【精准解析】2021高考物理教科版:第三章+微专题21+三种”连接体模型“的解题规律
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连接体运动问题一、教法建议【解题指导】“连接体运动”是在生活和生产中常见的现象,也是运用牛顿运动定律解答的一种重要题型。
在“连接体运动”的教学中,需要给学生讲述两种解题方法──“整体法"和“隔离法”。
如图1—15所示:把质量为M 的的物体放在光滑..的水平..高台上,用一条可以忽略质量而且不变形的细绳绕过定滑轮把它与质量为m 的物体连接起来,求:物体M 和物体m 的运动加速度各是多大?⒈ “整体法”解题采用此法解题时,把物体M 和m 看作一个整体..,它们的总质量为(M+m )。
把通过细绳连接着的M 与m 之间的相互作用力看作是内力..,既然水平高台是光滑无阻力的,那么这个整体所受的外力..就只有mg 了。
又因细绳不发生形变,所以M 与m 应具有共同的加速度a 。
现将牛顿第二定律用于本题,则可写出下列关系式:mg=(M+m)a所以,物体M 和物体m 所共有的加速度为: g mM m a += ⒉ “隔离法”解题采用此法解题时,要把物体M 和m 作为两个物体隔离开分别进行受力分析,因此通过细绳连接着的M与m 之间的相互..作用力T 必须标出,而且对M 和m 单.独.来看都是外力..(如图1—16所示)。
根据牛顿第二定律对物体M 可列出下式:T=Ma ①根据牛顿第二定律对物体m 可列出下式:mg-T=ma ②将①式代入②式:mg —Ma=ma mg=(M+m)a所以物体M 和物体m 所共有的加速度为:g m M m a += 最后我们还有一个建议:请教师给学生讲完上述的例题后,让学生自己独立推导如图1-17所示的另一个例题:用细绳连接绕过定滑轮的物体M 和m ,已知M 〉m ,可忽略阻力,求物体M 和m 的共同加速度a 。
2021届高考物理二轮复习专题3.5 动力学中的三类模型:连接体模型连接体模型1.连接体的分类根据两物体之间相互连接的媒介不同,常见的连接体可以分为三大类。
(1)绳(杆)连接:两个物体通过轻绳或轻杆的作用连接在一起; (2)弹簧连接:两个物体通过弹簧的作用连接在一起;(3)接触连接:两个物体通过接触面的弹力或摩擦力的作用连接在一起。
2.连接体的运动特点轻绳――轻绳在伸直状态下,两端的连接体沿绳方向的速度总是相等。
轻杆――轻杆平动时,连接体具有相同的平动速度;轻杆转动时,连接体具有相同的角速度,而线速度与转动半径成正比。
轻弹簧――在弹簧发生形变的过程中,两端连接体的速率不一定相等;在弹簧形变最大时,两端连接体的速率相等。
特别提醒(1)“轻”――质量和重力均不计。
(2)在任何情况下,绳中张力的大小相等,绳、杆和弹簧两端受到的弹力大小也相等。
3.连接体问题的分析方法 (1)分析方法:整体法和隔离法。
(2)选用整体法和隔离法的策略:①当各物体的运动状态相同时,宜选用整体法;当各物体的运动状态不同时,宜选用隔离法;②对较复杂的问题,通常需要多次选取研究对象,交替应用整体法与隔离法才能求解。
【典例1】如图所示,有材料相同的P、Q两物块通过轻绳相连,并在拉力F作用下沿斜面向上运动,轻绳与拉力F的方向均平行于斜面。
当拉力F一定时,Q受到绳的拉力( )A.与斜面倾角θ有关B.与动摩擦因数有关C.与系统运动状态有关D.仅与两物块质量有关【答案】 D方法提炼受力分析绳、杆求加速度:整体法讨论计算�D→�D→加速度�D→ 连接体求绳、杆作用力:隔相关问题离法【典例2】如图所示,一不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮后,两端分别悬挂质量为m1和m2的物体A和B。
若滑轮有一定大小,质量为m且分布均匀,滑轮转动时与绳之间无相对滑动,不计滑轮与轴之间的摩擦。
设细绳对A和B的拉力大小分别为F1和F2,已知下列四个关于F1的表达式中有一个是正确的,请你根据所学的物理知识,通过一定的分析,判断正确的表达式是( )A. F1=m+2m2m1gm+2m1m1gm+4m2m1g B. F1= C. F1= D. F1=m+m1+m2m+m1+m2m+m1+m2m+4m1m2g m+m1+m2【答案】 C【解析】设滑轮的质量为零,即看成轻滑轮,若物体B的质量较大,由整体法可得加速度a=m2-m1g,m1+m2隔离物体A,据牛顿第二定律可得F1=2m1m2g, m1+m2将m=0代入四个选项,可得选项C是正确,故选C。
《连接体模型》讲义在物理学中,连接体模型是一类常见且重要的研究对象。
连接体通常指的是两个或多个物体通过某种方式相互连接,并在力的作用下共同运动的系统。
一、连接体的常见类型1、绳(杆)连接体通过不可伸长的绳或刚性杆将两个物体连接起来。
在这种连接方式下,绳或杆两端物体的速度、加速度存在特定的关系。
例如,绳连接的物体沿绳方向的分速度大小相等;而杆连接的物体,杆两端的速度不一定相等,但沿杆方向的分速度大小相等。
2、弹簧连接体两个物体通过弹簧相连。
弹簧的形变会产生弹力,从而影响物体的运动。
在处理这类问题时,需要考虑弹簧的弹性势能以及弹力的变化。
3、接触面连接体物体之间通过接触面相互作用,如叠放在一起的物体、靠在一起的物体等。
接触面可能存在摩擦力,这对物体的运动状态会产生重要影响。
二、连接体问题的分析方法1、整体法将连接体视为一个整体,不考虑物体之间的内力,只分析外力对整体的作用效果。
整体法通常用于求解连接体的加速度等整体运动特征。
例如,当两个物体用绳连接,在水平拉力作用下一起沿水平方向加速运动时,可以将这两个物体看作一个整体,根据牛顿第二定律求出整体的加速度。
2、隔离法将连接体中的各个物体分别隔离出来,分析每个物体所受的力以及运动情况。
隔离法常用于求解物体之间的相互作用力。
比如,对于上述用绳连接的两个物体,在求出整体加速度后,再隔离其中一个物体,分析它所受的力,从而求出绳的拉力。
在实际问题中,往往需要灵活运用整体法和隔离法,有时需要先整体后隔离,有时则需要先隔离后整体。
三、连接体问题中的牛顿运动定律应用1、牛顿第二定律对于连接体中的每个物体,都可以应用牛顿第二定律 F = ma 来分析其受力与运动的关系。
但要注意,当使用整体法时,合力是作用在整体上的外力之和,质量是整体的总质量。
2、牛顿第三定律物体之间的相互作用力遵循牛顿第三定律。
在连接体中,通过分析物体之间的相互作用力,可以更好地理解物体的运动状态。
四、连接体问题中的能量与动量1、能量观点在连接体的运动过程中,往往涉及动能、势能的转化以及机械能的守恒或损失。
绳牵连物”连接体模型问题归纳广西合浦廉州中学秦付平两个物体通过轻绳或者滑轮这介质为媒介连接在一起,物理学中称为连接体,连结体问题就是物体运动过程较复杂问题,连接体问题涉及多个物体,具有较强的综合性,就是力学中能考查的重要内容。
从连接体的运动特征来瞧,通过某种相互作用来实现连接的物体,如物体的叠合,连接体常会处于某种相同的运动状态,如处于平衡态或以相同的加速度运动。
从能量的转换角度来说,有动能与势能的相互转化等等,下面本文结合例题归纳有关“绳牵连物”连接体模型的几种类型。
一、判断物体运动情况例1如图1所示,在不计滑轮摩擦与绳质量的条件下,当小车匀速向右运动时,物体A的受力情况就是( )A.绳的拉力大于A的重力B.绳的拉力等于A的重力C.绳的拉力小于A的重力D.拉力先大于A的重力,后小于重力解析:把小车的速度为合速度进行分解,即根据运动效果向沿绳的方向与与绳垂直的方向进行正交分解,分别就是v2、v1。
如图1所示,题中物体A的运动方向与连结处绳子的方向相同,不必分解。
A的速度等于v2,,小车向右运动时,逐渐变小,可知逐渐变大,故A向上做加速运动,处于超重状态,绳子对A的拉力大于重力,故选项A正确。
点评:此类问题通常就是通过定滑轮造成绳子两端的连接体运动方向不一致,导致主动运动物体与被动运动物体的加速、减速的不一致性。
解答时必须运用两物体的速度在各自连接处绳子方向投影相同的规律。
二、求解连接体速度例2质量为M与m的两个小球由一细线连接(),将M置于半径为R的光滑半球形容器上口边缘,从静止释放,如图2所示。
求当M滑至容器底部时两球的速度。
两球在运动过程中细线始终处于绷紧状态。
解析:设M滑至容器底部时速度为,m的速度为。
根据运动效果,将沿绳的方向与垂直于绳的方向分解,则有:,对M、m系统在M从容器上口边缘滑至碗底的过程,由机械能守恒定律有:,联立两式解得:,方向水平向左;方向竖直向上。
点评:作为连接两个物体的介质绳,能实现力与能量的传递,这也就使两个物体的运动状态彼此都会发生影响,这就使物体的速度上存在一定的矢量关联,分解或者求解速度之间的约束关系就成为解决这类问题的关键。
题目类型1.弹力连接(以轻绳连接或直接接触):若加速度一样,各个物体间弹力与“其带动的物体质量”成正比;直接接触的连接体往往还涉及“要分离还没分”的临界状态.2.弹簧连接:在弹簧发生形变的过程中,两端连接体的速度不一定相等;在弹簧形变量最大时,两端连接体的速率相等.3.摩擦连接:连接体靠静摩擦力或滑动摩擦力连接(带动),由静摩擦力带动时连接体相对静止,加速度相同;静摩擦力达到最大静摩擦力时是“要滑还没滑”的临界状态.解题方法整体法、隔离法交替运用.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)(2019·辽宁沈阳市第一次质检)如图1所示,甲、乙两物体靠在一起,放在光滑的水平面上,在水平力F1和F2共同作用下,一起从静止开始运动,已知F1>F2,两物体运动一段时间后()图1A.若突然撤去F1,甲的加速度一定减小B.若突然撤去F1,甲、乙间的作用力减小C.若突然撤去F2,乙的加速度一定增大D.若突然撤去F2,甲、乙间的作用力增大2.(2019·河南示范性高中上学期期终)如图2所示,A、B两相同的木箱(质量不计)用水平细绳连接放在水平地面上,当两木箱内均装有质量为m的沙子时,用水平力F拉A木箱,使两木箱一起做匀加速直线运动,细绳恰好不被拉断.在不改变拉力的情况下,为使两木箱一次能运送更多的沙子,下列方法可行的是(加沙子后两木箱均能被拉动)()图2A.只在A木箱内加沙子B.只在B木箱内加沙子C.A木箱内加入质量为m的沙子,B木箱内加入质量为2m的沙子D .A 木箱内加入质量为2m 的沙子,B 木箱内加入质量为3m 的沙子3.(多选)如图3甲所示,在光滑水平面上叠放着A 、B 两物体.现对A 施加水平向右的拉力F ,通过传感器可测得A 的加速度a 随拉力F 变化的关系如图乙所示.已知重力加速度g = 10 m/s 2,下列说法正确的是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )图3A .A 的质量是5 kgB .B 的质量是5 kgC .A 、B 之间的动摩擦因数是0.4D .A 、B 之间的动摩擦因数是0.84.如图4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,重力加速度为g .当框架对地面压力为零瞬间,小球的加速度大小为( )图4A .g B.M -m m g C .0 D.M +m mg 5.(2020·湖南长沙市模拟)如图5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5A .L 0+Ma kB .L 0+ma kC .L 0+MF k (M +m )D .L 0+F -ma k6.(2020·河南新乡市模拟)如图6所示,粗糙水平面上放置B 、C 两物体,A 叠放在C 上,A 、B 、C 的质量分别为m 、2m 和3m ,物体B 、C 与水平面间的动摩擦因数相同,其间用一不可伸长的水平轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为F T .现用水平拉力F 拉物体B ,使三个物体以同一加速度向右运动,则( )图6A .此过程中物体C 受五个力作用B .当F 逐渐增大到F T 时,轻绳刚好被拉断C .当F 逐渐增大到1.5F T 时,轻绳刚好被拉断D .若水平面光滑,则绳刚断时,A 、C 间的摩擦力为F T 67.如图7所示,物块A 和B 的质量分别为4m 和m ,开始A 、B 均静止,细绳拉直,在竖直向上拉力F =6mg 作用下,动滑轮竖直向上加速运动,已知动滑轮质量忽略不计,动滑轮半径很小,不考虑绳与滑轮之间的摩擦,细绳足够长,在滑轮向上运动过程中,物块A 和B 的加速度分别为( )图7A .a A =12g ,a B =5g B .a A =a B =15g C .a A =14g ,a B =3g D .a A =0,a B =2g8.(多选)(2019·河北省“五个一名校联盟” 第一次诊断)小物块m 与各面均光滑的斜面体M ,叠放在光滑水平面上,如图8所示,在水平力F 1(图甲)作用下保持相对静止,此时m 、M 间作用力为F N1;在水平力F 2(图乙)作用下保持相对静止,此时m 、M 间作用力为F N2.则下列说法正确的是( )图8A .若m =M ,则有F 1=F 2B .若m =M ,则有F N1>F N2C .若m <M ,则有F 1<F 2D .若m <M ,则有F N1=F N29.(多选)(2020·湖北武汉市调研)如图9所示,光滑水平桌面放置着物块A ,它通过轻绳和轻质光滑滑轮悬挂着物块B .已知A 的质量为m ,B 的质量为3m ,重力加速度大小为g .静止释放物块A 、B 后( )图9A .相同时间内,A 、B 运动的路程之比为2∶1B .物块A 、B 的加速度之比为1∶1C .细绳的拉力为6mg 7D .当B 下落高度h 时,速度为 2gh 510.(2019·福建宁德市上学期期末质量检测)如图10所示,在光滑的水平面上有一段长为L 、质量分布均匀的绳子,绳子在水平向左的恒力F 作用下做匀加速直线运动.绳子上某一点到绳子右端的距离为x ,设该处的张力为F T ,则能正确描述F T 与x 之间的关系的图象是( )图1011.(2019·福建泉州市期末质量检查)如图11所示,“复兴号”动车组共有8节车厢,每节车厢质量m =18 t ,第2、4、5、7节车厢为动力车厢,第1、3、6、8节车厢没有动力.假设“复兴号”在水平轨道上从静止开始加速到速度v =360 km/h ,此过程视为匀加速直线运动,每节车厢受到F f =1.25×103 N 的阻力,每节动力车厢的牵引电机提供F =4.75×104 N 的牵引力.求:图11(1)该过程“复兴号”运动的时间;(2)第4节车厢和第5节车厢之间的相互作用力的大小.12.(2019·湖南衡阳市第二次模拟)如图12甲所示,在水平地面上有一质量为m1=1 kg的足够长的木板,其上叠放一质量为m2=2 kg的木块,木块和木板之间的动摩擦因数μ1=0.3,木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.1.假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等,现给木块施加随时间t增大的水平拉力F=3t(N),重力加速度大小g=10 m/s2.图12(1)求木块和木板保持相对静止的时间t1;(2)t=10 s时,两物体的加速度各为多大;(3)在图乙中画出木块的加速度随时间変化的图象(取水平拉力F的方向为正方向,只要求画图,不要求写出理由及演算过程)答案精析1.BC [一起运动时,整体的加速度为:a =F 1-F 2m 1+m 2; 对乙分析,则甲、乙之间的作用力为:F N -F 2=m 2a ,解得F N =m 1F 2+m 2F 1m 1+m 2; 突然撤去F 1,则整体的加速度a 1=F 2m 1+m 2,a 1不一定大于a ,甲、乙之间的作用力F N1=m 1F 2m 1+m 2<F N ,故A 错误,B 正确;突然撤去F 2,则整体的加速度a 2=F 1m 1+m 2,则a 2>a ,即加速度增大,甲、乙之间的作用力为:F N2=m 2F 1m 1+m 2<F N ,故选项C 正确,D 错误.] 2.A [对A 、B 整体,由牛顿第二定律:F -μ(m A +m B )g =(m A +m B )a ;对木箱B :F T -μm B g=m B a ;解得F T =m B m A +m BF ,可知当A 木箱内加入沙子的质量大于B 木箱内加入沙子的质量时,细绳的拉力减小,故A 正确,B 、C 、D 错误.]3.BC [拉力F 很小时,A 、B 两物体保持相对静止,以相同的加速度运动,后来B 在A 上滑动.当拉力F 1=60 N 时,A 物体加速度a 1=4 m/s 2,两物体恰好要相对滑动,这时A 、B 间的摩擦力是最大静摩擦力,根据牛顿第二定律,对B 有:μm B g =m B a 1①对A 有:F 1-μm B g =m A a 1②当拉力F 2=100 N 时,A 物体加速度a 2=8 m/s 2,两物体发生相对滑动,这时A 、B 间是滑动摩擦力,根据牛顿第二定律,对A 有:F 2-μm B g =m A a 2③由①②③解得:m A =10 kg ,m B =5 kg ,μ=0.4,故B 、C 正确,A 、D 错误.]4.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.] 5.B [以A 、B 整体为研究对象,加速度为:a =F M +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+mF k (M +m ),故选B.] 6.C [对A ,A 受重力、支持力和向右的静摩擦力作用,可以知道C 受重力、A 对C 的压力、地面的支持力、绳子的拉力、A 对C 的摩擦力以及地面的摩擦力六个力作用,故A 错误;对整体分析,整体的加速度a =F -μ·6mg 6m =F 6m-μg ,隔离法对A 、C 分析,根据牛顿第二定律得,F T -μ·4mg =4ma ,计算得出F T =23F ,当F =1.5F T 时,轻绳刚好被拉断,故B 错误,C 正确;水平面光滑,绳刚断时,对A 、C 分析,加速度a ′=F T 4m,隔离对A 分析,A 的摩擦力F f =ma ′=F T 4,故D 错误.] 7.D [对滑轮由牛顿第二定律得F -2F T =m ′a ,又滑轮质量m ′忽略不计,故m ′=0,所以F T =F 2=6mg 2=3mg ,对A 由于F T <4mg ,故A 静止,a A =0,对B 有a B =F T -mg m =3mg -mg m=2g ,故D 正确.]8.ACD [由整体法可知,甲图中整体的加速度:a 1=F 1M +m ,乙图中整体的加速度:a 2=F 2M +m;对甲图,隔离M ,则F N1sin θ=Ma 1,隔离m :F N1cos θ=mg ,解得a 1=m Mg tan θ ;F 1=(M +m )a 1=m M (M +m )g tan θ;F N1=mg cos θ;对乙图中的m ,则:F N2sin θ=mg tan θ=ma 2,解得:F N2=mg cos θ;F 2=(M +m )a 2=(M +m )g tan θ;若m =M ,则有F 1=F 2;若m <M ,则有F 1<F 2,选项A 、C 正确;无论m 和M 大小关系如何,都有F N1=F N2,选项B 错误,D 正确.]9.AC [根据动滑轮的特点可知,相同时间内,A 、B 运动的路程之比为2∶1,选项A 正确;根据s =12at 2可知,物块A 、B 的加速度之比为2∶1,选项B 错误;设细绳的拉力为F T ,B 的加速度为a ,则对A :F T =m ·2a ;对B :3mg -2F T =3ma ;解得a =37g ,F T =67mg ,选项C 正确;当B 下落高度h 时,速度为v =2ah = 67gh ,选项D 错误.] 10.A [设绳子单位长度质量为m ,对整体分析有:F =Lma ,则对x 分析可知:F T =xma ,联立解得:F T =xF L,故可知F T 与x 成正比,故A 正确.]11.(1)80 s(2)0解析(1)以动车组为研究对象,由牛顿第二定律:4F-8F f=8ma动车组做匀加速直线运动,则v=at解得t=80 s(2)以前4节车厢为研究对象,假设第4、5节车厢间的作用力为F N,则由牛顿第二定律:2F -4F f+F N=4ma解得F N=0.12.(1)4 s(2)3 m/s212 m/s2(3)见解析图解析(1)当F<μ2(m1+m2)g=3 N时,木块和木板都没有被拉动,处于静止状态,当木块和木板一起运动时,对m1:F fmax-μ2(m1+m2)g=m1a max,F fmax=μ1m2g解得:a max=3 m/s2对整体有:F max-μ2(m1+m2)g=(m1+m2)a max解得:F max=12 N由F max=3t得:t=4 s(2)t=10 s时,两物体已相对运动,则有:对m1:μ1m2g-μ2 (m1+m2)g=m1a1,解得:a1=3 m/s2对m2:F-μ1m2g=m2a2,F=3t=30 N,解得:a2=12 m/s2(3)图象过(1,0)、(4,3)、(10,12)图象如图所示.。
高考物理解题模型分类专题讲解模型5 连接体1.连接体定义与分类(1)两个或两个以上的物体,以某种方式连接在一起运动,这样的物体系统就是连接体。
(2)连接体问题的类型:物物连接体、轻杆连接体、弹簧连接体、轻绳连接体。
2.解决连接体问题方法(1)整体法的选取原则:若连接体内各物体具有相同的加速度,且不需要求物体之间的作用力,可以把它们看成一个整体,分析整体受到的合力,应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量)。
(2)隔离法的选取原则:若连接体内各物体的加速度不相同,或者要求出系统内各物体之间的作用力时,就需要把物体从系统中隔离出来,应用牛顿第二定律列方程求解。
(3)整体法、隔离法的交替运用:若连接体内各物体具有相同的加速度,且要求出物体之间的作用力时,一般采用“先整体求加速度,后隔离求内力”的方法。
牛顿第二定律公式F=ma 中的“F ”指的就是物体(或系统)所受的合力,因此,在处理连接体问题时,必须注意区分内力和外力,特别是用整体法处理连接体问题时,切忌把系统内力列入牛顿第二定律方程中。
当然,若用隔离法处理连接体问题,对所隔离的物体,它所受到的力都属外力,就不存在内力问题了。
【最新高考真题解析最新高考真题解析】】1.1.((2020年江苏卷江苏卷))中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”,为国际抗疫贡献了中国力量。
某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成,在车头牵引下,列车沿平直轨道匀加速行驶时,第2节对第3节车厢的牵引力为F 。
若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等,则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为( )A. FB. 1920FC. 19FD. 20F 【答案】C【解析】【详解】根据题意可知第2节车厢对第3节车厢的牵引力为F ,因为每节车厢质量相等,阻力相同,故第2节对第3节车厢根据牛顿第二定律有3838F f ma -=设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为F 1,则根据牛顿第二定律有 122F f ma -= 联立解得119F F =。
题目类型1.弹力连接(以轻绳连接或直接接触):若加速度一样,各个物体间弹力与“其带动的物体质量”成正比;直接接触的连接体往往还涉及“要分离还没分”的临界状态.2.弹簧连接:在弹簧发生形变的过程中,两端连接体的速度不一定相等;在弹簧形变量最大时,两端连接体的速率相等.3.摩擦连接:连接体靠静摩擦力或滑动摩擦力连接(带动),由静摩擦力带动时连接体相对静止,加速度相同;静摩擦力达到最大静摩擦力时是“要滑还没滑”的临界状态.解题方法整体法、隔离法交替运用.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)(2019·辽宁沈阳市第一次质检)如图1所示,甲、乙两物体靠在一起,放在光滑的水平面上,在水平力F1和F2共同作用下,一起从静止开始运动,已知F1>F2,两物体运动一段时间后()图1A.若突然撤去F1,甲的加速度一定减小B.若突然撤去F1,甲、乙间的作用力减小C.若突然撤去F2,乙的加速度一定增大D.若突然撤去F2,甲、乙间的作用力增大2.(2019·河南示范性高中上学期期终)如图2所示,A、B两相同的木箱(质量不计)用水平细绳连接放在水平地面上,当两木箱内均装有质量为m的沙子时,用水平力F拉A木箱,使两木箱一起做匀加速直线运动,细绳恰好不被拉断.在不改变拉力的情况下,为使两木箱一次能运送更多的沙子,下列方法可行的是(加沙子后两木箱均能被拉动)()图2A.只在A木箱内加沙子B.只在B木箱内加沙子C.A木箱内加入质量为m的沙子,B木箱内加入质量为2m的沙子D .A 木箱内加入质量为2m 的沙子,B 木箱内加入质量为3m 的沙子3.(多选)如图3甲所示,在光滑水平面上叠放着A 、B 两物体.现对A 施加水平向右的拉力F ,通过传感器可测得A 的加速度a 随拉力F 变化的关系如图乙所示.已知重力加速度g =10m/s 2,下列说法正确的是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()图3A .A 的质量是5kgB .B 的质量是5kgC .A 、B 之间的动摩擦因数是0.4D .A 、B 之间的动摩擦因数是0.84.如图4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,重力加速度为g .当框架对地面压力为零瞬间,小球的加速度大小为()图4A .g B.M -m m g C .0 D.M +m mg 5.(2020·湖南长沙市模拟)如图5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5A .L 0+Ma kB .L 0+ma kC .L 0+MF k (M +m )D .L 0+F -ma k 6.(2020·河南新乡市模拟)如图6所示,粗糙水平面上放置B 、C 两物体,A 叠放在C 上,A 、B 、C 的质量分别为m 、2m 和3m ,物体B 、C 与水平面间的动摩擦因数相同,其间用一不可伸长的水平轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为T .现用水平拉力F 拉物体B ,使三个物体以同一加速度向右运动,则()图6A.此过程中物体C受五个力作用B.当F逐渐增大到T时,轻绳刚好被拉断C.当F逐渐增大到1.5T时,轻绳刚好被拉断D.若水平面光滑,则绳刚断时,A、C间的摩擦力为T67.如图7所示,物块A和B的质量分别为4m和m,开始A、B均静止,细绳拉直,在竖直向上拉力F=6mg作用下,动滑轮竖直向上加速运动,已知动滑轮质量忽略不计,动滑轮半径很小,不考虑绳与滑轮之间的摩擦,细绳足够长,在滑轮向上运动过程中,物块A和B的加速度分别为()图7g,a B=5gA.a A=12gB.a A=a B=15g,a B=3gC.a A=14D.a A=0,a B=2g8.(多选)(2019·河北省“五个一名校联盟”第一次诊断)小物块m与各面均光滑的斜面体M,叠放在光滑水平面上,如图8所示,在水平力F1(图甲)作用下保持相对静止,此时m、M间作用力为N1;在水平力F2(图乙)作用下保持相对静止,此时m、M间作用力为N2.则下列说法正确的是()图8A.若m=M,则有F1=F2B.若m=M,则有N1>N2C.若m<M,则有F1<F2D.若m<M,则有N1=N29.(多选)(2020·湖北武汉市调研)如图9所示,光滑水平桌面放置着物块A,它通过轻绳和轻质光滑滑轮悬挂着物块B.已知A的质量为m,B的质量为3m,重力加速度大小为g.静止释放物块A、B后()图9A.相同时间内,A、B运动的路程之比为2∶1B.物块A、B的加速度之比为1∶1C.细绳的拉力为6mg7D.当B下落高度h时,速度为2gh510.(2019·福建宁德市上学期期末质量检测)如图10所示,在光滑的水平面上有一段长为L、质量分布均匀的绳子,绳子在水平向左的恒力F作用下做匀加速直线运动.绳子上某一点到绳子右端的距离为x,设该处的张力为T,则能正确描述T与x之间的关系的图像是()图1011.(2019·福建泉州市期末质量检查)如图11所示,“复兴号”动车组共有8节车厢,每节车厢质量m=18t,第2、4、5、7节车厢为动力车厢,第1、3、6、8节车厢没有动力.假设“复兴号”在水平轨道上从静止开始加速到速度v=360km/h,此过程视为匀加速直线运动,每节车厢受到f=1.25×103N的阻力,每节动力车厢的牵引电机提供F=4.75×104N的牵引力.求:图11(1)该过程“复兴号”运动的时间;(2)第4节车厢和第5节车厢之间的相互作用力的大小.12.(2019·湖南衡阳市第二次模拟)如图12甲所示,在水平地面上有一质量为m1=1kg的足够长的木板,其上叠放一质量为m2=2kg的木块,木块和木板之间的动摩擦因数μ1=0.3,木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.1.假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等,现给木块施加随时间t增大的水平拉力F=3t(N),重力加速度大小g=10m/s2.图12(1)求木块和木板保持相对静止的时间t1;(2)t=10s时,两物体的加速度各为多大;(3)在图乙中画出木块的加速度随时间変化的图像(取水平拉力F的方向为正方向,只要求画图,不要求写出理由及演算过程)答案精析1.BC [一起运动时,整体的加速度为:a =F 1-F 2m 1+m 2;对乙分析,则甲、乙之间的作用力为:N -F 2=m 2a ,解得N =m 1F 2+m 2F 1m 1+m 2;突然撤去F 1,则整体的加速度a 1=F 2m 1+m 2,a 1不一定大于a ,甲、乙之间的作用力N 1=m 1F 2m 1+m 2<N ,故A 错误,B 正确;突然撤去F 2,则整体的加速度a 2=F 1m 1+m 2,则a 2>a ,即加速度增大,甲、乙之间的作用力为:N 2=m 2F 1m 1+m 2<N ,故选项C 正确,D 错误.]2.A [对A 、B 整体,由牛顿第二定律:F -μ(m A +m B )g =(m A +m B )a ;对木箱B :T -μm B g=m B a ;解得T =m B m A +m B F ,可知当A 木箱内加入沙子的质量大于B 木箱内加入沙子的质量时,细绳的拉力减小,故A 正确,B 、C 、D 错误.]3.BC [拉力F 很小时,A 、B 两物体保持相对静止,以相同的加速度运动,后来B 在A 上滑动.当拉力F 1=60N 时,A 物体加速度a 1=4m/s 2,两物体恰好要相对滑动,这时A 、B 间的摩擦力是最大静摩擦力,根据牛顿第二定律,对B 有:μm B g =m B a 1①对A 有:F 1-μm B g =m A a 1②当拉力F 2=100N 时,A 物体加速度a 2=8m/s 2,两物体发生相对滑动,这时A 、B 间是滑动摩擦力,根据牛顿第二定律,对A 有:F 2-μm B g =m A a 2③由①②③解得:m A =10kg ,m B =5kg ,μ=0.4,故B 、C 正确,A 、D 错误.]4.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 m g ,故选项D 正确.]5.B [以A 、B 整体为研究对象,加速度为:a =F M +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+mF k (M +m ),故选B.]6.C [对A ,A 受重力、支持力和向右的静摩擦力作用,可以知道C 受重力、A 对C 的压力、地面的支持力、绳子的拉力、A 对C 的摩擦力以及地面的摩擦力六个力作用,故A 错误;对整体分析,整体的加速度a =F -μ·6mg 6m=F 6m -μg ,隔离法对A 、C 分析,根据牛顿第二定律得,T -μ·4mg =4ma ,计算得出T =23F ,当F =1.5T 时,轻绳刚好被拉断,故B 错误,C 正确;水平面光滑,绳刚断时,对A 、C 分析,加速度a ′=T 4m ,隔离对A 分析,A 的摩擦力f =ma ′=T 4,故D 错误.]7.D [对滑轮由牛顿第二定律得F -2T =m ′a ,又滑轮质量m ′忽略不计,故m ′=0,所以T =F 2=6mg 2=3mg ,对A 由于T <4mg ,故A 静止,a A =0,对B 有a B =T -mg m =3mg -mg m=2g ,故D 正确.]8.ACD [由整体法可知,甲图中整体的加速度:a 1=F 1M +m ,乙图中整体的加速度:a 2=F 2M +m;对甲图,隔离M ,则N 1sin θ=Ma 1,隔离m :N 1cos θ=mg ,解得a 1=m Mg tan θ;F 1=(M +m )a 1=m M (M +m )g tan θ;N 1=mg cos θ;对乙图中的m ,则:N 2sin θ=mg tan θ=ma 2,解得:N 2=mg cos θ;F 2=(M +m )a 2=(M +m )g tan θ;若m =M ,则有F 1=F 2;若m <M ,则有F 1<F 2,选项A 、C 正确;无论m 和M 大小关系如何,都有N 1=N 2,选项B 错误,D 正确.]9.AC [根据动滑轮的特点可知,相同时间内,A 、B 运动的路程之比为2∶1,选项A 正确;根据s =12at 2可知,物块A 、B 的加速度之比为2∶1,选项B 错误;设细绳的拉力为T ,B 的加速度为a ,则对A :T =m ·2a ;对B :3mg -2T =3ma ;解得a =37g ,T =67mg ,选项C 正确;当B 下落高度h 时,速度为v =2ah =67gh ,选项D 错误.]10.A [设绳子单位长度质量为m ,对整体分析有:F =Lma ,则对x 分析可知:T =xma ,联立解得:T =xF L ,故可知T 与x 成正比,故A 正确.]11.(1)80s(2)0解析(1)以动车组为研究对象,由牛顿第二定律:4F -8f =8ma动车组做匀加速直线运动,则v =at解得t =80s(2)以前4节车厢为研究对象,假设第4、5节车厢间的作用力为N ,则由牛顿第二定律:2F -4f +N =4ma解得N =0.12.(1)4s(2)3m/s 212m/s 2(3)见解析图解析(1)当F <μ2(m 1+m 2)g =3N 时,木块和木板都没有被拉动,处于静止状态,当木块和木板一起运动时,对m 1:f max -μ2(m 1+m 2)g =m 1a max ,f max =μ1m 2g解得:a max=3m/s2对整体有:F max-μ2(m1+m2)g=(m1+m2)a max解得:F max=12N由F max=3t得:t=4s(2)t=10s时,两物体已相对运动,则有:对m1:μ1m2g-μ2(m1+m2)g=m1a1,解得:a1=3m/s2对m2:F-μ1m2g=m2a2,F=3t=30N,解得:a2=12m/s2 (3)图像过(1,0)、(4,3)、(10,12)图像如图所示.。