(完整版)连接体问题专题训练
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专题强化练3连接体问题1.(2023江苏盐城期末)如图所示,物体P置于光滑的水平面上,用轻细线跨过质量不计的光滑定滑轮连接一个重力G=10 N的重物Q,物体P向右运动的加速度大小为a1;若细线下端不挂重物,而用F=10 N的力竖直向下拉细线下端,这时物体P的加速度大小为a2,则()A.a1<a2B.a1=a2C.a1>a2D.条件不足,无法判断2.(2023福建莆田二中期末)如图,一凹形槽内有一轻质弹簧和一物块,槽内两端装有压力传感器。
将凹形槽静置在光滑斜面上时,上下两端压力传感器的示数分别为4.5 N和13.6 N。
当凹形槽沿斜面自由下滑时()A.下压力传感器的示数变小B.下压力传感器的示数变大C.上压力传感器的示数为9.1 ND.上压力传感器的示数为13.6 N3.(多选题)(2024福建柳城中学月考)某兴趣小组准备测定列车行驶的加速度。
当列车在平直轨道上行驶时,他们在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球,发现小球与车厢保持相对静止时,细线与竖直方向的夹角为θ,如图所示。
重力加速度为g,则对于此时列车的运动状态,有可能是()A.向左匀加速运动B.向左匀减速运动C.加速度大小为g tan θD.加速度大小为g sin θ4.(多选题)(2024湖北襄阳阶段检测)如图所示,两个质量分别为m1=1 kg、m2=4 kg 的物体置于光滑的水平面上,中间用轻质弹簧测力计连接。
两个大小分别为F1=30 N、F2=20 N的水平拉力分别作用在m1、m2上,则达到稳定状态后,下列说法正确的是()A.弹簧测力计的示数是28 NB.弹簧测力计的示数是30 NC.在突然撤去F2的瞬间,m2的加速度大小为5 m/s2D.在突然撤去F1的瞬间,m1的加速度大小为28 m/s25.(多选题)(2024陕西延安期末)如图所示,A、B、C三球的质量均为m,轻质弹簧一端固定在斜面顶端,另一端与A球相连,A、B间固定一个轻杆,B、C间由一轻质细线连接。
11.11连接体问题专项练习学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题 1.如图所示,A 、B 两物块放在光滑水平面上,它们之间用轻质细线相连,两次连接情况中细线倾斜方向不同,但与竖直方向的夹角相同,对B 施加水平力1F 和2F ,两种情况下A 、B 整体的加速度分别为1a 、2a ,细线上的力分别为1T 、2T ,则下列说法正确的是( )A .若12F F =,则必有12a a >B .若12F F =,则必有12T T =C .若12T >T ,则必有12F F =D .若12T T <,则必有12F F =2.如图物体A 叠放在物体B 上,B 置于光滑水平面上。
A 、B 质量分别为m A =6kg ,m B =2kg 。
A 、B 之间的动摩擦因数0.2μ=,开始时F =10N ,此后逐渐增加,在增大到50N 的过程中,则( )A .当拉力F <12N 时,两物体均保持静止状态B .两物体开始没有相对运动,当拉力超过12N 时,开始相对滑动C .两物体间会出现相对运动D .两物体间始终没有相对运动3.如图,在光滑水平面上,轻质弹簧相连质量分别为1kg 和2kg 的物块A 、B ,用大小为F = 15N 的恒力作用在A 上使AB 相对静止一起向左匀加速运动,则下列说法正确的是( )A.弹簧的弹力大小等于5NB.弹簧的弹力大小等于10NC.突然撤去F瞬间,B的加速度大小变0D.撤去F后的短暂时间内,A的速度将减小,B的加速度增大4.如图,台秤上放一质量M=5kg的木箱,木箱内有质量分别为3kg和2kg的两物体P、Q,用细绳通过光滑定滑轮相连,定滑轮的质量m=0.2kg,2g。
现剪断Q下端10m/s=的细绳,在P下落但还没有到达箱底的过程中台秤的示数为()A.7.6kg B.9.8kg C.10kg D.10.2kg二、多选题5.如图所示,两个长方体木块A、B的质量分别为m A=0.8kg和m B=0.4kg,它们并排放在水平面上。
题型一 整体法与隔离法的应用 例题 1 如图所示,光滑水平面上放置质量分别为 m 和 2m 的四个木块,其 中两个质量为 m 的木块间用一不可伸长的轻绳相连,木块间的最大静摩擦力是 μmg。
现用水平拉力 F 拉其中一个质量为 2 m 的木块,使四个木块以同一加速度运动,则轻绳对 m 的最大拉力为3mg A 、 53mg B 、 43mgC 、 2D 、3mg变式 1 如图所示的三个物体 A 、B 、C ,其质量分别为 m 1、m 2、m 3,带有滑轮的物体 B 放在光滑平面上,滑轮和所有接触面间的摩擦及绳子的质量均不计.为使三物体间无相对运动,则水平推力的大小应为 F =2. 如图,质量为 2m 的物块 A 与水平地面的摩擦可忽略不计,质量为 m 的物块 B 与地面的动摩擦因数为 μ,在已知水平推力 F 的作用下,A 、B 做加速运动,A 对 B 的作用力为多少?2mm图2 -13. 如图所示,质量为 M 的木箱放在水平面上,木箱中的立杆上套着一个质量为 m 的小球,1开始时小球在杆的顶端,由静止释放后,小球沿杆下滑的加速度为 a = g ,则小球在下滑的2过程中,木箱对地面的压力为多少?4. 两个质量相同的小球用不可伸长的细线连结,置于场强为 E 的匀强电场中,小球 1 和小球2 均带正电,电量分别为 q 1 和 q 2(q 1>q 2)。
将细线拉直并使之与电场方向平行,如图所示。
若将两小球同时从静止状态释放,则释放后细线中的张力 T 为(不计重力及两小球间的库仑力)( ) A . T = 1 (q - q )EB . T = (q - q )EE2 1 2121球 2 球 1C .T = 2(q 1 + q 2 )ED . T = (q 1 + q 2 )E5. 如图所示,光滑水平面上放置质量分别为 m 、2m 和 3m 的三个木块,其中质量为 2m 和 3m的木块间用一不可伸长的轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为 F T 。
简单的连接体1、如图1所示,有两个相同材料物体组成的连接体在斜面上运动,当作用力F 一定时,m 2所受绳的拉力 ( )A .与θ有关B .与斜面动摩擦因数有关C .与系统运动状态有关D .F T =m 2F m 1+m 2,仅与两物体质量有关2、如图中a 、b 是两个位于固定斜面上的正方形物块,它们的质量相等.F 是沿水平方向作用于a 上的外力.已知a 、b 的接触面,a 、b 与斜面的接触面都是光滑的.正确的说法是( )A .a 、b 一定沿斜面向上运动B .a 对b 的作用力沿水平方向C .a 、b 对斜面的正压力相等D .a 受到的合力沿水平方向的分力等于b 受到的合力沿水平方向的分力3、如图6所示,浅色长传送带水平部分ab =2 m ,斜面部分bc =4 m ,与水平的夹角α=37°.一煤块(可视为质点)A 与传送带间的动摩擦因数μ=0.25,传送带沿图示的方向运动,速率v =2 m/s ,若把煤块A 轻放在a 处,它将被传送到c 点,且煤块A 不会脱离传送带,煤块A 从a 点被传送到c 点时,煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹.求此黑色痕迹的长度.(g =10 m/s 2)4、如图所示,在光滑的水平地面上,有两个质量相等的物体,中间用劲度系数为k 的轻质弹簧相连,在外力作用下运动,已知F 1>F 2,当运动达到稳定时,弹簧的伸长量为( ) A .kF F 21- B .k F F 221- C .k F F 221+ D .k F F 21+5、质量分别为m 、2m 、3m 的物块A 、B 、C 叠放在光滑的水平地面上,现对B 施加一水平力F,已知AB 间、BC 间最大静摩擦力均为f 0,为保证它们能够一起运动,F 最大值为A.6f 0B.4f 0C.3f 0D.2f 06、右图为仓库中常用的皮带传输装置示意图,它由两台皮带传送机组成,一台水平传送,A,B两端相距3m,另一台倾斜,传送带与地面的倾角,C, D两端相距4. 45m,B, C相距很近。
连接体问题专题练习一、 连接体与受力分析:例1、如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m 和2m 的四个木块,其中两个质量为m 的木块间用一不可伸长的轻绳相连,木块间的最大静摩擦力是μmg 。
现用水平拉力F 拉其中一个质量为2 m 的木块,使四个木块以同一加速度运动,则轻绳对m 的最大拉力为A 、5mg 3μB 、4mg 3μC 、2mg3μ D 、mg 3μ 例2、如图所示,有5 000个质量均为m 的小球,将它们用长度相等的轻绳依次连接,再将其左端用细绳固定在天花板上,右端施加一水平力使全部小球静止.若连接天花板的细绳与水平方向的夹角为45°.则第2 011个小球与2 012个小球之间的轻绳与水平方向的夹角α 的正切值等于二、 连接体与牛顿运动定律:例3、 如图,质量为2m 的物块A 与质量为m 的物块B 在水平恒力F 的作用下沿水平面向右运动,(1)若地面光滑则 A 对B 的作用力为多少?若A 、B 与地面的动摩擦因数都为μ,则 A 对B 的作用力为多少?拓展1:如图所示,压缩的弹簧左端固定,右端不和A 物块拴接,在将A 、B 弹开的过程中,(1)如果地面光滑,则何时A 、B 之间无相互作用力?(2)如果A 、B 与地面的摩擦因数相同,则何时A 、B 之间无相互作用力?拓展2、如图所示,A 、B 在力F 的作用下共同压缩弹簧并处于静止状态,弹簧两端与地面和B 固定,某时刻将力突然撤去,请分析在何时A 会脱离B 。
例4、 如图所示,质量相同的三个小球分别被弹簧或者细绳相连,请依次断裂其中的一根弹簧或者细绳,分别求出各种情况下三个小球的加速度。
三、 连接体与能量和动量:例5、如图所示,物块A 、B 、C 的质量分别为M 、m 3、m ,并均可视为质点,它们间有m M m 4<<关系。
三物块用轻绳通过滑轮连接,物块B 与C 间的距离和C 到地面的距离均是L 。
若C 与地面、B 与C 相碰后速度立即减为零,B 与C 相碰后粘合在一起。
[方法点拨] 整体法、隔离法交替运用的原则:若连接体内各物体具有相同的加速度,且要求物体之间的作用力,可以先用整体法求出加速度,然后再用隔离法选取合适的研究对象,应用牛顿第二定律求作用力.即“先整体求加速度,后隔离求内力”.1.(多选)(2018·四川泸州一检)如图1所示,物块A 、B 质量相等,在水平恒力F 作用下,在水平面上做匀加速直线运动,若水平面光滑,物块A 的加速度大小为a 1,物块A 、B 间的相互作用力大小为F N1;若水平面粗糙,且物块A 、B 与水平面间的动摩擦因数相同,物块B 的加速度大小为a 2,物块A 、B 间的相互作用力大小为F N2,则以下判断正确的是( )图1A .a 1=a 2B .a 1>a 2C .F N1=F N2D .F N1<F2.如图2所示,质量为M 的框架放在水平地面上,一轻弹簧上端固定在框架上,下端连接一个质量为m 的小球,小球上下振动时,框架始终没有跳起.当框架对地面压力为零瞬间,小球的加速度大小为( )图2A .g B.M -m m g C .0 D.M +m mg 3.(多选)(2017·湖北武汉2月调考)一物块置于水平桌面上,一端系于物块的轻绳平行于桌面绕过光滑的轻质定滑轮,轻绳的另一端系一质量为M 的杆,杆自然下垂,杆上穿有质量为m (m <M )的小环,如图3所示.重力加速度大小为g .当小环以加速度a 沿杆加速下滑时,物块仍保持静止,则物块受到桌面的摩擦力可能为( )图3A .MgB .(M +m )gC .(M +m )g -MaD .(M +m )g -ma4.(2017·河北省五个一联盟二模)如图4所示,固定斜面CD 段光滑,DE 段粗糙,A 、B 两物体叠放在一起从C 点由静止下滑,下滑过程中A 、B 保持相对静止,则( )图4A .在CD 段时,A 受三个力作用B .在DE 段时,A 可能受二个力作用C .在DE 段时,A 受到的摩擦力方向一定沿斜面向上D .整个下滑过程中,A 、B 均处于失重状态5.(多选)(2017·广东顺德一模)如图5所示,有五个完全相同、质量均为m 的滑块(可视为质点)用长均为L 的轻杆依次相连接,最右侧的第1个滑块刚好位于水平面的O 点处,O 点左侧水平面光滑、O 点右侧水平面由长3L 的粗糙面和长L 的光滑面交替排列,且足够长,已知在水平恒力F 的作用下,第3个滑块刚好进入O 点右侧后,第4个滑块进入O 点右侧之前,滑块恰好做匀速直线运动,则可判断(重力加速度为g )( )图5A .滑块与粗糙段间的动摩擦因数μ=F 3mgB .第4个滑块进入O 点后,滑块开始减速C .第5个滑块刚进入O 点时的速度为2FL 5mD .轻杆对滑块始终有弹力作用6.(多选)(2017·湖北孝感一模)如图6甲所示,一根粗绳AB ,其质量均匀分布,绳右端B 置于光滑水平桌面边沿,现拉动粗绳右端B ,使绳沿桌面边沿做加速运动,当B 端向下运动x时,如图乙所示,距B 端x 处的张力F T 与x 的关系满足F T =5x -52x 2,一切摩擦不计,下列说法中正确的是(g =10 m/s 2)( )图6A .可求得粗绳的总质量B .不可求得粗绳的总质量C.可求得粗绳的总长度D.可求得当x=1 m时粗绳的加速度大小7.(2017·湖南长郡中学一模)如图7所示,截面为直角三角形的斜面体固定在水平地面上,两斜面光滑,斜面倾角分别为60°和30°,一条不可伸长的轻绳跨过固定在斜面顶端的光滑轻定滑轮连接着两个小物体,物体B的质量为m,起始距地面的高度均为h,重力加速度为g.图7(1)若A的质量也为m,由静止同时释放两物体,求当A刚到地面时的速度大小;(2)若斜面体不固定,当斜面体在外力作用下以大小为a的加速度水平向右做匀变速直线运动时,要使A、B两物体相对斜面都不动,分析物体A的质量和加速度a的关系.答案精析1.BCD2.D [以框架为研究对象进行受力分析可知,当框架对地面压力为零时,其重力与弹簧对其弹力平衡,即F =Mg ,故可知弹簧处于压缩状态,再以小球为研究对象分析受力可知F+mg =ma ,联立可解得,小球的加速度大小为a =M +m mg ,故选项D 正确.] 3.AD4.C [在CD 段,整体的加速度a =(m A +m B )g sin θm A +m B=g sin θ,对A 受力分析,有:m A g sin θ+F f =m A a ,解得F f =0,可知A 受重力和支持力两个力作用,故A 错误. 设B 与斜面DE 段间的动摩擦因数为μ,在DE 段,整体的加速度a ′=(m A +m B )g sin θ-μ(m A +m B )g cos θm A +m B=g sin θ-μg cos θ,对A 受力分析,有:m A g sin θ+F f ′=m A a ′,解得F f ′=-μm A g cos θ,负号表示方向沿斜面向上.若匀速运动,A 受到的静摩擦力也是沿斜面向上,所以A 一定受三个力作用,故B 错误,C 正确.整体下滑的过程中,CD 段加速度沿斜面向下,A 、B 均处于失重状态.在DE 段,A 、B 可能做匀速直线运动,不处于失重状态,故D 错误.]5.AC [第3个滑块刚好进入O 点右侧后,第4个滑块进入O 点右侧之前,滑块恰好做匀速直线运动,则F -3μmg =0,解得μ=F 3mg,故A 正确;第4个滑块进入O 点后,第1个滑块滑出粗糙面,此时整体受到的摩擦力还是F f =3μmg =F ,还是做匀速运动,故B 错误;第5个滑块刚进入O 点时,根据动能定理可知F ·4L -μmg ·3L -μmg ·3L -μmg ·2L -μmg ·L =12·5m v 2 ,解得v = 2FL 5m,故C 正确;在匀速阶段,轻杆对第5个滑块无弹力作用,故D 错误.]6.ACD7.见解析解析 (1)设A 刚到地面时的速度为v ,由A 和B 整体运动过程中机械能守恒得,mgh =mg sin 30°·h sin 60°+12×2m v 2 v = (1-33)gh . (2)对两个物体分别进行受力分析,沿垂直斜面和平行斜面方向建立坐标系进行正交分解 . 当斜面体向右做匀加速直线运动时,加速度方向水平向右:对A 物体, F T -m A g sin 60°=m A a cos 60°对B 物体, mg sin 30°-F T =ma cos 30°解得m A =mg -3ma 3g +a可知加速度的大小应满足0<a <33g 加速度a 越大,A 物体的质量越小,A 物体质量应满足0<m A <33m . 当斜面体向右做匀减速直线运动时,加速度方向水平向左: 对A 物体, m A g sin 60°-F T =m A a cos 60°对B 物体,F T -mg sin 30°=ma cos 30°解得m A =mg +3ma 3g -a可知加速度的大小满足0<a <3g加速度a 越大,A 物体的质量越大,A 物体质量应满足m A >33m .。
连接体[有相同加速度的问题]1.质量为M 的车上有质量为m 的人,用力推车,当车以加速度a 向左加速运动时,求人对车水平方向的作用力 的大小和方向?(人相对车静止)[ma ;向右]2.如图所示,劈形木块B 的上表面叠放一木块A ,然后一起放到斜面上,B 的上表面恰好水平,当B 加速沿斜面下滑时,A 、B 始终保持相对静止,则[C]A.木块B 对A 的下表面没有摩擦力作用B.木块A 的下表面受到向右的摩擦力作用C. 木块B 对A 的支持力小于A 的重力D. 木块B 对A 的支持力等于A 的重力3.如图所示,质量为m 的人站在自动扶梯上,扶梯正以加速度a 向上减速运动,a 与水平方向的夹角为θ,则人所受的支持力大小为 ,摩擦力大小为 ,方向为 。
[]3.如图所示,A 、B 、C 三个物体组成的系统在水平面上以同一速率向右做匀加速运动,其中C 受到向右的恒力F 的作用,则以下说法正确的是[C]A.B 不受A 的摩擦力B.B 受向左的摩擦力C.A 与B 、C 之间相互的摩擦力的合力为零D.A 受的摩擦力的合力为零4.物体B 放在真空容器A 中,且B 略小于A ,将他们以初速度V 竖直向上抛出,下列说法正确的是A.若不计空气阻力,在他们上升过程中,B 对A 压力向下B. .若不计空气阻力,在他们上升过程中,B 对A 无压力C. .若考虑空气阻力,在他们上升过程中,B 对A 压力向下D. .若考虑空气阻力,在他们上升过程中,B 对A 压力向上5.如图所示的m 和M 、M 与地间的动摩擦因数μ=0.4,已知m=2kg ,M=4kg ,为使m 不下落,水平力至少应多大?(g=10m/s 2)[63N]6.如图所示,质量为m 的物体P 与车厢的竖直面的摩擦因数为μ,要使P 物体不下滑,则车厢的加速度最小值为 ,方向 。
[g/μ;向左]7.光滑斜面体固定在小车上,小车以恒定的加速度a 向左运动,这时放在斜面上的物体相对于斜面静止,如图所示,这时加速度a 的大小应为:[C]A.gsin θB.gcos θC.gtg θ Dgctg θ 8.如图所示,五个木块并排放在水平地面上,它们的质量相同,它们与地面的摩擦不计,当用力F 推第一块使它们共同加速运动时,第二块队第三块的推力为 。
专题20 动力学中的连接体问题1.同一方向的连接体问题:这类问题通常具有相同的加速度,解题时一般采用先整体后隔离的方法.2.不同方向的连接体问题:由跨过定滑轮的绳相连的两个物体,不在同一直线上运动,加速度大小相等,但方向不同,也可采用整体法或隔离法求解.1.(2020·湖南长沙市长沙县第六中学月考)如图1,斜面光滑且固定在地面上,A 、B 两物体一起靠惯性沿光滑斜面下滑,下列判断正确的是( )图1A .图甲中两物体之间的绳中存在弹力B .图乙中两物体之间存在弹力C .图丙中两物体之间既有摩擦力,又有弹力D .图丁中两物体之间既有摩擦力,又有弹力 答案 C解析 图甲:整体法分析,根据(m 1+m 2)g sin θ=(m 1+m 2)a ,隔离A 可知F T +m 1g sin θ=m 1a ,解得绳的拉力F T =0,故A 错误;图乙:对两物体应用整体法,根据牛顿第二定律可知(m 1+m 2)g sin θ=(m 1+m 2)a ,隔离A 可知F N +m 1g sin θ=m 1a ,解得两物体之间的弹力F N =0,故B 错误;图丙:对两物体应用整体法,根据牛顿第二定律可知(m 1+m 2)g sin θ=(m 1+m 2)a ,解得加速度沿斜面向下,隔离A ,将加速度分解到竖直和水平方向,根据牛顿第二定律可知,题图丙中两物体之间既有摩擦力,又有弹力,故C 正确;图丁:对两物体应用整体法,根据牛顿第二定律可知(m 1+m 2)g sin θ=(m 1+m 2)a ,隔离A 可知F f +m 1g sin θ=m 1a ,解得:F f =0,故D 错误.2.(2020·湖南长沙市模拟)如图2所示,光滑水平面上,质量分别为m 、M 的木块A 、B 在水平恒力F 作用下一起以加速度a 向右做匀加速直线运动,木块间的水平轻质弹簧劲度系数为k ,原长为L 0,则此时木块A 、B 间的距离为( )图2A .L 0+MakB .L 0+ma kC .L 0+MFk M +mD .L 0+F -mak答案 B解析 以A 、B 整体为研究对象,加速度为:a =FM +m,隔离A 木块,弹簧的弹力:F 弹=ma=k Δx ,则弹簧的长度L =L 0+ma k =L 0+mFk M +m,故选B.3.(2020·辽宁沈阳东北育才学校月考)如图3所示,质量分别为m A 、m B 的A 、B 两物块紧靠在一起放在倾角为θ的固定斜面上,两物块与斜面间的动摩擦因数相同,用始终平行于斜面向上的恒力F 推A ,使它们沿斜面匀加速上升,为了减小A 、B 间的压力,可行的办法是( )图3A .减小倾角θB .减小B 的质量C .减小A 的质量D .换粗糙程度小的斜面答案 B解析 由牛顿第二定律得,对A 和B 整体有F -(m A +m B )g sin θ-μ(m A +m B )g cos θ=(m A +m B )a ,对B 有F 1-m B g sin θ-μm B g cos θ=m B a ,联立解得F 1=m B m A +m BF ,故减小B 的质量可减小A 、B 间的压力,B 正确,A 、C 、D 错误.4.(多选)如图4,水平地面上有三个靠在一起的物块P 、Q 和R ,质量分别为m 、2m 和3m ,物块与地面间的动摩擦因数都为μ.用大小为F 的水平外力推动物块P ,记R 和Q 之间相互作用力与Q 与P 之间相互作用力大小之比为k .下列判断正确的是( )图4A .若μ≠0,则k =56B .若μ≠0,则k =35C .若μ=0,则k =12D .若μ=0,则k =35答案 BD5.(多选)(2020·湖北鄂东南联盟模拟)如图5所示,A 物体的质量是B 物体的k 倍.A 物体放在光滑的水平桌面上通过轻绳与B 物体相连,两物体释放后运动的加速度为a 1,轻绳的拉力为F T1;若将两物体互换位置,释放后运动的加速度为a 2,轻绳的拉力为F T2.不计滑轮摩擦和空气阻力,则( )图5A.a1∶a2=1∶k B.a1∶a2=1∶1C.F T1∶F T2=1∶k D.F T1∶F T2=1∶1答案AD解析由牛顿第二定律m B g=(m A+m B)a1,F T1=m A a1,同理两物体互换位置,则m A g=(m A+m B)a2,F T2=m B a2,解得a1∶a2=m B∶m A=1∶k,F T1∶F T2=1∶1,故A、D正确.6.(2020·江苏七市第二次调研)如图6所示,车厢水平底板上放置质量为M的物块,物块上固定竖直轻杆,质量为m的球用细线系在杆上O点.当车厢在水平面上沿直线加速运动时,球和物块相对车厢静止,细线偏离竖直方向的角度为θ,此时车厢底板对物块的摩擦力为F f、支持力为F N,已知重力加速度为g,则( )图6A.F f=Mg sin θB.F f=Mg tan θC.F N=(M+m)g D.F N=Mg答案 C解析以m为研究对象,受力如图甲所示由牛顿第二定律得mg tan θ=ma,解得a=g tan θ以M、m整体为研究对象,受力如图乙所示在竖直方向上,由平衡条件有F N=(M+m)g在水平方向上,由牛顿第二定律有F f=(M+m)a=(M+m)g tan θ,故C正确,A、B、D错误.7.(2020·安徽安庆市三模)如图7所示,质量为M的木块置于小车光滑的水平上表面,跨过光滑定滑轮的细绳一端水平连接木块,另一端竖直悬挂质量为m的物块,且m贴着小车光滑竖直右壁,当小车水平向右做加速度为a的匀加速运动时,M、m能与小车保持相对静止,则加速度a、细绳的拉力F T及m所受合力F为( )图7A .a =mg MB .F T =mMgm +MC .F =0D .F =m a 2+g 2答案 A解析 以物块为研究对象,竖直方向根据平衡条件可得细绳的拉力:F T =mg ;对木块水平方向根据牛顿第二定律可得:F T =Ma ,解得:a =mg M,故A 正确,B 错误;以物块为研究对象,竖直方向受力平衡,则物块受到的合力F =ma ,故C 、D 错误.8.(多选)质量分别为M 和m 的物块a 、b 形状、大小均相同,将它们通过轻绳跨过光滑定滑轮连接,如图8甲所示,绳子平行于倾角为α的斜面,a 恰好能静止在斜面上,不考虑两物块与斜面之间的摩擦,若互换两物块位置,按图乙放置,然后释放a ,斜面仍保持静止,关于互换位置之后下列说法正确的是( )图8A .轻绳的拉力等于mgB .轻绳的拉力等于MgC .a 运动的加速度大小为(1-sin α)gD .a 运动的加速度大小为M -mMg 答案 ACD解析 按图甲放置时,对a 由平衡条件可知Mg sin α=F T ,对b 有F T ′=mg ,F T =F T ′,则有Mg sinα=mg ;按图乙放置时,对a 由牛顿第二定律可知Mg -F T1=Ma ,对b 有F T2-mg sin α=ma ,F T1=F T2,则有Mg -mg sin α=(M +m )a ,联立解得a =(1-sin α)g ,故C 正确;由于Mg sin α=mg ,所以a =(1-sin α)g =(1-mgMg )g =M -mMg ,故D 正确;将F T2-mg sin α=ma 和a =(1-sin α)g ,联立解得F T2=mg ,故A 正确,B 错误.。
连接体问题
1. 连接体:两个或两个以上相互联系的物体组成连接体。
2. 整体法:当两个或两个以上有相互联系的物体相对同一参考系具有相同加速度时,可选整体为研究对象。
3. 隔离法:把题目中每一物体隔离出来分别进行受力分析、列方程
4. 选取研究对象的原则有两点:
(1)受力情况简单,与已知量、未知量关系密切。
(2)先整体后隔离。
构成连接体的各部分之间的重要的联系纽带之一就是加速度,当两个或两个以上的物体相对同一参考系具有相同加速度时,有些题目也可采用整体与隔离相结合的方法,一般步骤用整体法或隔离法求出加速度,然后用隔离法或整体法求出未知力。
【典型例题】
例1. 光滑水平面上A、B两物体m A=2kg、m B=3kg,在水平外力F=20N作用下向右加速运动。
求
(1)A、B两物体的加速度多大?
(2)A对B的作用力多大?
解:设两物体加速度大小为a,A对B作用力为F1,由牛顿第三定律得B对A的作用力F2=F1。
对A受力如图
由牛顿第二定律F合A=m A a 得:
F-F2=m A a
20-F2=2a ①
对B受力如图
由牛顿第二定律F合B=m B a 得:
F1=m B a
F1=3a ②
由①、②联立得:a=4m/s2 F1=12N
F=20N 而F1=12N ,所以不能说力F通过物体A传递给物体B。
分析:(1)
(2)①+②得 F=(m A+m B)a
即:因为A、B具有相同加速度,所以可把A、B看作一个整体应用牛顿第二定律
思考:本题应怎样解更简单?
对AB 整体受力如图
竖直方向平衡,故F N =(m A +m B )g
由牛顿第二定律F 合=(m A +m B )a 得: a=2204/32
A B F m s m m ==++ 对B 受力如图
由牛顿第二定律F 合B =m B a 得:F 1= m B a=3⨯4=12N
例2. 如图所示,质量为m 的物块放在倾角为θ的斜面上,斜面体的质量为M ,斜面与物块无摩擦,地面光滑,现对斜面施一个水平推力F ,要使物块相对斜面静止,力F 应多大?
解析:两物体无相对滑动,说明两物体加速度相同,方向水平。
对于物块m ,受两个力作用,其合力水平向左。
先选取物块m 为研究对象,求出它的加速度,它的加速度就是整体加速度,再根据F =(M+m )a 求出推力F ,步骤如下:
先选择物块为研究对象,受两个力,重力mg 、支持力F N ,且两力合力方向水平,如图所示,由图可得:
tan mg ma θ=,tan a g θ=⨯
再选整体为研究对象,根据牛顿第二定律()()tan F M m a M m g θ=+=+。
答案:()tan M m g θ+
说明:(1)本题的解题过程是先部分后整体,但分析思路却是先整体后部分。
要求F ,先选整体受力情况最简单但加速度不知,而题意却告诉m 与M 相对静止,实际上是告知了m 的运动状态,这正是解决问题的突破口。
(2)解题的关键是抓住加速度的方向与合外力的方向一致,从而界定了m 的合外力方向。
(3)试分析F>()tan M m g θ+或F<()tan M m g θ+时物块相对斜面体将怎样运动?。