高中物理连接体专题

精品文档 1欢迎下载 专题 连接体问题专题 连接体问题 一 考情链接一 考情链接 连接体 问题一直是困扰许多学生物理学习的一大难题 也是高考考察的重点内容 分析近几年高考 理综试题 命题者对 连接体 问题的考察情有独钟 预计 2013 年高考中 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 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 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 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 合力做功量度了物体的动能变化 W合 EK 重力做功量度了物体的重力势能的变化 WG EPG 弹簧的弹力做功量度了弹性势能的变化 W弹 EP 弹 除系统内的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 E机 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 电场力做功量度了电势能的变化 WE EPE 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 规律方法突破三 规律方法突破 突破点一 整体法与隔离法的运用 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 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 具体应用时 绝大多数要求两种方法结合使用 应用顺序也较为固定 求外力时 先隔离后整体 求内力时 先整体后隔离 先整体或先隔离的目的都是求共同的加速度 突破点二 审题技巧 连接体 问题往往涉及临界状况的分析 因此 读题时要特别注意 恰好 刚刚 等字眼 因为它们往 往隐含着一种临界状况的信息 精品文档 2欢迎下载 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 例题例题 1 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 变式变式 1 1 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 则水平推力的大小应为 F 题型二 通过摩擦力的连接体问题 例题例题 2 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 F A B C h x A B F l2 2 2 l1 精品文档 3欢迎下载 变式变式 2 2 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 变式变式 3 3 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 f N 1 0 2 3 4 5 6 4F N26810 12 14 精品文档 4欢迎下载 例题例题 3 3 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 木板上表面与轨道末端相切 货物与木板间的动摩擦l 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 变式变式 4 4 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 特别总结提醒 解答 通过摩擦力的连接体问题 时 需要特别注意两点 一是求取加速度的时候 力与 质量务必一一对应 二是搞清楚对地位移和相对位移 套用运动学公式及动能定理时绝大多数用的是对地位 移 而应用能量守恒中 Q fs相对时用的是相对位移 做题时一定要 三思而后行 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 把握好两点 一是绳和杆的受力特点 二是关联速度的应用 轻绳 1 轻绳模型的特点 绳 在物理学上是个绝对柔软的物体 它只产生拉力 张力 绳的拉力沿着绳 的方向并指向绳的收缩方向 它不能产生支持作用 它的质量可忽略不计 轻绳是软的 不能产生侧向力 只能产生沿着绳子方向的力 它的劲度系数非常大 以至于认为在受力时形变极微小 看作不可伸长 精品文档 5欢迎下载 2 轻绳模型的规律 轻绳各处受力相等 且拉力方向沿着绳子 轻绳不能伸长 用轻绳连接的系 统通过轻绳的碰撞 撞击时 系统的机械能有损失 轻绳的弹力会发生突变 轻杆 l 轻杆模型的特点 轻杆的质量可忽略不计 轻杆是硬的 能产生侧向力 它的劲度系数非常大 以至于认为在受力时形变极微小 看作不可伸长或压缩 2 轻杆模型的规律 轻杆各处受力相等 其力的方向不一定沿着杆的方向 轻杆不能伸长或压缩 轻杆受到的弹力的方式有拉力或压力 例例 4 4 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 变式变式 5 5 如图所示 物块 的质量分别为 ABCMm3 并均可视为质点 它们间有关系 三物块用轻mmMm4 绳通过滑轮连接 物块与间的距离和到地面的距离均是 BCCL 若与地面 与相碰后速度立即减为零 与相碰后粘合CBCBC 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 4 若在 3 中物块由最高位置下落 拉紧轻绳后继续下落 A 求物块拉紧轻绳后下落的最远距离 A C m B O 1 m A O 2 精品文档 6欢迎下载 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 技法点拨 1 轻弹簧模型的特点 轻弹簧可以被压缩或拉伸 其弹力的大小与弹簧的伸长量或缩短量有关 2 轻弹簧的规律 轻弹簧各处受力相等 其方向与弹簧形变的方向相反 弹力的大小为 F kx 其中 k 为弹簧的劲度系数 x 为弹簧的伸长量或缩短量 弹簧的弹力不会发生突变 例题例题 5 5 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 变式变式 6 6 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 精品文档 7欢迎下载 变式变式 7 7 如图所示 挡板 P 固定在足够高的水平桌面上 小物块 A 和 B 大小可忽略 它们 分别带有 QA和 QB的电荷量 质量分别为 mA和 mB 两物块由绝缘的轻弹簧相连 一不可伸长 的轻绳跨过滑轮 一端与 B 连接 另一端连接一轻质小钩 整个装置处于场强为 E 方向水 平向左的匀强电场中 A B 开始时静止 已知弹簧的劲度系数为 k 不计一切摩擦及 A B 间 的库仑力 A B 所带电荷量保持不变 B 不会碰到滑轮 1 若在小钩上挂一质量为M的物 块 C 并由静止释放 可使物块 A 恰好能离开挡板 P 求物块 C 下落的最大距离 2 若 C 的 质量改为 2M 则当 A 刚离开挡板 P 时 B 的速度多大 题型五题型五 传送带问题传送带问题 技法点击 技法点击 一 传送带模型中要注意摩擦力的突变 滑动摩擦力消失 滑动摩擦力突变为静摩擦力 滑动摩 擦力改变方向 二 传送带模型的一般解法 确定研究对象 分析其受力情况和运动情况 画出受力分析图和运动 情景图 注意摩擦力突变对物体运动的影响 分清楚研究过程 利用牛顿运动定律和运动学规律求解未 知量 三 难点疑点 传送带与物体运动的牵制 牛顿第二定律中 a 是物体对地加速度 运动学公式中 S 是物 体对地的位移 这一点必须明确 四 分析问题的思路 初始条件 相对运动 判断滑动摩擦力的大小和方向 分析出物体受的合外力和 加速度大小和方向 由物体速度变化再分析相对运动来判断以后的受力及运动状态的改变 例题例题 6 6 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 精品文档 8欢迎下载 变式变式 8 8 如图甲所示为传送装置的示意图 绷紧的传送带长度L 2 0m 以v 3 0m s 的恒 定速率运行 传送带的水平部分AB距离水平地面的高度h 0 45m 现有一行李箱 可视为质 点 质量m 10kg 以v0 1 0 m s 的水平初速度从A端滑上传送带 被传送到B端时没有被 及时取下 行李箱从B端水平抛出 行李箱与传送带间的动摩擦因数 0 20 不计空气阻 力 重力加速度g取 l0 m s2 1 求行李箱从传送带上A端运动到B端过程中摩擦力对行李箱冲量的大小 2 传送带与轮子间无相对 滑动 不计轮轴处的摩擦 求为运送该行李箱电动机多 消耗的电能 3 若传送带的速度v可在 0 5 0m s 之间调节 行李箱 仍以v0的水平初速度从A端 滑上传送带 且行李箱滑到 B端均能水平抛出 请你在图 15 乙中作出行李箱从B端水平抛出到落地点的水平距离x与传送带速度v的关系图像 要 求写出作图数据的分析过程 变式变式 9 9 如图所示 用半径为 0 4m 的电动滚轮在长薄铁板上表面压轧一道浅槽 薄铁板的 长为 2 8m 质量为 10kg 已知滚轮与铁板 铁板与工作台面间的动摩擦因数分别为 0 3 和 0 1 铁板从一端放人工作台的滚轮下 工作时滚 轮对铁板产生恒定的竖直向下的压力为 100N 在 滚轮的摩擦作用下铁板由静止向前运动并被压轧出 一浅槽 已知滚轮转动的角速度恒为 5rad s g取 10m s2 1 通过分析计算 说明铁板将如何运动 2 加工一块铁板需要多少时间 3 加工一块铁板电动机要消耗多少电能 不考虑电动机自身的能耗 铁板 滚轮 精品文档 9欢迎下载 连接体问题练习题连接体问题练习题 1 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 2 如图所示的装置中 物体A在斜面上保持静止 由此可知 A 物体A所受摩擦力的方向可能沿斜面向上 B 物体A所受摩擦力的方向可能沿斜面向下 C 物体A可能不受摩擦力作用 D 物体A一定受摩擦力作用 但摩擦力的方向无法判定 3 两个质量相同的物体 1 和 2 紧靠在一起放在光滑 水平桌面上 如图所示 如果它们分别受到水平推 力F1和F2 且F1 F2 则 1 施于 2 的作用力的大小 为 A F1 B F2 C F1 F2 2 D F1 F2 2 4 两物体A和B 质量分别为m1和m2 互相接触放在光滑 水平面上 如图所示 对物体A施于水平推力F 则物体 A对物体B的作用力等于 A m1F m1 m2 B m2F m1 m2 C F D m1F m2 5 如图所示 在倾角为 的斜面上有A B两个长方形物块 质量 分别为mA mB 在平行于斜面向上的恒力F的推动下 两物体一 起沿斜面向上做加速运动 A B与斜面间的动摩擦因数为 设 A B之间的相互作用为 T 则当它们一起向上加速运动过程中 A T mBF mA mB B T mBF mA mB mBg Sin Cos C 若斜面倾角 如有增减 T值也随之增减 D 不论斜面倾角 如何变化 0 2 则杆一定受到压力 B 若 1 2 m1m2 则杆受到压力 精品文档 10欢迎下载 D 若 1 2 则杆的两端既不受拉力也不受压力 7 如图所示 质量为M的斜面体静止在水平地面上 几个质量都是m的不同物块 先后在斜 面上以不同的加速度向下滑动 下列关于水平地面对斜面体底部的支持力N和静摩擦力f 的几种说法中正确的是 A 匀速下滑时 N M m g f 0 B 匀加速下滑时 N M m g f的方向水平向右 D 无论怎样下滑 总是N M m g f 0 8 如图所示 在光滑的水平地面上 水平外力F拉动小车和 木块一起做匀加速直线运动 小车的质量是M 木块的质 量是m 加速度为a 木块与小车间的动摩擦因数为 则 在这个过程中 木块受到摩擦力的大小是 A mg B ma C mF M m D F Ma 9 如图所示 小车沿水平地面做直线运动 小车内光滑底面 上有一物块被压缩的弹簧压向左壁 小车向右加速运动 若小车向右的加速度增大 则车左壁受物块的压力N1和车 右壁受弹簧的压力N2的大小变化是 A N1不变 N2变大 B N1变大 N2不变 C N1 N2都变大 D N1变大 N2减少 10 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 11 质量为M倾角为 的楔形木块静置于水平桌面上 与桌面的 动摩擦因数为 质量为m的物块置于楔形木块的斜面上 物 块与斜面的接触是光滑的 为了保持物块对斜面静止 可用水 平力F推楔形木块 如图 1 33 所示 此水平力F的大小等于 12 如图所示 质量M 10kg 的木楔ABC静置于粗糙水平地面上 动 摩擦因数 0 02 在木楔的倾角 30 的斜面上 有一质量 m 1 0kg 的物块由静止开始沿斜面下滑 当滑行路程S 1 4m 时 其速度V 1 4m S 在这个过程中木楔没有动 则地面对木楔的摩 擦力的大小等于 方向是 g取 10m S2 13 总质量为M的列车以速度V0在平直的轨道上匀速行驶 各车禁止所受阻力都是本车厢重 力的K倍 且与车速无关 某时刻列车最后质量为m的一切车厢脱了钩 而机车的牵引力 没有变 则当脱钩的车厢刚停下的瞬时 前面列车的速度为 精品文档 11欢迎下载 14 如图所示 在一个水平向左运动的质量为M的车厢内 用一个 定滑轮通过绳子悬挂两个物体 它们的质量分别为m1和m2 且 m2 m1 m2相对于车厢地板静止不动 系m1的绳向左偏离竖直方 向 角 绳子质量和滑轮的摩擦可以不计 则这时作用在m2上的 摩擦力的大小是 车厢地板对m2的支持力的大小是 15 如图所示 将质量m 10kg 的钢球挂在倾角为 30 的倾面上 求 1 斜面向左做匀加速运动 加速度至少多大时 钢球对斜面的压力为零 2 当斜面以 5m S2的加速度向左运动时 钢球受绳的拉力和斜面的支持力各是多少 3 当斜面以 20m S2的加速度向左运动时 钢球受绳的拉力和斜面的支持力各是多少 4 当斜面以多大加速度向右运动时 钢球受绳的拉力刚好为零 16 如图所示 质量为M 倾角为 的斜面体放在粗糙地面上 质量 为m1的物体A与质量为m2的物体B之间有摩擦 物体B与斜面间 摩擦不计 A B在加速下滑的过程中相对静止 求 1 物体B对物体A的摩擦力和支持力各是多少 2 地面对斜面体的摩擦力和支持力名是多少 17 如图所示 在水平桌面上放置质量为 4 0kg 的木块A 木块A上放置质量为 0 50kg 的砝 精品文档 12欢迎下载 码B 连接木块A的绳通过定滑轮吊一个砝码盘 质量为 500g 在盘中放有质量为 1 0kg 的砝码 木块A与桌面间的动摩擦因数为 0 20 砝码B与木块A相对静止 不考虑绳和滑 轮的质量和摩擦 使砝码盘从离地面 1 0m 高处由静止释放 求 1 木块A运动的加速度和绳子的张力 2 砝码B所受的摩擦力 3 当砝码盘着地瞬时 木块A的速度 4 若开始运动时 木块A与定滑轮的 距离是 3 0m 砝码盘着地后 木块A是否会 撞到定滑轮上 g取 10m S2 18 有一个质量M 4 0kg 长L 3 0m 的木板 水平外力 F 8 0N 向右拉木板 木板以V0 2 0m S 的速度在地面上匀速 运动 某时刻将质量m 1 0kg 的铜块轻轻地放在长木板的最 右端 如图所示 不计铜块与木板间的摩擦 铜块可视为质 点 g取 10m S2 求铜块经过多长时间离开木板 19 n个质量均为m的木块并列地放在水平桌面上 如图所示 木块与桌面间的动摩擦因数 为 当木块受到水平力F的作用向右做匀加速 运动时 木块 3 对木块 4 的作用力大小是多少 精品文档 13欢迎下载 参考解答参考解答 例题例题 1 1 B 变式变式 1 1 F m1 m2 m3 g 3 1 m m 例题例题 2 2 1 2m s 2 0 5s 0 5m 3 1 5m 变式变式 2 2 1 3s 2 F 26N 解析 1 对于B 在未离开A时 其加速度 设经过时间t1后B离 2 1 1 1 B mg am s m 开A板 离开A后B的加速度为 据题意可结合B速度图像 2 2 2 2 B mg am s m vB aB1t1 代入数据解得t1 2s 而 所以物体B运动的时间 2 2 1 1 2 1 22 B B B v sa t a 2 2 1 B B v ts a 是t t1 t2 3s 2 设A的加速度为aA 则据相对运动的位移关系得 解得 22 11 1 11 22 AB Lsa ta t aA 2m s2 根据牛顿第二定律得 代入数据得F 26N 变式变式 3 3 1 研究木块m F 2mg ma1 研究木板M 2mg 1 mg Mg Ma2 L a1t2 a2t2 解得 t 1s 1 2 1 2 2 当F 1 mg Mg 时 f 0N 当 1 mg Mg F 10N 时 M m相对静止 则有 F 1 mg Mg m M a f ma 即 f 1 N 当 10N F时 m相对M滑动 此时摩擦力f 2mg 4N 2 F 例题例题 3 3 1 设货物滑到圆轨道末端是的速度为 0 v 对货物的下滑过程中根据机械能守恒 定律得 2 1 0 1 2 mgRmv 设货物在轨道末端所受支持力的大小为 N F 根据牛顿第二定 律得 2 0 11N v Fm gm R 联立以上两式代入数据得3000 N FN 根据牛顿第三定律 货物到达圆轨道末端时对轨道的压力大小为 3000N 方向竖直向下 2 若滑上木板 A 时 木板不动 由受力分析得 11212 2 m gmm g 若滑上木板 B 时 木板 B 开始滑动 由受力分析得 11212 m gmm g 精品文档 14欢迎下载 联立 式代入数据得 1 0 6 3 1 0 5 由 式可知 货物在木板 A 上滑动时 木板不动 设货物在木板 A 上做减速 运动时的加速度大小为 1 a 由牛顿第二定律得 111 1 m gm a 设货物滑到木板 A 末端是的速度为 1 v 由运动学公式得 22 101 2vval 联立 式代入数据得 1 4 vm s 设在木板 A 上运动的时间为 t 由运动学公式得 101 vvat 联立 式代入数据得0 4ts 变式变式 4 4 1 为了使木板与斜面保持相对静止 必须满足木板在斜面上的合力为零 所 以人施于木板的摩擦力 F 应沿斜面向上 故人应加速下跑 现分别对人和木板应用牛顿第二 定律得 对木板 Mgsin F 对人 mgsin F ma人 a人为人对斜面的加速度 解得 a人 方向沿斜面向下 sing m mM 2 为了使人与斜面保持静止 必须满足人在木板上所受合力为零 所以木板施于人的 摩擦力应沿斜面向上 故人相对木板向上跑 木板相对斜面向下滑 但人对斜面静止不动 现分别对人和木板应用牛顿第二定律 设木板对斜面的加速度为 a木 则 对人 mgsin F 对木板 Mgsin F Ma木 解得 a木 方向沿斜面向下 即人相对木板向上加速跑动 而木板沿 sing M mM 斜面向下滑动 所以人相对斜面静止不动 例题例题 4 4 解 1 设此时小物块的机械能为 E1 由机械能守恒定律得 1 sin 13 2 B Em g LLmgL 2 设小物块能下滑的最大距离为sm 由机械能守恒定律有 sin AmBB m gsm gh 增 而代入解得 22 cos sin mB hsLLL 增 4 13 m sL 3 设小物块下滑距离为L时的速度大小为v 此时小球的速度大小为vB 则 解得 cos B vv 22 11 sin 22 ABBA m gLm vm v 20 3 5 gL v 变式5解 设到达地面时三者速度大小为 V1 C 解得 2 1 4 2 1 4vMmMgLmgL Mm gLMm v 4 4 2 1 精品文档 15欢迎下载 设此后到达地面时速度恰好为零 有 B 2 1 3 2 1 03vmMMgLmgL 解得 因此应满足 时 物块不能着地 mM32 32 mMB 若时 设到达地面时三者速度大小为 V2 mM2 C 再设运动到到达地面时速度大小为 2 2 24 2 1 24vmmmgLmgL ABB 3 v 有 2 2 2 3 23 2 1 23 2 1 23vmmvmmmgLmgL 此后物块还能上升的高度为 Ah 2 3 2 2 1 2mvmgh 可得物块上升的最大高度为ALhLH 15 38 2 物块下落距离时 拉紧细线 ALh 15 8 设此时物块速度大小为 有 A 4 v 2 4 2 2 1 15 8 2mvLmg 此时由动量守恒定律得 三者有大小相等的速度设为则ABC 5 v 54 42 2vmmmv 设拉紧细线后下落的最远距离为 As 2 5 24 2 1 042vmmmgsmgs 由以上几式可得 Ls 45 8 例题例题 5 5 开始时 A B 静止 设弹簧压缩量为x1 有 kx1 m1g 挂 C 并释放后 C 向下运动 A 向上运动 设 B 刚要离地时弹簧伸长量为x2 有 kx2 m2g B 不再上升 表示此时 A 和 C 的速度为零 C 已降到其最低点 由机械能守恒 与初始状态相 比 弹簧性势能的增加量为 E m3g x1 x2 m1g x1 x2 C 换成 D 后 当 B 刚离地时弹簧势能的增量与前一次相同 由能量关系得 Exxgmxxgmmvmvmm 2 1 2 1 2112113 2 1 2 13 由 式得 2 2 1 211 2 31 xxgmvmm 由 式得 kmm gmmm v 2 2 31 2 211 变式变式 6 6 解 设开始时弹簧的压缩量xB 则 B kxmg 精品文档 16欢迎下载 设当物体A刚刚离开地面时 弹簧的伸长量为xA 则 A kxmg 当物体A刚离开地面时 物体B上升的距离以及物体C沿斜面下滑的距离均为 由 式解得 AB hxx 2mg h k 物体A刚刚离开地面时 以B为研究对象 物体B受到重力mg 弹簧的弹力kxA 细线的 拉力T三个力的作用 设物体B的加速度为a 根据牛顿第二定律 对B有 A Tmgkxma 对C有 4sin4mgTma 由 两式得 4sin5 A mgmgkxma 当B获得最大速度时 有 0a 由 式联立 解得 所以 1 sin 2 0 30 3 由于xA xB 弹簧处于压缩状态和伸长状态时的弹性势能相等 且物体A刚刚离开地面 时 B C两物体的速度相等 设为vBm 以 B C 及弹簧组成的系统为研究对象 由机械能守 恒定律得 2 1 4sin 4 2 Bm mghmghmm v 由 式 解得 2 4sin1 2