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微专题三“板块”模型的综合分析(讲义)(教师版)_04-物理-高考总复习_二轮复习_2025年_2025年高考物理二轮复习课件+讲义+练习(新高考通用)

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微专题三 “板块”模型的综合分析
目录
01 考情透视·目标导航......................................................................................2
02 知识导图·思维引航......................................................................................2
03 核心精讲·题型突破......................................................................................3
难点突破 “板块”模型的综合分析......................................................................................3
【核心精讲】........................................................................................................................................................ 3
考点1 子弹木块模型.....................................................................................................................................3
考点2 滑块木板模型.....................................................................................................................................3
【真题研析】........................................................................................................................................................ 4
【命题预测】...................................................................................................................................................... 10
考向1  子弹木块模型................................................................................................................................10
考向2  滑块木板模型................................................................................................................................12
命题统计
2024
2023 年
2022 年
1
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命题要点
热
考
角
度
“板块”模
型的综合分
析
2024•湖北•子弹木块模型、2024•辽
宁•滑块木板模型、2024•浙江•滑块木
板模型、2024•新疆河南•滑块木板模
型、2024•浙江•滑块木板模型、2024•
河北•滑块木板模型、2024•福建•滑块
木板模型、2024•甘肃•滑块木板模型
2023•全国乙卷•滑块木板模型、2023•
河北•滑块木板模型、2023•浙江•滑块
木板模型、2023•辽宁•滑块木板模
型、2023•山东•滑块木板模型、
2022•福建•滑块木板模
型、2022•河北•滑块木
板模型、
命题规律
①子弹嵌入、穿过木块;②滑块木板模型(在光滑地面、粗糙地面)
考向预测
本专题属于难内容;高考命题主要以计算题的形式出现,少量出现在选择题;
子弹打木块模型是滑块木板模型的变形,分嵌入和穿过两种。本质上还是滑块木板模型。滑块木板模型
的考查主要有两类,即在光滑地面上和在粗糙地面上,考查内容涉及相互作用的两个物体间的相对运
动,以及摩擦力突变、功能、动量的转移转化等力学综合知识点。
命题情境
生活生产中运输;体育竞技;游戏模型
常用方法
整体法与隔离法;受力分析;运动分析;动力学观点;动量观;能量观
2
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难点突破 “板块”模型的综合分析
考点
 
  1   子弹木块模型
 
 
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。
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:mv0=(m+M)v
能量守恒:Q=Ff·s=mv0
2-(M+m)v2
2)子弹穿透木块
动量守恒:mv0=mv1+Mv2
能量守恒:Q=Ff·d=mv0
2-(mv1
2+Mv2
2)
考点
 
  2   滑块木板模型
 
 
1. 模型图示
3
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2. 模型特点
1)把滑块、木板看成一个整体,摩擦力为内力,若水平面光滑,滑块和木板组成的系统动量守恒。
若地面粗糙,系统的总动量将发生变化。
2)由于摩擦生热,机械能转化为内能,系统机械能不守恒,根据能量守恒定律,机械能的减少量等
于因摩擦而产生的热量,即ΔE=Ff·s 相对,其中s 相对为滑块和木板相对滑动的路程。
3)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.此过程相当于完全
非弹性碰撞过程
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Q=Ff Δx 或Q=E初−E末,研究对象为一个
系统.
1.(2024·湖北·高考真题)(多选)如图所示,在光滑水平面上静止放置一质量为M、长为L 的木块,质
量为m 的子弹水平射入木块。设子弹在木块内运动过程中受到的阻力不变,其大小f 与射入初速度大小
成正比,即
(k 为已知常数)。改变子弹的初速度大小
,若木块获得的速度最大,则(  )
A.子弹的初速度大小为
4
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B.子弹在木块中运动的时间为
C.木块和子弹损失的总动能为
D.木块在加速过程中运动的距离为
【答案】AD
【考点】子弹木块模型
【详解】A.子弹和木块相互作用过程系统动量守恒,令子弹穿出木块后子弹和木块的速度的速度分别
为
,则有
子弹和木块相互作用过程中合力都为
,因此子弹和物块的加速度分别为
由运动学公式可得子弹和木块的位移分别为
联立上式可得
因此木块的速度最大即
取极值即可,该函数在
到无穷单调递减,
因此当
木块的速度最大,A 正确;
B.则子弹穿过木块时木块的速度为
由运动学公式
可得
故B 错误;
5
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C.由能量守恒可得子弹和木块损失的能量转化为系统摩擦生热,即
故C 错误;
D.木块加速过程运动的距离为
故D 正确。
故选AD。
2.(2023·全国乙卷·高考真题)(多选)如图,一质量为M、长为l 的木板静止在光滑水平桌面上,另一
质量为m 的小物块(可视为质点)从木板上的左端以速度v0开始运动。已知物块与木板间的滑动摩擦力大
小为f,当物块从木板右端离开时(   )
  
A.木板的动能一定等于fl
B.木板的动能一定小于fl
C.物块的动能一定大于
D.物块的动能一定小于
【答案】BD
【考点】滑块木块模型
【详解】设物块离开木板时的速度为
,此时木板的速度为
,由题意可知
设物块的对地位移为
,木板的对地位移为
CD.根据能量守恒定律可得
整理可得
D 正确,C 错误;
AB.因摩擦产生的摩擦热
根据运动学公式
,
6
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因为
可得
则
所以
B 正确,A 错误。
故选BD。
3.(2024·新疆河南·高考真题)如图,一长度
的均匀薄板初始时静止在一光滑平台上,薄板的右
端与平台的边缘O 对齐。薄板上的一小物块从薄板的左端以某一初速度向右滑动,当薄板运动的距离
时,物块从薄板右端水平飞出;当物块落到地面时,薄板中心恰好运动到O 点。已知物块与薄板的
质量相等。它们之间的动摩擦因数
,重力加速度大小
。求
(1)物块初速度大小及其在薄板上运动的时间;
(2)平台距地面的高度。
【答案】(1)4m/s;
;(2)
【考点】滑块木块模型
【详解】(1)物块在薄板上做匀减速运动的加速度大小为
薄板做加速运动的加速度
对物块
对薄板
7
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解得
,
(2)物块飞离薄板后薄板得速度
物块飞离薄板后薄板做匀速运动,物块做平抛运动,则当物块落到地面时运动的时间为
则平台距地面的高度
4.(2024·河北·高考真题)如图,三块厚度相同、质量相等的木板A、B、C(上表面均粗糙)并排静止在
光滑水平面上,尺寸不计的智能机器人静止于A 木板左端。已知三块木板质量均为
A 木板长度为
,机器人质量为
,重力加速度g 取
,忽略空气阻力。
(1)机器人从A 木板左端走到A 木板右端时,求A、B 木板间的水平距离。
(2)机器人走到A 木板右端相对木板静止后,以做功最少的方式从A 木板右端跳到B 木板左端,求起跳
过程机器人做的功,及跳离瞬间的速度方向与水平方向夹角的正切值。
(3)若机器人以做功最少的方式跳到B 木板左端后立刻与B 木板相对静止,随即相对B 木板连续不停地3
次等间距跳到B 木板右端,此时B 木板恰好追上A 木板。求该时刻A、C 两木板间距与B 木板长度的关系。
【答案】(1)
;(2)90J,2;(3)
【考点】滑块木块模型
【详解】(1)机器人从A 木板左端走到A 木板右端,机器人与A 木板组成的系统动量守恒,设机器人
质量为M,三个木板质量为m,取向右为正方向,则
机器人从A 木板左端走到A 木板右端时,机器人、木板A 运动位移分别为为、
,则有
同时有
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解得A、B 木板间的水平距离
(2)设机器人起跳的速度大小为,方向与水平方向的夹角为,从A 木板右端跳到B 木板左端时间
为t,根据斜抛运动规律得
 
联立解得
机器人跳离A 的过程,系统水平方向动量守恒
根据能量守恒可得机器人做的功为
联立得
根据数学知识可得当
时,即
时,W 取最小值,代入数值得此时
(3)根据
可得
,根据
得
分析可知A 木板以该速度向左匀速运动,机器人跳离A 木板到与B 木板相对静止的过程中,机器人与
BC 木板组成的系统在水平方向动量守恒,得
解得
该过程A 木板向左运动的距离为
机器人连续3 次等间距跳到B 木板右端,整个过程机器人和B 木板组成的系统水平方向动量守恒,设每
次起跳机器人的水平速度大小为
,B 木板的速度大小为
,机器人每次跳跃的时间为
,取向右为
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正方向,得
①
每次跳跃时机器人和B 木板的相对位移为
,可得
②
机器人到B 木板右端时,B 木板恰好追上A 木板,从机器人跳到B 左端到跳到B 右端的过程中,AB 木
板的位移差为
可得
③
联立①②③解得
故A、C 两木板间距为
解得
5.(2024·浙江·高考真题)某固定装置的竖直截面如图所示,由倾角
的直轨道
,半径
的
圆弧轨道
,长度
、倾角为
的直轨道
,半径为R、圆心角为
的圆弧管道
组成,轨
道间平滑连接。在轨道末端F 的右侧光滑水平面上紧靠着质量
滑块b,其上表面与轨道末端F 所
在的水平面平齐。质量
的小物块a 从轨道
上高度为h 静止释放,经圆弧轨道
滑上轨道
,轨道
由特殊材料制成,小物块a 向上运动时动摩擦因数
,向下运动时动摩擦因数
,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当小物块a 在滑块b 上滑动时动摩擦因数恒为
,小物块a 运
动到滑块右侧的竖直挡板能发生完全弹性碰撞。(其它轨道均光滑,小物块视为质点,不计空气阻力,
,
)
(1)若
,求小物块
①第一次经过C 点的向心加速度大小;
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②在
上经过的总路程;
③在
上向上运动时间
和向下运动时间
之比。
(2)若
,滑块至少多长才能使小物块不脱离滑块。
【答案】(1)①16m/s2;②2m;③1 2∶;(2)0.2m
【考点】滑块木块模型
【详解】(1)①对小物块a 从A 到第一次经过C 的过程,根据机械能守恒定律有
第一次经过C 点的向心加速度大小为
②小物块a 在DE 上时,因为
所以小物块a 每次在DE 上升至最高点后一定会下滑,之后经过若干次在DE 上的滑动使机械能损失,
最终小物块a 将在B、D 间往复运动,且易知小物块每次在DE 上向上运动和向下运动的距离相等,设
其在
上经过的总路程为s,根据功能关系有
解得
③根据牛顿第二定律可知小物块a 在DE 上向上运动和向下运动的加速度大小分别为
将小物块a 在DE 上的若干次运动等效看作是一次完整的上滑和下滑,则根据运动学公式有
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解得
(2)对小物块a 从A 到F 的过程,根据动能定理有
解得
设滑块长度为l 时,小物块恰好不脱离滑块,且此时二者达到共同速度v,根据动量守恒定律和能量守
恒定律有
解得
考向
 
  1  
 
 子弹木块模型
 
 
1.(2025·全国·模拟预测)(多选)为了研究多层钢板在不同模式下的防弹效果,建立如下简化模型。如
图所示,两完全相同的钢板A、B 厚度均为
,质量均为
。第一次把A、B 焊接在一起静置在光滑水平
面上,质量也为
的子弹水平射向钢板A,恰好将两钢板击穿。第二次把A、B 间隔一段距离水平放置,
子弹以同样的速度水平射向A,穿出后再射向B,且两块钢板不会发生碰撞。设子弹在钢板中受到的阻力
为恒力,不计子弹的重力,子弹可视为质点。下列说法正确的是(  )
  
A.第一次子弹穿过A、B 所用时间之比为
B.第二次子弹能击穿两钢板
C.第二次子弹不能击穿钢板B,进入钢板B 的深度为
D.第一次、第二次整个系统损失的机械能之比为
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【答案】ACD
【详解】A.第一次子弹相对A、B 做匀减速直线运动,恰击穿时相对末速度为0,根据逆向思维,可
以将看成子弹相对A、B 做初速度为0 的反向匀加速直线运动,穿过B、A 的相对位移相等,则时间之
比为
所以穿过A、B 所用时间之比为
故A 正确;
BC.设子弹的初速度为
,受到的阻力大小为
。第一次穿过A、B 时共同速度为,对系统由动量守
恒有
由能量守恒有
可得
第二次子弹穿过A 时,设子弹速度为
,A 的速度为
,假设不能穿透B,最后与B 的共同速度为
,
进入B 的深度为
,对子弹和A 由动量守恒有
由能量守恒有
可得
对子弹和B,由动量守恒有
由能量守恒有
可得
假设成立,故B 错误,C 正确;
D.第一次系统损失的机械能
第二次系统损失的机械能
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第一次、第二次系统损失的机械能之比为
故D 正确。
故选ACD。
2.(2025·河南·模拟预测)如图,在有圆孔的水平支架上放置一物块,玩具子弹从圆孔下方竖直向上击中
物块中心并穿出,穿出后物块和子弹上升的最大高度分别为h 和8h。已知子弹的质量为m,物块的质量为
4m,重力加速度大小为g;在子弹和物块上升过程中,子弹所受阻力忽略不计,物块所受阻力大小为自身
重力的
。子弹穿过物块时间很短,不计物块厚度的影响,求
(1)子弹击中物块前瞬间的速度大小;
(2)子弹从击中物块到穿出过程中,系统损失的机械能。
【答案】(1)
   (2)37.5mgh
【详解】(1)子弹射穿木块后子弹和木块的速度分别为
,
其中
子弹射穿木块过程由动量守恒
解得
(2)子弹从击中物块到穿出过程中,系统损失的机械能
考向
 
  2      滑块木板模型
 
 
3.(2024·四川·模拟预测)如图甲所示,质量为
的薄板
静止在水平地面上,质量为
的物块
静止在
的右端。
时刻对
施加一水平向右的作用力
,
的大小随时间的变化关系如图乙所示。
已知
与
之间、
与地面之间的动摩擦因数均为0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,
始终未脱离
。
取
,下列说法正确的是(  )
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A.
时,
与
发生相对滑动
B.
时,
的加速度大小为
C.
时,
的速度大小为
D.
时,
、
动量之和为
【答案】C
【详解】A.设A、B 发生相对滑动时的最小外力为
,对A 受力分析,由牛顿第二定律可得
解得
对于B 而言,则有
联立上式解得
由乙图可知,外力
与时间的关系满足
当
时,
,A、B 没有发生相对滑动,A 错误;
B.根据上述分析可知,
时,
,A、B 具有共同的加速度,大小为
,B 错误;
C.根据动量定理,结合乙图可知
代入数据解得
C 正确;
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D.根据乙图,结合动量定理可知,
时,A、B 系统具有的动量之和为
代入数据解得
D 错误。
故选C。
4.(2024·重庆九龙坡·一模)如图所示,一足够长的质量为M=10kg 的长木板在光滑水平面上以3m/s 的速
度向右行驶。某时刻轻放一质量m=2.0kg 的小黑煤块在长木板右端(小黑煤块视为质点且初速度为零),
同时给长木板施加一个F=14N 的向右水平恒力,煤块与长木板间动摩擦因数μ=0.20,取g=10m/s2.,则下列
说法正确的是(  )
A.煤块在整个运动过程中先做匀加速直线运动再做匀速直线运动
B.煤块放上长木板后,长木板一直做加速度不变的加速运动
C.煤块在4s 内前进的位移为9m
D.煤块最终在长木板上留下的痕迹长度为4.5m
【答案】D
【详解】AB.对煤块,根据牛顿第二定律,有
可得煤块向右运动的加速度
对长木板,根据牛顿第二定律,有
解得长木板向右运动的加速度
经过时间两者共速
解得
共速后两者一起以相同的加速度向右加速,根据牛顿第二定律,有
解得
故AB 错误;
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CD.在
s 时间内,煤块向右运动位移
长木板向右运动的位移为
解得
煤块相对长木板向左的位移为
故C 错误,D 正确。
故选D。
5.(2024·四川成都·模拟预测)(多选)如图甲所示,“L”形木板Q(竖直挡板厚度不计)静止于粗糙水
平地面上,质量为
的滑块P(视为质点)以
的初速度滑上木板,
时滑块与木板相撞并粘在
一起。两者运动的
图像如图乙所示。重力加速度大小
,则下列说法正确的是(  )
A.“L”形木板的长度为
B.Q 的质量为
C.地面与木板之间的动摩擦因数为0.1
D.由于碰撞系统损失的机械能与碰撞后木板Q 与地面摩擦产生的内能之比为
【答案】BD
【详解】A.“L”形木板的长度
A 错误;
B.滑块P 滑上木板后,滑块P 做匀减速运动,木板Q 做匀加速运动,由两者运动的
图像可知,两
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者在碰撞前滑块P 的速度为
木板Q 的速度
两者碰撞后共同速度为
碰撞过程系统的动量守恒,设滑块P 的质量为m,木板Q 的质量为M,取滑块P 的速度方向为正方向,
由动量守恒定律可得
代入数据解得
B 正确;
C.设滑块P 与木板Q 间的滑动摩擦因数为
,地面与木板之间的滑动摩擦因数为
,由运动的
图像可知,在0~2s 时间内,滑块P 的加速度为
木板Q 的加速度为
对两者由牛顿第二定律可得
,
代入数据联立解得
C 错误;
D.由于碰撞系统损失的机械能为
代入数据解得
碰撞后木板Q 与地面摩擦产生的内能
课中由于碰撞系统损失的机械能与碰撞后木板Q 与地面摩擦产生的内能之比为
,D 正确。
故选BD。
6.(2025·广东珠海·一模)如图所示,卡车
上放有一块木板
,木板与卡车间的动摩擦因数
,
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木板质量
。木板右侧壁(厚度不计)到左端的距离
,到驾驶室距离
。一质量与木
板相等的货物
(可视为质点)放在木板的左端,货物与木板间的动摩擦因数
。现卡车、木板及
货物整体以
的速度匀速行驶在平直公路上。某时刻,司机发现前方有交通事故后以
的
恒定加速度刹车,直到停下。司机刹车后瞬间,货物相对木板滑动,木板相对卡车静止。货物与木板右侧
壁碰撞后粘在一起,碰撞时间极短。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度
取
。求:
(1)在刹车过程中,货物与木板右侧壁碰撞前,货物的加速度大小;
(2)在刹车过程中,货物与木板右侧壁碰撞前,木板受到卡车的摩擦力大小;
(3)木板最终是否会与驾驶室相碰?如果不会,最终木板右侧与驾驶室相距多远?
【答案】(1)
  (2)
   (3)不会,1.6m
【详解】(1)在刹车过程中,货物与木板右侧壁碰撞前,货物C 相对木板B 滑动,对货物C 受力分析,
根据牛顿第二定律有
解得
(2)在刹车过程,货物C 与木板B 右壁碰撞前,木板B 与卡车A 相对静止,对木板受力分析,根据牛
顿第二定律有
解得
(3)货物C 在木板B 上滑动,则有
解得
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在
内,木板B 与卡车A 一起减速,则有
货物C 在木板B 上减速滑动,则有
货物C 与木板B 碰撞,动量守恒,则有
解得货物C 与木板B 的共同速度为
因
,所以货物C 与木板B 整体相对卡车A 会滑动,对BC,根据牛顿第二定律有
解得
则卡车刹停的时间为
从货物C 与木板B 相碰到卡车A 停止的时间
在
时间内,货物C 与木板B 整体减速到
继续向前减速到0,货物C 与木板B 的共速度到停下的位移为
在在
时间内卡车刹停的位移为
因
所以卡车刹停时,木板右侧不会与驾驶室相碰,则木板右侧与驾驶室相距的距离为
7.(2024·贵州贵阳·模拟预测)一固定装置由表面均光滑的水平直轨道AB、倾角为
的直轨道BC、圆弧
管道(圆心角为
)CD 组成,轨道间平滑连接,其竖直截面如图所示(未按比例作图)。BC 的长度L 
=2.0m,圆弧管道半径R=1.0m(忽略管道内径大小),D 和圆心O 在同一竖直线上。轨道ABCD 末端D 的
右侧紧靠着水平面上质量
=0.1kg 的平板,其上表面与轨道末端D 所在的水平面齐平。质量
=0.1kg、
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可视为质点的滑块从A 端弹射获得
=3.2J 的动能后,经轨道ABCD 水平滑上平板,并带动平板一起运动。
平板上表面与滑块间的动摩擦因数
=0.6、下表面与水平面间的动摩擦因数为
。不计空气阻力,最大静
摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g 取10m/s2,
,
。
(1)求滑块到达轨道ABCD 末端D 时的速度大小;
(2)若
,滑块未脱离平板,求平板加速至与滑块共速过程系统损失的机械能;
(3)若
,平板至少多长才能使滑块不脱离平板。
【答案】(1)6m/s  (2)0.9J   (3)1.8m
【详解】(1)根据动能定理有
解得
(2)若
,滑块未脱离平板,根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
解得
(3)若
,对滑块进行分析,根据牛顿第二定律有
解得
滑块向右做匀减速直线运动,对木板进行分析,根据牛顿第二定律有
解得
木板向右做匀加速直线运动,当两者达到相等速度后保持相对静止向右做匀减速直线运动,则有
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两者的相对位移大小等于木板长度的最小值,则有
解得
8.(2024·云南丽江·一模)如图,一长为L(L 是未知量)、质量为
的长木板放在光滑水平地面
上,物块A、B、C 放在长木板上,物块A 在长木板的左端,物块C 在长木板上的右端,物块B 与物块A
的距离
,所有物块均保持静止。现对物块A 施加一个水平向右的推力
,在物块A、B 即
将发生碰撞前的瞬间撤去推力F。已知物块A 的质量为
,物块B、C 的质量为
,物
块A、B、C 与长木板的动摩擦因数均为
,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g 取
,物块A、
B、C 均可视为质点,物块间的碰撞均无机械能损失。求:
(1)施加推力时,物块A 的加速度的大小;
(2)物块A、B 碰撞后的瞬间各自的速度大小;
(3)若将长木板换成质量不计的轻质薄板,且物块A、B 碰撞后瞬间,轻质薄板和物块A 粘在一起,求从施
加推力F 到物块A、B、C 与轻质薄板共速所需的时间(最后结果保留两位小数,整个过程中物块B、C 不
相碰)。
【答案】(1)
  (2)
,
  (3)
【详解】(1)A、B 能发生碰撞说明A 与木板相对运动,对A 进行受力分析可得
代入题中数据解得
(2)假设长木板、物体B、C 一起加速,加速度为
,则有
因为
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假设成立,所以
设物体A 与物体B 碰前所需时间为t,则
解得
设物体A、B 碰前速度为
、
,则
,
解得
,
物体A、B 碰后速度为
、
,则根据动量守恒定律和能量守恒定律可得
解得
,
(3)对A 有
得
轻质薄木板与B、C 相对静止,有相同的加速度
,
设物体A 与物体B 碰前所需时间为
,物体A、B 碰前速度为
、
,则
得
且
,
物体A、B 碰后速度为
、
,则根据动量守恒定律和能量守恒定律可得
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解得
,
A、B 碰后,物块A 与薄板粘在一起以
匀速(BC 对薄板摩擦力等大反向),B 匀减速,C 匀
加速至
,时间
,则
此时B 的速度
此后,物体A、C 和薄板相对静止,一起匀加速,B 匀减速至共速,物体A、C 的加 速度大小
物体B 的加速度大小
由
得
则所需总时间
9.(2025·山东·模拟预测)如图所示,一质量
,长度
的长木板C(右端带挡板)静止在光
滑水平面上,小物块A 放置在长木板最左端,小物块B 放置在长木板上距右端为x 处,A、B 均可视为质
点,质量均为
。某时刻,给A 一个水平向右、大小为
的初速度,A、B、C 之间的碰撞均
为弹性碰撞且碰撞时间极短。A、C 和B、C 之间的动摩擦因数均为
,A、B 始终未脱离C,取
。
(1)求从A 开始运动到A、B、C 达到稳定状态的过程,整个系统因摩擦产生的热量;
(2)求B 与挡板碰后瞬间B 和C 各自的速度大小;
(3)若A、B 不发生第二次碰撞,求B 与长木板右端的距离x 的最小值。
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【答案】(1)24J   (2)
;
   (3)
【详解】(1)对A、B、C 由动量守恒定律有
减少的动能因摩擦转化为内能,则
解得
则系统因摩擦产生的热量
(2)因为A、B 的质量相同,所以A 与B 碰后速度交换,可视为A 直接滑到右端,从开始到B 与挡板
碰撞前瞬间由动量守恒定律得
由能量守恒定律得
B 与C 碰撞过程,由动量守恒定律有
由机械能守恒定律有
联立解得
,
(3)B 与挡板碰后瞬间A 的速度大小为
,对A、B、C 由牛顿第二定律可得
A、B 的加速度大小
C 的加速度大小
设A、C 先达到共速的时间为t,则
解得
这段时间内A 的位移大小
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B 的位移大小
,
A、C 共速瞬间
,
之后B 与A、C 整体作用,最后A、B、C 共速,速度大小为
由能量守恒定律有
解得
若A、B 不发生第二次碰撞,则x 至少为
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