高中物理连接体(基础)

1 专题 连接体问题专题 连接体问题 一 学情分析一 学情分析 连接体 问题一直是困扰许多学生物理学习的一大难题 命题者对 连接体 问题的考察情有独钟 连接 体 问题依然是考察的热点 因此大家必须足够重视 扎实掌握 二 知识对接二 知识对接 对接点一对接点一 五个概念 五个概念 1 连接体的含义 连接体的含义 2 连接体 连接体 隔离体 隔离体 3 内力 内力 外力 外力 对接点二对接点二 牛顿运动定律牛顿运动定律 1 牛顿第一定律 惯性定律 牛顿第一定律 惯性定律 注意 注意 2 牛顿第二定律 牛顿第二定律 注意 注意 3 牛顿第三定律 牛顿第三定律 注意 注意 对接点三对接点三 功能关系与能量守恒 功能关系与能量守恒 三 规律方法突破三 规律方法突破 突破点一突破点一 整体法与隔离法的运用整体法与隔离法的运用 突破点二突破点二 审题技巧审题技巧 四 题型梳理四 题型梳理 题型一题型一 整体法与隔离法的应用整体法与隔离法的应用 例例 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 mg 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 B C D 3 5 mg 3 4 mg 3 2 mg 3 mg 例例 2 如图所示的三个物体 A B C 其质量分别为 m1 m2 m3 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 求水平推力 F 的大小 F A B C 2 题型二题型二 通过摩擦力的连接体问题通过摩擦力的连接体问题 例例 1 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 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 重力加速度的 即 a g 则小球在下滑的过程中 木箱对地面的压力为多少 2 1 2 1 例例 2 如图所示 在高出水平地面 h 1 8m 的光滑平台上放置一质量 M 2kg 由两种不同材料连成一体的 薄板 A 其右段长度 l2 0 2m 且表面光滑 左段表面粗糙 在 A 最右端放有可视为质点的物块 B 其质量 m 1kg B 与 A 左段间动摩擦因数 0 4 开始时二者均静止 现对 A 施加 F 20N 水平向右的恒力 待 B 脱离 A A 尚未露出平台 后 将 A 取走 B 离开平台后的落地点与平台右边缘的水平距离 x 1 2m 取 g 10m s2 求 1 B 离开平台时的速度 vB 2 B 从开始运动到脱离 A 时 B 运动的时间 tB和位移 xB 3 A 左段的长度 l1 例例 3 如图所示 平板 A 长 L 5m 质量 M 5kg 放在水平桌面上 板右端与桌边相齐 在 A 上距右端 s 3m 处放一物体 B 大小可忽略 即可看成质点 其质量 m 2kg 已知 A B 间动摩擦因数 1 0 1 A 与桌 面间和 B 与桌面间的动摩擦因数 2 0 2 原来系统静止 现在在板的右端施一大 小一定的水平力 F 持续作用在物体 A 上直到将 A 从 B 下抽出才撤去 且使 B 最 后停于桌的右边缘 求 1 物体 B 运动的时间是多少 2 力 F 的大小为多少 h x A B F l 2 2 2 l1 3 例例 4 如图所示 质量 M 1kg 的木板静止在粗糙的水平地面上 木板与地面间的动摩擦因数 1 0 1 在木 板的左端放置一个质量 m 1kg 大小可以忽略的铁块 铁块与木板间的动摩擦因数 2 0 4 取 g 10m s2 试 求 1 若木板长 L 1m 在铁块上加一个水平向右的恒力 F 8N 经过多长时间铁块运动到木板的右端 2 若在木板 足够长 的右端施加一个大小从零开始连续增加的水平向左的力 F 通过分析和计算后 请在图中画出铁块受到的摩擦力 f 随拉力 F 大小变化的图像 例例 5 如图所示 质量为 M 的木板可沿倾角为 的光滑斜面下滑 木板上站着一个质 量为 m 的人 问 1 为了保持木板与斜面相对静止 计算人运动的加速度 2 为 了保持人与斜面相对静止 木板运动的加速度是多少 例例 6 如图所示 某货场而将质量为 m1 100 kg 的货物 可视为质点 从高处运送至地面 为避免货物与地 面发生撞击 现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道 使货物中轨道顶端无初速滑下 轨道半径 R 1 8 m 地面上紧靠轨道依次排放两块完全相同的木板 A B 长度均为 2m 质量均为 m2 100 kg 木板上表l 面与轨道末端相切 货物与木板间的动摩擦因数为 1 木板与地面间的动摩擦因数 0 2 最大静摩擦力 与滑动摩擦力大小相等 取 g 10 m s2 1 求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力 2 若货物滑上木板 A 时 木板不动 而滑上木板 B 时 木板 B 开始滑 动 求 1应满足的条件 3 若 1 0 5 求货物滑到木板 A 末端时的速度和在木板 A 上运动的时 间 特别总结提醒特别总结提醒 f N 1 0 2 3 4 5 6 4F N26810 12 14 4 题型三题型三 通过绳 杆 的连接体问题通过绳 杆 的连接体问题 特别点击特别点击 一是绳和杆的受力特点一是绳和杆的受力特点 二是关联速度的应用二是关联速度的应用 1 轻绳 轻绳 1 轻绳模型的特点 轻绳模型的特点 2 轻绳模型的规律 轻绳模型的规律 2 轻杆 轻杆 l 轻杆模型的特点 轻杆模型的特点 2 轻杆模型的规律 轻杆模型的规律 例例 1 1 如图所示 质量是 50kg 的人站在质量是 200kg 的小车上 他通过绳子以 200N 的 拉力向右拉小车 地面光滑 则 A lm s2的加速度向右移动 C 车以 4m s2的加速度向右运动 B 车以 0 8m s2的加速度向右运动 D 车对地保持静止 例例 2 6 如图所示 两个物体中间用一个不计质量的轻杆相连 A B 质量分别为 m1和 m2 它们与斜面间的动摩擦因数分别为 1和 2 当它们在斜面上加速下滑 时 关于杆的受力情况 以下说法中正确的是 A 若 1 2 则杆一定受到压力 B 若 1 2 m1m2 则杆受到压力 D 若 1 2 则杆的两端既不受拉力也不受压力 例例 3 如图所示 半径为 R 的光滑圆柱体 由支架固定于地面上 用一条质量可以 忽略的细绳 将质量为 m1和 m2的两个可看作质点的小球连接 放在圆柱体上 两 球和圆心 O 在同一水平面上 在此位置将两物体由静止开始释放 问在什么条件下 m2能通过圆柱体的最高点且对圆柱体有压力 例例 4 如图 1 所示 长为 2L 的轻杆 OB O 端装有转轴 B 端固定一个质量为 m 的小球 B OB 中点 A 固定 一个质量为 m 的小球 A 若 OB 杆从水平位置静止开始释放转到竖直位置的过程中 求 1 A B 球摆到最低点的速度大小各是多少 轻杆对 A B 球各做功多少 2 轻杆对 A B 球所做的总功为多少 5 例例 5 如图所示 一轻绳绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮 O1 O2和质量 mB m 的小球 连接 另一端与套在光滑直杆上质量 mA m 的小物块连接 已知直杆两端固定 与 两定滑轮在同一竖直平面内 与水平面的夹角 60 直杆上 C 点与两定滑轮均在 同一高度 C 点到定滑轮 O1的距离为 L 重力加速度为 g 设直杆足够长 小球运 动过程中不会与其他物体相碰 现将小物块从 C 点由静止释放 试求 1 小球下降到最低点时 小物块的机械能 取 C 点所在的水平面为参考平面 2 小物块能下滑的最大距离 3 小物块在下滑距离为 L 时的速度大小 例例 6 如图所示 物块 的质量分别为 并均可视为质点 ABCMm3m 它们间有关系 三物块用轻绳通过滑轮连接 物块与间的距离和mMm4 BC 到地面的距离均是 若与地面 与相碰后速度立即减为零 与相碰CLCBCBC 后粘合在一起 设距离滑轮足够远且不计一切阻力 A 1 求物块刚着地时的速度大小 C 2 若使物块不与相碰 则应满足什么条件 BC M m 3 若时 求物块由最初位置上升的最大高度 mM2 A 例例 7 如图所示 重物 A B C 质量相等 A B 用细绳绕过轻小定滑轮相连 接 开始时 A B 静止 滑轮间细绳 MN 长 0 6m 现将 C 物体轻轻挂在 MN 绳的中点 求 1 C 下落的最大距离是多大 2 C 下落多大高度时速度最大 C m B O 1 m A O 2 6 题型四题型四 通过弹簧的连接体问题通过弹簧的连接体问题 方法点拨方法点拨 1 轻弹簧模型的特点 轻弹簧模型的特点 2 轻弹簧的规律 轻弹簧的规律 例例 1 如图所示 A B 两小球分别连在弹簧两端 B 端用细线固定在倾角为 30 的 光滑斜面上 若不计弹簧质量 在线被剪断瞬间 A B 两球的加速度分别为 A 都等于 B 和 0 C 和 0 D 0 和 2 g 2 g 2 g M MM B BA 2 g M MM B BA 例例 2 如图所示 质量分别为 m1 2kg m2 3kg 的二个物体置于光滑的水平面上 中间用一轻弹簧秤连接 水平力 F1 30N 和 F2 20N 分别作用在 m1和 m2上 以下叙述正确的是 A 弹簧秤的示数是 10N B 弹簧秤的示数是 50N C 在同时撤出水平力 F1 F2的瞬时 m1加速度的大小 13m s2 D 若在只撤去水平力 F1的瞬间 m1加速度的大小为 13m s2 例例 3 如图所示 两木块的质量分别为 m1和 m2 两轻质弹簧的劲度系数分别为 k1和 k2 上面 木块压在上面的弹簧上 但不拴接 整个系统处于平衡状态 现缓慢向上提上面的木块 直到它刚离开上面弹簧 在这过程中下面木块移动的距离为 A m1g k1 B m2g k2 C m1g k2 D m2g k2 例例 4 如图 质量为 m1的物体 A 经一轻质弹簧与下方地面上的质量为 m2的物体 B 相 连 弹簧的劲度系数为 k A B 都处于静止状态 一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮 一端连物体 A 另一端连一轻挂钩 开始时各段绳都处于伸直状态 A 上方的一段绳 沿竖直方向 现在挂钩上升一质量为 m3的物体 C 并从静止状态释放 已知它恰好能使 B 离开地面但不继续上升 若将 C 换成另一个质量为 m1 m3 的物体 D 仍从上述 7 初始位置由静止状态释放 则这次 B 刚离地时 D 的速度的大小是多少 已知重力加速度为 g 例例 5 如图所示 在竖直方向上 A B 两物体通过劲度系数为 k 的轻质弹簧相连 A 放在水平地面上 B C 两物体通过细绳绕过轻质定滑轮相连 C 放在固定的光滑斜面上 用手拿住 C 使细线刚刚拉直但无 拉力作用 并保证 ab 段的细线竖直 cd 段的细线与斜面平行 已知 A B 的质量均为 m C 的质量为 4m 重力加速度为 g 细线与滑轮之间的摩擦不计 开始时整个系统处于静 止状态 释放 C 后它沿斜面下滑 A 刚离开地面时 B 获得最大速度 求 1 从释放 C 到物体 A 刚离开地面时 物体 C 沿斜面下滑的距离 2 斜面倾角 3 B 的最大速度 vBm 题型五题型五 传送带问题传送带问题 技法点击 技法点击 例例 1 如图所示 x 轴与水平传送带重合 坐标原点O 在传送带的左端 传送带长L 8m 匀速运动的速度 v0 5m s 一质量m 1kg 的小物块轻轻放在传送带上xp 2m 的P 点 小物块随传送带运动到Q 点后冲上光滑斜 面且刚好到达N 点 小物块到达N 点后被收集 不再滑下 若小物块经过 Q 处无机械能损失 小物块与传送带 间的动摩擦因数 0 5 重力加速度g 10m s2 求 l N 点的 纵坐标 2 小物块在传送带上运动产生的热量 3 若将小物块轻轻放在传送带上的某些位置 最终均能沿光 滑斜面越过纵坐标 yM 0 5m 的 M 点 求这些位置的横坐标范围 例例 2 如图所示