与相碰时,水平方向动量守恒,由于碰后竖直下落,可知
解得
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
56
7.[2024·甘肃卷] 如图所示,质量为的小球(视为质点)在细绳和 作用下处于
平衡状态,细绳,与竖直方向的夹角均为 .质量为的木板
静止在光滑水平面上,质量为的物块静止在的左端.剪断细绳,小球 开始
运动.(重力加速度取 )
(3) 、碰后,相对滑行后与共速.求和 之间的动摩擦因数.
[答案] 0.15
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
57
[解析] 、碰后,相对滑行后与共速,对、 分析,运动过程中根据动量
守恒定律可得
根据能量守恒定律得
联立解得
课 时 作 业
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
58
例1 C
例2 (1)<m></m> <m></m> (2)能
例3 (1)<m></m> (2)<m></m> (3)<m></m> <m></m>
例4 ABD
答 案 核 查
59
基础巩固练
1.B 2.D 3.AD 4.BC 5.(1)<m></m> (2)<m></m>
综合提升练
6.(1)<m></m> (2)<m></m> 7.(1)大小为<m></m>,方向竖直向下 (2)<m></m> (3)0.15
答 案 核 查
$