高三物理专项基础训练：第14练 牛顿第三定律与连接体问题

专题：连接体问题一、考情链接：“连接体”问题一直是高中物理学习的一大难题，也是高考考察的重点内容。

二、知识对接：对接点一、牛顿运动定律牛顿第一定律（惯性定律）：任何一个物体在不受外力或受平衡力的作用时，总是保持静止状态或匀速直线运动状态。

注意：各种状态的受力分析是解决连接体问题的前提。

牛顿第二定律：物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。

注意：①物体受力及加速度一定要一一对应，即相应的力除以相应的质量得到相应的加速度，切不可张冠李戴！②分析运动过程时要区分对地位移和相对位移。

牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力，在同一直线上，大小相等，方向相反。

注意：不要忽视牛顿第三定律的应用，尤其是在求“小球对轨道压力”时经常用到牛顿第三定律，且均在评分标准中占1-2分，一定不要忘记。

对接点二、功能关系与能量守恒（什么力做功改变什么能）1、合力做功量度了物体的动能变化W合=ΔE K2、重力做功量度了物体的重力势能的变化：W G=ΔE PG3、弹簧的弹力做功量度了弹性势能的变化：W弹=ΔE P弹4、除重力和弹簧的弹力以外的其他力做功量度了系统的机械能的变化：W其他=ΔE机5、系统内相互作用的摩擦力做功：A、系统内的一对静摩擦力做功：一对静摩擦力对系统做功的代数和为零，其作用是在系统内各物体间传递机械能。

B、系统内的一对滑动摩擦力做功：其作用是使系统部分机械能转化为系统的内能，Q= fs相对。

6、电场力做功量度了电势能的变化：W E=ΔE PE7、安培力做功量度了电能的变化：安培力做正功，电能转化为其他形式能；克服安培力做功，其他形式能转化为电能。

三、规律方法突破突破点一、整体法与隔离法的运用①解答问题时，不能把整体法和隔离法对立起来，而应该把这两种方法结合起来，从具体问题的实际出发，灵活选取研究对象，恰当使用隔离法和整体法。

②在选用整体法和隔离法时，要根据所求的力进行选择，若所求为外力，则应用整体法；若所求为内力，则用隔离法。

连接体问题例题精选1．如图所示，质量分别为mA、mB的A、B两物块用轻线连接放在倾角为θ的斜面上，用始终平行于斜面向上的拉力F拉A，使它们沿斜面匀加速上升，A、B与斜面的动摩擦因数均为μ，为了增加轻线上的张力，可行的办法是（）A．减小A物的质量B．增大B物的质量C．增大倾角θD．增大动摩擦因数μ2．如图所示，弹簧秤外壳质量为m0，弹簧及挂钩的质量忽略不计，挂钩吊着一重物质量为m，现用一方向竖直向上的外力F拉着弹簧秤，使其向上做匀加速运动，则弹簧秤的读数为：（）1.（2013安徽省江南十校联考）如图所示，物体m放在质量M的斜面体上，m 可沿斜面体匀速下滑。

现用一沿斜面向下的力F推物体，使其沿斜面向下做匀加速运动，则水平地面对斜面体A．无摩擦力B．有水平向左的摩擦力C．有水平向右的摩擦力D．支持力大于(M+m)g2. （2013福建省二校联考）如图3所示，质量为m的木块P在质量为M的长木板ab上滑行，长木板放在水平地面上一直处于静止状态．若长木板ab与地面间的动摩擦因数为μ1，木块P与长木板ab间的动摩擦因数为μ2，则长木板ab受到地面的摩擦力大小为 ( )A．μ1Mg B．μ1(m＋M)gC．μ2mg D．μ1Mg＋μ2mg3（2013安徽省江南十校联考）如图所示，吊篮A，物体B、物体C的质量分别为m、3m、2m。

B和C分别固定在弹簧两端，弹簧的质量不计。

B和C在吊篮的水平底板上处于静止状态。

将悬挂吊篮的轻绳剪断的瞬间A．吊篮A的加速度大小为gB．物体B的加速度大小为gC．物体C的加速度大小为2gD．A、B、C的加速度大小都等于g4．（2013河北省石家庄名校质检）如图所示，木块A质量为1kg，木块B的质量为2kg，叠放在水平地面上，AB间的最大静摩擦力为1 N，B与地面间的动摩擦系数为0.1，今用水平力F作用于B，则保持AB相对静止的条件是F不超过（g = 10 m/s2）( )A．3 N B．4 N C．5 N D．6 N5. （2013山东济南测试）如图所示，小球B放在真空容器A内，球B的直径恰好等于正方体A的边长，将它们以初速度v0竖直向上抛出，下列说法中正确的是( )A．若不计空气阻力，上升过程中，A对B有向上的支持力B．若考虑空气阻力，上升过程中，A对B的压力向下C．若考虑空气阻力，下落过程中，B对A的压力向上D．若不计空气阻力，下落过程中，B对A没有压力6．（2013山东师大附中质检）如图所示，在粗糙的水平面上，质量分别为m和M(m：M=1：2)的物块A、B用轻弹相连，两物块与水平面间的动摩擦因数相同，当用水平力F作用于B上且两物块共同向右加速运动时，弹簧的伸长量为x1；当用同样的大小的力F竖直加速提升两物块时，弹簧的伸长量为x2，则x1：x2等于A．1：1B．1：2C．2：1D．2：37．（2013贵州六校联考）a、b两物体的质量分别为m1、m2，由轻质弹簧相连。

高三物理牛顿第三定律试题答案及解析1.根据牛顿第三定律，下面说法正确的是( )A．跳高运动员起跳时，地对人的竖直支持力大于人对地的压力B．钢丝绳吊起货物加速上升时，钢丝绳给货物的力大于货物给钢丝绳的力C．篮球场上一个小个子运动员撞在大个子运动员身上，小个子运动员跌倒了，而大个子运动员只歪了一下，是因为大个子运动员对小个子运动员作用力大于小个撞大个的力D．子弹在枪膛中加速时，枪膛对子弹的作用力等于子弹对枪膛的作用力【答案】D【解析】牛顿第三定律是相互作用力，大小相等，方向相反，作用在彼此两个物体上。

A中地面对人的支持力和人对地面的压力是相互作用力，大小相等，A错。

B中钢丝绳对货物的力与货物对钢丝绳的力是相互作用力，大小相等B错。

大个子对小个子运动员和小个子对大个子运动员的力也属于相互作用力，大小也是相等，答案C错。

只有最后一项枪膛对子弹的作用力和子弹对枪膛的作用力是一对相互作用力大小相等是对的。

【考点】牛顿第三定律2.以下说法中正确的是（）A．人走路时，只有地对脚的作用力大于脚蹬地的作用力，人才能前进B．以卵击石，石头无恙而鸡蛋碎了，是因为鸡蛋对石头的作用力小于石头对鸡蛋的作用力C．运动员从地上跳起，是由于地面给运动员的作用力大于运动员给地面的作用力D．甲、乙两队拔河，甲队胜，并不能说甲对绳的拉力大于乙对绳的拉力【答案】D【解析】A选项中，地对脚的力和脚蹬地的力是一对相互作用力，其大小相等，方向相反，所以A选项错误；B选项中，鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力是相互作用力，大小相等，但鸡蛋壳的抗撞击力较差，所以鸡蛋碎了，所以B选项错误；运动员能够从地面跳起是因为地面给运动员的力大于运动员自身的重力，所以C选项错误；甲乙两队拔河比赛，甲对乙的力和乙对甲的力是相互作用力，大小相等，但甲队胜是因为甲队受到地面的摩擦力大于乙队受到地面的摩擦力。

所以D选项正确。

【考点】本题考查对作用力与相互作用力的关系的理解。

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连接体问题[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．质量均为5 kg的物块1、2放在光滑水平面上并用轻质弹簧秤相连，如图1所示，今对物块1、2分别施以方向相反的水平力F1、F2,且F1＝20 N、F2＝10 N，则弹簧秤的示数为（）图1A．30 N B．15 N C．20 N D．10 N2．（多选）如图2所示，物块A、B质量相等,在恒力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a1,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a2，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2A．a1＝a2B．a1>a2C．F N1＝F N2D．F N1〈F3.如图3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3A．g B.M－mmg C．0 D.错误!g4．一倾角为α的斜劈放在水平地面上，一物体沿斜劈匀速下滑．现给物体施加如图4所示的力F，F与竖直方向夹角为β，斜劈仍静止，则此时地面对斜劈的摩擦力（）图4A．大小为零B．方向水平向右C．方向水平向左D．无法判断大小和方向5．如图5所示,A、B两物块放在粗糙水平面上，且它们与地面之间的动摩擦因数相同．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倾角相同,先后对B施加水平力F1和F，两次细线上的力分别为F T1、F T2，则下列说法正确的是( ）2图5A．若两种情况下,A、B一起向右运动，则必有F1＝F2B．两种情况下，只有A、B一起向右匀速运动,才可能F1＝F2C．若两种情况下，A、B一起向右运动，则可能F T1＝F T2D．若两种情况下，A、B一起向右匀速运动,则F T1＞F T26．(多选）如图6所示为一根质量为m、长度为L、质量均匀分布的粗绳AB.在粗绳上与B端距离为x的某位置有一质量不计的力传感器,可读出该处粗绳中的张力．粗绳在水平外力F的作用下，沿水平面做匀加速直线运动，由力传感器读数和已知条件（）图6A．能够判断粗绳运动是否受到摩擦力作用B．可知水平外力F的大小C．可知粗绳沿水平面做匀加速直线运动的加速度大小D．若水平外力F的大小恒定,则传感器读数与x成正比7．如图7所示，一劲度系数为k的轻质弹簧,上端固定,下端连一质量为m的物块A，A放在质量也为m的托盘B上，以F N表示B对A的作用力,x表示弹簧的伸长量．初始时，在竖直向上的力F作用下系统静止，且弹簧处于自然状态（x＝0)．现改变力F的大小，使B以错误!的加速度匀加速向下运动(g为重力加速度,空气阻力不计）,此过程中F N、F随x变化的图象正确的是（) 图78.如图8所示，质量均为m的小物块A、B,在水平恒力F的作用下沿倾角为37°固定的光滑斜面加速向上运动．A、B之间用与斜面平行的形变可忽略不计的轻绳相连，此时轻绳张力为F T＝0。

高中物理牛顿第三定律计算题专题训练含答案高中物理牛顿第三定律计算题专题训练含答案姓名：__________班级：__________考号：__________一、计算题（共11题）1、如图K12－5所示，两块小磁铁质量均为0.5kg，A磁铁用轻质弹簧吊在天花板上，B磁铁在A正下方的地板上，弹簧的原长L0＝10cm，劲度系数k＝100N/m.当A、B均处于静止状态，弹簧的长度为L＝11cm.不计地磁场对磁铁的作用和磁铁与弹簧间的相互作用，则地面对B的支持力FN为多大？图K12－52、如图K12－6所示，质量均为m的甲、乙两同学分别静止于水平地面的台秤P、Q上，他们用手分别竖直牵拉一只弹簧测力计的两端，稳定后弹簧测力计的示数为F，若弹簧测力计的质量不计，求：(1)台秤P的读数；(2)两台秤的读数之和为多少？图K12－63、如图K12－7所示，在台秤上放半杯水，台秤示数为G′＝50N，另用挂在支架上的弹簧测力计悬挂一边长a＝10cm的金属块，金属块的密度ρ＝3×103kg/m3，当把弹簧测力计下的金属块平稳地浸入水中深b＝4cm处时，弹簧测力计和台秤示数分别为多少？(水的密度是ρ水＝103kg/m3，g取10m/s2)图K12－74、如图所示，竖直悬挂的弹簧测力计吊一物体，处于静止状态，弹簧测力计示数表示物体对弹簧的拉力，其大小为F，试论证物体受到重力大小等于F，每一步推导都要写出所根据的物理规律。

5、皮划艇选手与艇的总质量为100kg，他冲刺时的加速度可达10m/s2，求此时他的桨对水的推力是多少？(设水的阻力可忽略)6、如图所示，质量M＝60kg的人通过光滑的定滑轮用绳拉着质量为m＝20kg的物体．当物体以加速度a＝5m/s2上升时，人对地面的压力是多少？(g取10m/s2)7、如下图所示，质量M＝60kg的人通过光滑的定滑轮拉着m＝20kg的物体，当物体以加速度a＝5m/s2上升时，人对地面的压力多大？(g＝10m/s2)8、图为马戏团中猴子爬杆的装置．已知底座连同直杆总质量为20kg，猴子质量为5kg，现让猴子沿杆以1m/s2的加速度从杆底部向上爬，设猴子与杆之间的作用力为恒力，则底座对水平面的压力为多少？9、一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为M，环的质量为m，如图所示．已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为Ff，则此时箱子对地面的压力大小为多少？10、质量为,m=1kg的小球由高h1=0.45m处自由下落，落到水平地面后，水平地面后，反跳的最大高度为h2=0.2m，已知小球与地面接触的时间为t=0.1s，取g=10m/s2。

牛顿运动定律（2）——连接体问题【例1】．如图所示，置于水平面上的相同材料的m和M用细绳连接，在M上施一水平力F(恒力)使两物体做匀加速直线运动.则下列对两物体间的细绳拉力的说法中正确的是( AB )A ．水平面光滑时，绳拉力等于mFm M+B ．水平面不光滑时，绳拉力等于mFm M+C．水平面不光滑时，绳拉力大于mFm M+D．水平面不光滑时，绳拉力小于mFm M+【变式1】．如图所示，物体A、B、C放在光滑水平面上用细线a b连接，力F作用在A上，使三物体在水平面上运动，若在B上放一小物体D，D随B一起运动，且原来的拉力F保持不变，那么加上物体D后两绳中拉力的变化是（ A ）A．T a增大B．T b增大C．T a变小D．T b不变【例2】．两块叠放的长方体滑块A和B，置于固定的倾角为θ的斜面上，如图所示，滑块A和B的质量分别为m1和m2，A与斜面间的动摩擦因数为μ1，B与A之间的动摩擦因数为μ2，已知两滑块都从静止开始以相同的加速度从斜面滑下，则滑块B受到的摩擦力（BC ）A．等于零B．方向沿斜面向上C．大小等于μ1m2g cos θD．大小等于μ2m2g cos θ【变式2】．如图所示，A、B两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动，运动过程中B受到的摩擦力（ A ）A．方向向左，大小不变B．方向向左，逐渐减小C．方向向右，大小不变D．方向向右，逐渐减小【例3】．如图所示，一辆小车静止在水平地面上，bc是固定在小车上的水平横杆，物块M穿在杆上，M通过细线悬吊着小物体m，m在小车的水平底板上，小车未动时细线恰好在竖直方向上。

现使小车向右运动，全过程中M始终未相对杆bc移动，M、m与小车保持相对静止，已知a1∶a2∶a3∶a4＝1∶2∶4∶8，M受到的摩擦力大小依次为F1、F2、F3、F4，则以下结论正确的是(ACD)A．F1∶F2＝1∶2 B．F2∶F3＝1∶2C．F3∶F4＝1∶2 D．tan α＝2tan θ【变式3】．如图所示，质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上，并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体1，与物体1相连接的绳与竖直方向成θ角，则(AB) A．车厢的加速度为g sin θB．绳对物体1的拉力为m1gcos θC．底板对物体2的支持力为(m2－m1)g D．物体2所受底板的摩擦力为0A B C Fa b【例4】．如图在倾斜的滑杆上套一个质量为m 的圆环，圆环通过轻绳拉着一个质量为M 的物体，在圆环沿滑杆向下滑动的过程中，悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向（ B ）A ．环只受三个力作用B ．环一定受四个力作用C ．物体做匀加速运动D ．悬绳对物体的拉力小于物体的重力【变式4】．如图所示，一固定光滑杆与水平方向夹角为θ，将一质量为m 1的小环套在杆上，通过轻绳悬挂一个质量为m 2的小球，静止释放后，小环与小球保持相对静止以相同的加速度a 一起下滑，此时绳子与竖直方向夹角为β，则下列说法正确的是（ C ）A ．杆对小环的作用力大于m 1g +m 2gB ．m 1不变，则m 2越大，β越小C ．θ=β，与m 1、m 2无关D ．若杆不光滑，β可能大于θ【例5】．如图所示，甲图为光滑水平面上质量为M 的物体，用细线通过定滑轮与质量为m 的物体相连，m 所受重力为5N ；乙图为同一物体M 在光滑水平面上用细线通过定滑轮竖直向下受到拉力F 的作用，拉力F 的大小也是5N ，开始时M 距桌边的距离相等，则（ D ）A ．M 到达桌边时的速度相等，所用的时间也相等B ．甲图中M 到达桌边用的时间较长，速度较大C ．甲图中M 到达桌边时的速度较大，所用时间较短D ．乙图中绳子受到的拉力较大【变式5】．如图所示，已知M ＞m ，不计滑轮及绳子的质量，物体M 和m 恰好做匀速运动，若将M 与m 互换，M 、m 与桌面的动摩因数相同，则（ D ）A ．物体M 与m 仍做匀速运动B ．物体M 与m 做加速运动，加速度a =()m M g M+ C ．物体M 与m 做加速运动，加速度a =Mg m M+ D ．绳子中张力不变【例6】．如图所示，质量M 的斜面体置于水平面上，其上有质量为m 的小物块，各接触面均无摩擦。

3-3 连结体问题1．叠放在一同的A、B 两物体在水平力 F 的作用下，沿水平面以某一速度匀速运动，现忽然将作用在 B 上的力 F 改为作用在 A 上，并保持大小和方向不变，如图 3-3-1 所示．则A、B 运动状态将可能为（）A．一同匀速运动B．一同加快运动C． A 加快、 B 减速D． A 加快、 B 匀速AB F图3-3-1Fm02．如图 3-3-2 所示，弹簧秤外壳质量为m0，弹簧及挂钩的质量忽视不计，挂钩吊着一质量m 为 m 的重物，现用一方向竖直向上的外力 F 拉着弹簧秤，使其向上做匀加快运动，则弹图 3-3-2簧秤的读数为（） b5E2RGbCAPm m0F D．mA ． mg B．mg C． Fm0 m m0 m m0 m3．如图 3-3-3 所示，在密闭的盒子内装有一个质量为m 的金属球，球恰巧能在盒内自由活动．若将盒子竖直向上抛出，抛出后在上涨和降落过程中，以下说法中正确的选项是（）p1EanqFDPwA．不计空气阻力的状况下，上涨、降落时均对盒顶有作使劲B．不计空气阻力的状况下，上涨、降落对盒均无压力图 3-3-3 C．计空气阻力的状况下，上涨、降落时均对盒顶有作使劲D．计空气阻力的状况下，上涨、降落对盒均无压力4．如图 3-3-4 所示，用水平力 F 拉着三个物体A、B、 C 在圆滑的水平面上一同运动．此刻中间物体上另置一小物体，且拉力不变，那么中间物体两头绳的拉力大小T a和 T b的变化状况是（） DXDiTa9E3d C T a B T b A F A． T a增大， T b减小B．T a增大， T b增大图 3-3-4C． T a减小， T b增大D．T a减小， T b减小5．如图 3-3-5 所示，将两个同样资料做成的物体A、B 放在不圆滑的斜面上，用沿斜面向上的力 F 推 A，使A、B 沿斜面做匀变速直线运动，则 A 物体对 B 物体的弹力为多少？假如不加力F，则物体 B 受几个力？已知 A、 B 两物体的质量分别为m A和 m B．RTCrpUDGiTBFA图3-3-56．如图 3-3-6所示， A 、B 两个物体的质量分别是 2m 和 m ，用一根不计质量的轻杆相连，在水平川面上滑行，已知 A 、B 跟地面间的动摩擦因数分别是 μ和μ，且 μ ，它们开始以速度 v 向右121>μ2滑行． 5PCzVD7HxAm 2m v（ 1）A 、B 能够在水平面上滑行多远？BAμμ1（ 2）在滑行过程中，杆受拉力仍是压力？大小是多少？2图 3-3-67．在圆滑的水平面上， A 、 B 两物体紧靠在一同，如图3-3-7 所示． A 物体的质量是 24kg ， B 物体的质量是 A 是 4N 的水平向右恒力，F B (16 3 )N （ t 以 s 为单位），是随时间120kg ． Ft变化的水平力， t=0 时， F B 水平向左．从静止开始，经过多少时间， A 、B 两物F AF BAB 体开始离开？ jLBHrnAILg图 3-3-78．如图 3-3-8 所示，容器置于倾角为 θ的圆滑固定斜面上时，容器顶面恰巧处于水平状态，容器顶部有竖直侧壁， 有一小球与右端竖直侧壁恰巧接触． 今让系统从静止开始下滑， 容器质量为 M ，小球质量为 m ，全部摩擦不计．求 m 对 M 侧壁压力的大小．xHAQX74J0XmMθ图 3-3-89．如图 3-3-9 所示，倾角为 °m=4kg 的物体沿此斜面下滑时，地37 的斜面体放在粗拙的水平面上，当一质量面对斜面体的静摩擦力大小为 8N 。

第3讲运动图像和连接体问题基础巩固1.如图所示,将两个质量分别为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25 NB.弹簧测力计的示数是50 NC.在突然撤去F2的瞬间,m2的加速度大小为7 m/s2D.在突然撤去F1的瞬间,m1的加速度大小为13 m/s22.如图所示,在光滑的水平面上有一段长为L、质量分布均匀的绳子。

在水平向左的恒力F作用下从静止开始做匀加速运动。

绳子中某点到绳子左端的距离为x,设该处绳的张力大小为T,则能正确描述T与x 之间的关系的图像是( )3.(多选)如图甲所示,两物体A、B叠放在光滑水平面上,对物体A施加一水平变力F,F-t关系图像如图乙所示。

两物体在力F作用下由静止开始运动,且始终相对静止,规定水平向右为正方向,则( )A.两物体一直向右做直线运动B.两物体沿直线做往复运动C.在2~3 s时间内两物体间的摩擦力逐渐减小D.B物体所受的摩擦力方向始终与力F的方向相同4.倾角为θ=45°、外表面光滑的楔形滑块M放在水平面AB上,滑块M的顶端O处固定一细线,细线的另一端拴一小球,已知小球的质量为m= kg,当滑块M以a=2g的加速度向右运动时,则细线拉力的大小为(取g=10 m/s2)( )A.10 NB.5 NC. ND. N5.(2016北京朝阳期中,18)1966年曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验,这次实验的目的是要发展一种技术,找出测定轨道中人造天体质量的方法。

实验时,用双子星号宇宙飞船(m1)去接触正在轨道上运行的火箭组(m2)(后者的发动机已熄火)。

接触以后,开动双子星号飞船的推进器,使飞船和火箭组共同加速(如图所示)。

推进器的平均推力F等于895 N,推进器开动时间为7 s,测出飞船和火箭组的速度变化是0.91 m/s。