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206455. (2025•高新一中•三模) 如图,一质量为m=1kg的长木板放置在光滑水平面上,木板的正中间放置一质量为M=3kg的滑块,滑块与木板间的动摩擦因数为μ=0.5。一条弹性绳一端系于天花板上的O点,另一端系于滑块中心,弹性绳的弹力与其伸长量满足胡克定律F=kx,劲度系数为k=100N/m,弹性绳所具有的弹性势能Epkx2。在O点正下方A点固定一光滑的圆环,弹性绳从环中穿过,已知O、A之间距离与弹性绳原长相等,当滑块在O、A的正下方的B点时,弹性绳的伸长量为h=0.1m。某时刻突然在B处给予两者一共同向右的速度v,在此后的运动过程中,滑块都不会从木板上滑下。
(1)v为何值时,滑块到达某处时将与木板出现相对滑动,并求此位置与B的距离。
(2)若v=2m/s,在刚好出现相对滑动时,使木板的速度瞬间变为0且固定不动,求此后滑块向右运动距B点的最大距离。
(3)(2)问条件下滑块在木板上滑动因摩擦而产生的热量。
共享时间:2025-04-07 难度:3
[考点]
常见力做功与相应的能量转化,弹簧类问题中的机械能守恒,从能量角度求解板块模型的问题,
[答案]
(1)若v=1.5m/s,且两者一起减速使得速度为零时,此时滑块和木板共同的位移大小为0.3m,方向水平向右。
(2)v大于2m/s时,滑块到达某处时将与木板出现相对滑动,此位置与B的距离为0.4m。
(3)此后滑块在木板上滑动因摩擦而产生的热量为20J。
[解析]
解:(1)设滑块和木板速度刚好为零时,两者的位移为x1。根据机械能守恒定律,可知此过程弹簧增加的弹性势能ΔEp等于滑块和木板减少的动能,所以,ΔEp=﹣ΔEk则有:
则有:
联立代入数据解得:x1=0.3m,方向水平向右;
(2)设当木板和滑块恰好出现相对运动时,滑块中心到A点的距离为L,滑块的位移为x2,如下图所示:

弹簧弹力的竖直分力Fy=kL•cosθ=kh=100×0.1N=10N
弹簧弹力的水平分力Fx=kL•sinθ=kx2
木板和滑块恰好相对运动时,根据牛顿第二定律得:
对木板和滑块的整体有:Fx=(M+m)a
对木板有:μ(Mg﹣Fy)=ma
联立解得:x2=0.4m
即出现相对滑动的位置与B的距离为0.4m。
同理,根据机械能守恒定律得:
代入数据解得:v1=2m/s
则v>v1=2m/s时滑块到达某处时将与木板出现相对滑动;
(3)根据(2)的结论可知出现相对滑动的位置与B的距离为x2=0.4m。设滑块和木板分离时它们有共同的速度大小为v2,同理可得:,已知:
代入数据解得:
此后木板停止运动,滑块相对木板向右运动。以向右为正方向,设滑块速度为零时相对B点的位移为x3,根据能量守恒定律可得:,代入数据解得:x3=0.6m,(另一解为x3=﹣0.8m,不合理,舍去)
因:kx3=100×0.6N=60N>μ(Mg﹣Fy)=0.5×(3×10﹣10)N=10N,故滑块不能静止而向左滑动。
以向右为正方向,设滑块向左运动直至速度再次为零时相对B点的位移为x4,根据能量守恒定律得:,代入数据解得:x4=﹣0.4m,(另一解为x4=0.6m,不合理,舍去)
负号说明滑块位于B点的左侧0.4m处,因:k|x4|=100×0.4N=40N>μ(Mg﹣Fy)=10N,故滑块不能静止而向右滑动。
同理,对滑块再向右运动直至速度为零的过程有:,代入数据解得:x5=0.2m,(另一解为x5=﹣0.4m,不合理,舍去)
因:kx5=100×0.2N=20N>μ(Mg﹣Fy)=10N,故滑块不能静止而向左滑动。
同理,对滑块再向左运动直至速度为零的过程有:,代入数据解得:x6=0m,(另一解为x6=0.2m,不合理,舍去),故滑块最终静止于B点。
全过程滑块相对木板运动的总路程为:Δs=(x3﹣x2)+(x3﹣x4)+(x5﹣x4)+(x5﹣x6)=(0.6﹣0.4)m+(0.6+0.4)m+(0.2+0.4)m+(0.2﹣0)m=2m
滑块在木板上滑动因摩擦而产生的热量为:Q=μ(Mg﹣Fy)•Δs=10×2J=20J。
答:(1)若v=1.5m/s,且两者一起减速使得速度为零时,此时滑块和木板共同的位移大小为0.3m,方向水平向右。
(2)v大于2m/s时,滑块到达某处时将与木板出现相对滑动,此位置与B的距离为0.4m。
(3)此后滑块在木板上滑动因摩擦而产生的热量为20J。
[点评]
本题考查了"常见力做功与相应的能量转化,弹簧类问题中的机械能守恒,从能量角度求解板块模型的问题,",属于"典型题",熟悉题型是解题的关键。
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181817. (2024•田家炳中学•高二上期中) 德优题库如图所示,光滑悬空轨道上静止一质量为3m的小车A,用一段不可伸长的轻质细绳悬挂一质量为2m的木块B.一质量为m的子弹以水平速度v0射入木块(时间极短),在以后的运动过程中,摆线离开竖直方向的最大角度小于90°,(不计空气阻力)试求:
(1)子弹射入木块时产生的热量;
(2)木块能摆起的最大高度;
(3)小车A运动过程的最大速度。
共享时间:2024-11-25 难度:2 相似度:0.83
183157. (2017•西安中学•高二下期末) 德优题库如图,两块相同平板P1、P2置于光滑水平面上,质量均为m。P2的右端固定一轻质弹簧,左端A与弹簧的自由端B相距L.物体P置于P1的最右端,质量为2m且可以看作质点。P1与P以共同速度v0向右运动,与静止的P2发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞后P1与P2粘连在一起,P压缩弹簧后被弹回并停在A点(弹簧始终在弹性限度内)。P与P2之间的动摩擦因数为μ,求:
(1)P1、P2刚碰完时的共同速度v1和P的最终速度v2
(2)此过程中弹簧最大压缩量x和相应的弹性势能Ep
共享时间:2017-07-19 难度:2 相似度:0.83
182969. (2018•长安区一中•高一下期末) 德优题库如图所示,在高h=0.8m的水平光滑桌面上,有一轻弹簧,其左端固定,质量为m=1kg的小球在外力作用下使弹簧处于压缩状态。由静止释放小球,将小球水平弹出,小球离开弹簧时的速度为v1=3m/s,不计空气阻力。求:
(1)弹簧处于压缩状态时所具有的弹性势能;
(2)小球落地时速度v2的大小。(g取10m/s2
共享时间:2018-07-09 难度:2 相似度:0.83
182911. (2018•西安中学•高二下期末) 铅弹以速度v=210m/s射入木块后停在木块中,木块没有移动。增加的内能的(c=1.3×102J/(kg?℃))80%使铅弹的温度升高,铅弹温度升高了多少?(结果保留三位有效数字)
共享时间:2018-07-10 难度:2 相似度:0.83
182694. (2019•西安中学•高一下期末) 德优题库如图所示,在光滑水平面上有木块A和B,mA=0.5kg,mB=0.4kg,它们的上表面是粗糙的,今有一小铁块C,mC=0.1kg,以初速度v0=10m/s沿两木块表面滑过,最后停留在B上,且B、C以共同速度v=1.5m/s运动,求:
(1)A、B分开后,A最终速度的大小;
(2)C刚离开A时速度的大小。
共享时间:2019-07-11 难度:2 相似度:0.83
182517. (2020•西安中学•高一下期中) 如图所示,质量为m=0.25kg的物块(可视为质点)放在质量为M=0.5kg的木板左端,木板静止在光滑水平面上,物块与木板间的动摩擦因数为μ=0.4,质量为m0=5g的子弹以速度v0=300m/s沿水平方向射入物块,并以v1=100m/s的速度水平穿出(此过程时间极短),g取10m/s2,求:
(1)子弹刚从物块穿出的瞬间,物块的速度v2
(2)要使物块不从木板上滑落,则木板的长度至少要多长?

共享时间:2020-05-28 难度:2 相似度:0.83
182402. (2020•西安中学•高一下期中) 德优题库如图所示,质量M=6kg的足够长的小平板车静止在光滑水平面上,车的一端静止着质量为MA=2kg的物体A(可视为质点),一个质量为m=20g的子弹以500m/s的水平速度迅速射穿A后,速度变为100m/s,最后物体A静止在车上,若物体A与小车间的动摩擦因数μ=0.5(g取10m/s2
(1)平板车最后的速度是多大?
(2)全过程损失的机械能为多少?
(3)A在平板车上滑行的距离为多少?
共享时间:2020-05-25 难度:2 相似度:0.83
182186. (2021•西工大附中•高二下期中) A、B两金属板如图竖直固定在绝缘底座上,与底座的总质量为m.将其静放在光滑水平面上.已知两金属板间的电压为U,极板间距为d.在A板底端上有一小孔,质量也为m、带正电、电荷量为q的小滑块以v0的速度从小孔水平滑入极板间,小滑块最远可滑到距A板为x的P点.已知小滑块与底座间的动摩擦因数为μ,极板外侧的电场强度为0.不计电场的边缘效应以及小滑块电荷对电场的影响.求:
(1)x的值;
(2)小滑块在极板间运动的全过程中,因与底座间的摩擦而产生的内能.

共享时间:2021-05-21 难度:2 相似度:0.83
182163. (2021•高新一中•高一下期中) 德优题库如图所示,一轻质弹簧一端固定在倾角为37°的光滑固定斜面的底端,另一端连接质量mA=2kg的小物块A,小物块A静止在斜面上的O点,距O点x0=0.75m的P处有一质量mB=1kg的小物块B,由静止开始下滑,与小物块A发生弹性正碰,碰撞时间极短,碰后当小物块B第一次上滑至最高点时,小物块A恰好第一次回到O点。小物块A、B都可视为质点,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)碰后小物块B的速度大小;
(2)从碰后到小物块A第一次回到O点的过程中,弹簧对小物块A的冲量大小。
共享时间:2021-05-14 难度:2 相似度:0.83
158484. (2024•华清中学•高二上一月) 德优题库如图所示,光滑悬空轨道上静止一质量为3m的小车A,用一段不可伸长的轻质细绳悬挂一质量为2m的木块B.一质量为m的子弹以水平速度v0射入木块(时间极短),在以后的运动过程中,摆线离开竖直方向的最大角度小于90°,(不计空气阻力)试求:
(1)子弹射入木块时产生的热量;
(2)木块能摆起的最大高度;
(3)小车A运动过程的最大速度。
共享时间:2024-10-17 难度:2 相似度:0.83
151739. (2015•西安八十三中•二模) 德优题库如图,小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点O.让球a静止下垂,将球b向右拉起,使细线水平。从静止释放球b,两球碰后粘在一起向左摆动,此后细线与竖直方向之间的最大偏角为60°.忽略空气阻力,求
①两球a、b的质量之比;
②两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之比。
共享时间:2015-03-21 难度:2 相似度:0.83
162921. (2021•西安一中•高三上期中) 德优题库如图所示,固定斜面的倾角θ=30°,物体A与斜面之间的动摩擦因数为μ,轻弹簧下端固定在斜面底端,弹簧处于原长时上端位于C点.用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B,滑轮右侧绳子与斜面平行,A的质量为2m,B的质量为m,初始时物体A到C点的距离为L.现给A、B一初速度v0使A开始沿斜面向下运动,B向上运动,物体将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点.已知重力加速度为g,不计空气阻力,整个过程中,轻绳始终处于伸直状态,求此过程中:
(1)物体向下运动刚到C点时的速度;
(2)弹簧的最大压缩量;
(3)弹簧中的最大弹性势能.
共享时间:2021-11-23 难度:2 相似度:0.83
162714. (2023•铁一中学•高一下期中) 德优题库如图所示,固定斜面的倾角θ=30°,物体A与斜面之间的动摩擦因数为μ,轻弹簧下端固定在斜面底端,弹簧处于原长时上端位于C点.用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B,滑轮右侧绳子与斜面平行,A的质量为2m,B的质量为m,初始时物体A到C点的距离为L.现给A、B一初速度v0使A开始沿斜面向下运动,B向上运动,物体将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点.已知重力加速度为g,不计空气阻力,整个过程中,轻绳始终处于伸直状态,求此过程中:
(1)物体向下运动刚到C点时的速度;
(2)弹簧的最大压缩量;
(3)弹簧中的最大弹性势能.
共享时间:2023-05-10 难度:2 相似度:0.83
159146. (2023•高新一中•高二上一月) 德优题库在原子核物理中,研究核子与核子关联的最有效途径是“双电荷交换反应”.这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似.两个小球A和B用轻质弹簧相连,在光滑的水平直轨道上处于静止状态.在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P,右边有一小球C沿轨道以速度v0射向B球,如图所示.C与B发生碰撞并立即结成一个整体D.在它们继续向左运动的过程中,当弹簧长度变到最短时,长度突然被锁定,不再改变.然后,A球与挡板P发生碰撞,碰后A、D都静止不动,A与P接触而不粘连.过一段时间,突然解除锁定(锁定及解除锁定均无机械能损失).已知A球的质量为3m、B、C球的质量均为m.求:
(1)弹簧长度刚被锁定后A球的速度VA
(2)在A球离开挡板P之后的运动过程中,A球速度的最大值VAmax
(3)在A球离开挡板P之后的运动过程中,D球速度最小时弹簧的弹性势能.
共享时间:2023-10-14 难度:2 相似度:0.83
159627. (2022•西安三中•高二上一月) 德优题库一轻弹簧的下端固定在水平面上,上端连接质量为m的木板处于静止状态,此时弹簧的压缩量为h0,如图所示.一物块从木板正上方距离为3h0的A处自由落下,打在木板上并与木板一起向下运动,但不粘连,它们到达最低点后又向上运动.若物块质量也为m时,它们恰能回到O点;若物块质量为2m时,它们到达最低点后又向上运动,在通过O点时它们仍然具有向上的速度,求:
①质量为m时物块与木板碰撞后的速度;
②质量为2m时物块向上运动到O的速度.
共享时间:2022-10-21 难度:2 相似度:0.83

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2025-04-07

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