专题16滑块木板模型和传送带（原卷版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

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2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练
第三章 牛顿运动定律
专题16 滑块木板模型和传送带
第一部分 知识点精讲
一、滑块—滑板模型
1．模型特征
滑块—滑板模型(如图a)，涉及摩擦力分析、相对运动、摩擦生热，多次相互作用，属于多物体、多过程问题。另外，常见的子弹射击滑板(如图b)、圆环在直杆中滑动(如图c)都属于滑块类问题，处理方法与滑块—滑板模型类似。

2．分析“板块”模型时要抓住一个转折和两个关联

二。传送带
（一）水平传送带模型
情景1

(1)可能一直加速
(2)可能先加速后匀速
情景2

(1)v0>v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速
(2)v0v返回时速度为v，当v0m1+m2m2μ1
D. 在0~t2时间段物块与木板加速度相等
【参考答案】CD
本题通过物块木板模型，分别以F——t图像和a——t图像给出解题信息，考查考生综合分析能力、科学思维能力。
【学科素养】本题考查的学科素养主要是物理观念中的运动和相互作用观念，考生要能够用牛顿运动定律分析，能从物理学的运动和相互作用的视角分析解决问题。
【解题思路】由（c）可知，在0~t1时间内，木板加速度为零，木板静止。在t1~t2时间内，木板加速度逐渐增大，t2时间后，木板加速度为恒量。由图（b），根据力F随时间变化图像的面积表示冲量可知，在0~t1时间内，物块与木板之间摩擦力为静摩擦力，物块静止，木板静止。在t1~t2时间内，物块与木板之间摩擦力为静摩擦力，物块静止，木板滑动，选项D正确；把物块和木板看作整体，在t1时刻，牛顿第二定律，F1- μ,1（m1+m2）g=0，解得：F1-=μ,1（m1+m2）g，选项A错误；t2时间后，物块相对于木板滑动，木板所受的滑动摩擦力为恒力，做匀加速直线运动。设t2时刻木板加速度为a，在t2时刻，对木板，由牛顿第二定律，μ2m2g- μ,1（m1+m2）g=（m1+m2）a，显然，μ2＞，选项C正确；对物块，由牛顿第二定律，F2-μ2m2g=m2a，与μ2m2g- μ,1（m1+m2）g=（m1+m2）a，联立解得：F2=+（μ2-μ1）m2g，选项B错误。
2. （2021高考全国乙卷）水平桌面上，一质量为m的物体在水平恒力F拉动下从静止开始运动。物体通过的路程等于s0时，速度的大小为v0，此时撤去F，物体继续滑行2s0的路程后停止运动。重力加速度大小为g。则（ ）
A. 在此过程中F所做的功为12mv02
B. 在此过程中F的冲量大小等于32mv0
C. 物体与桌面间的动摩擦因数等于v024s0g
D. F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的2倍
【参考答案】BC【关键能力】 本题通过水平恒力作用下的运动考查考生灵活运用知识的能力。
【学科素养】本题考查的学科素养主要是物理观念中的运动和相互作用观念，动量的观念，考生要能够用功、牛顿运动定律和动量定理分析，能从物理学的运动和相互作用的视角分析问题。
【解题思路】根据功的定义，可知在此过程中，F做的功为WF=Fs0，选项A错误；水平桌面上质量为m的物体在恒力F作用下从静止开始做匀加速直线运动，，通过路程s0时，速度大小为v0，撤去F后，由牛顿第二定律，μmg=ma2，根据匀变速直线运动规律，v02=2a2·2s0，联立解得：μ=，选项C正确；由v02=2a2·2s0，v02=2a1s0，可得a1=2 a2，设物体在水平桌面上运动所受摩擦力为f，由F-f=ma1，f=ma2，可得F=3f，即F的大小等于物体所受滑动摩擦力f大小的3倍，选项D错误；对F作用下物体运动的过程，由动量定理，Ft-ft=mv0，解得F的冲量大小为IF=Ft=，选项B正确。
3.（11分）（2021新高考辽宁卷）机场地勤工作人员利用初速度从飞机上卸行李。如图所示，以恒定速率v1=0.6m/s运行的传送带与水平面间的夹角α=37°，转轴间距L=3.95m。工作人员沿传送带方向以速度v2=1.6m/s从传送带顶端推下一件小包裹（可视为质点）。小包裹与传送带间的动摩擦因数μ=0.8.取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8.。求：
（1）小包裹相对传送带滑动时加速度的大小a；
（2）小包裹通过传送带所需的时间t。


【解题思路】（1）取沿传送带向下为正方向，由牛顿第二定律，mgsinα-μmgcosα=ma1，
解得：a1=-0.4m/s2。负号表示加速度方向沿斜面向上。
即小包裹相对传送带滑动时的加速度大小为0.4m/s2。
（2）由v1-v2=at1，解得小包裹速度减小到等于传送带速度 时间t1=2.5s
由v12-v22=2ax，解得在这段时间小包裹位移x=2.75m
小包裹速度减小到等于传送带速度v1后，由于mgsinα＜μmgcosα，小包裹与传送带同速向下运动，
由L-x= v1 t2，解得：t2=2.0s。
小包裹通过传送带所需时间t= t1+t2=2.5s+2.0s=4.5s。

4　 (2020·高考全国理综III卷)
如图，相距L=11.5m的两平台位于同一水平面内，二者之间用传送带相接。传送带向右匀速运动，其速度的大小v可以由驱动系统根据需要设定。质量m=10 kg的载物箱（可视为质点），以初速度v0=5.0 m/s自左侧平台滑上传送带。载物箱与传送带间的动摩擦因数μ= 0.10，重力加速度取g = 10 m/s2。

（1）若v=4.0 m/s，求载物箱通过传送带所需的时间；
（2）求载物箱到达右侧平台时所能达到的最大速度和最小速度；
（3）若v=6.0m/s，载物箱滑上传送带后，传送带速度突然变为零。求载物箱从左侧平台向右侧平台运动的过程中，传送带对它的冲量。
【名师解析】（1）传送带的速度为v=4.0 m/s时，载物箱在传送带上先做匀减速运动，设其加速度大小为a，由牛顿第二定律有
μmg=ma ①
设载物箱滑上传送带后匀减速运动的距离为s1，由运动学公式有
v2– v02= –2as1 ②
联立①②式，代入题给数据得
s1=4.5 m ③
因此，载物箱在到达右侧平台前，速度先减小到v，然后开始做匀速运动。设载物箱从滑上传送带到离开传送带所用的时间为t1，做匀减速运动所用的时间为，由运动学公式有
v= v0–at1´ ④
⑤
联立①③④⑤式并代入题给数据得
t1=2.75 s ⑥
（2）当载物箱滑上传送带后一直做匀减速运动时，到达右侧平台时的速度最小，设为v1；当载物箱滑上传送带后一直做匀加速运动时，到达右侧平台时的速度最大，设为v2。由动能定理有
⑦
⑧
由⑦⑧式并代入题给条件得
m/s， m/s ⑨
（3）传送带的速度为v=6.0 m/s时，由于v0