高中物理连接体问题精选(含解答)

1、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中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，是amg现用水平拉力F拉其中一个质量为2m一加速度运动，则轻绳对m的最大拉力为m和2m的四个木块，其木块间的最大静摩擦力的木块，使四个木块以同3mg3mg3mg2d、3&g变式1如图所示的三个物体的物体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AB、C,其质量分别为m、m、m,带有滑轮B与地面的动f*2mmABzzzzz/zzzz/z/zz/z/

2、zz/xm图2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qi和q2(qiq2)。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，仑力)则释放后细线中的张力T为(不计重力及两小球间的库C.:)1T=(qiF2)E21T=(qiq2)E2BT=(qq2)ED.T=(qiq2)E摩擦因数为j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?3.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a=-g,则小球在下滑

3、的2过程中，木箱对地面的压力为多少?5.如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m2m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Ft。现用水平拉力F拉质量为3m的木块，使三个木块以同一加速度运动，则以下说法正确的是(A. 质量为2m的木块受到四个力的作用mn2mB. 当F逐渐增大到Ft时，轻绳刚好被拉断C. 当F逐渐增大到1.5Ft时，轻绳还不会被拉断FtD. 轻绳刚要被拉断时，质量为m和2m的木块间的摩擦力为|题型二通过摩擦力的连接体问题例题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

4、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，待取走。B离开平台后的落地点与平台右边缘的水平2、距离x=1.2m。（取g=10m/s）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Ii。B脱离A（A尚未露出平台）后，将A变式2如图所示，平板A上距右端s=3m处放一物体B（大小可忽略，即可看成质点）动摩擦因数1=0.1,A与桌面间和在板的右端施一大小一定的水平力B最后停于桌的右边缘，求：（1）物

5、体B运动的时间是多少？A长L=5m质量M=5kg,放在水平桌面上，板右端与桌边相齐。在,其质量m=2kg.已知AB间B与桌面间的动摩擦因数2=0.2,原来系统静止。现在F持续作用在物体A上直到将A从B下抽出才撤去，且使（2）力F的大小为多少?变式3如图所示，质量M=1kg因数动摩擦因数的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦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2）若在木板（足够长）的右端施加一恒力F=8N,经过多长时间铁块运动到木板的右端？（个大小从零开

6、始连续增加的水平向左的力摩擦力f随拉力F大小变化的图像.F,通过分析和计算后，请在图中画出铁块受到的f/N6一5一4一3一2-1一2468101214F/N例题3如图所示，某货场而将质量为m=100kg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=1.8mi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l=2mx质量均为m=100kg,木板上表面与轨道末端相切。货物与木板间的动摩擦因数为Hi,木板与地面间的动摩擦因数卜=0.2。(1) 求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力。(2) 若货物滑上

7、木板A时，木板不动，而滑上木板B时，木板B开始滑动，求ki应满足的条件。(3) 若ki=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。题型三通过绳(杆)的连接体问题例题4如图所示，半径为R的四分之一圆弧形支架竖直放置，圆弧边缘C处有一小定滑轮，绳子不可伸长，不计一切摩擦，开始时，m、m两球静止，且mm,试求:(1) m释放后沿圆弧滑至最低点A时的速度.(2) 为使m能到达A点，m与m之间必须满足什么关系.若A点离地高度为2R,m滑到A点时绳子突然断开，贝Um落地点离A点的水平距离是多少？变式5如图所示，一轻绳绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮O、。和质量mB=m的小球连接,另一端与套在

8、光滑直杆上质量m=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0=60,直杆上C点与两定滑轮均在同一高度，C点到定滑轮O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.A变式6如图所示，物块A、B、C的质量分别为M、3m、m,并均可视为质点，它们间有mM4m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

9、速度立即减为零，B与C相碰后粘合在一起。(设A距离滑轮足够远且不计一切阻力)。(1) 求物块C刚着地时的速度大小？(2) 若使物块B不与C相碰，则M垢应满足什么条件？(3) 若M=2m时，求物块A由最初位置上升的最大高度？(4) 若在(3)中物块A由最高位置下落，拉紧轻绳后继续下落，求物块A拉紧轻绳后下落的最远距离？题型四通过弹簧的连接体问题fM例题5如图，质量为m的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m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

10、为m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(m+m)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9变式7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；BC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mc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

11、:(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.斜面倾角a.B的最大速度VBm.A和B大小可忽略，它们分一不可伸长的E、方向水平B间M的若C变式8如图所示，挡板P固定在足够高的水平桌面上，小物块k,不计一切摩擦及A(1)若在小钩上挂一质量为C下落的最大距离；(2)别带有+QA和+Q的电荷量，质量分别为m和ms。两物块由绝缘的轻弹簧相连,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的库仑力，A、B所带电荷量保持不变，B不会碰到滑轮。物块C并由静止释放，可使物块A恰好能离开挡板P,求物块的质量改为2M则

12、当A刚离开挡板P时，B的速度多大？题型五传送带问题例题6如图所示，x轴与水平传送带重合，坐标原点。在传送带的左端，传送带长L=8m匀速运动的速度vo=5ns.一质量n1kg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H=0.5,(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变式9如图甲所示为传送装置的示意图。绷紧的传送带

13、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n=10kg，以v=1.0m/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k=0.20,不计空气阻力，重力加速度g取10m/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05.0m/s之间调节，行李箱仍以V。的水平初速度从A端滑上传送带，且行李箱滑

14、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)102.03.0405.06.0i变式10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

15、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)例题1.B变式1以F1表示绕过滑轮的绳子的张力，为使三物体间无相对运动，则对于物体C有：F1=mg,以a表示物体AF1m3a=一=一g在拉力F1作用下的加速度，则有m1m1，由于三物体间无相对运动，则上述的a也就是三物体作为一个整物体运动的加速度，故得F=(m+m+m)a=m1(m+m+m)g例题21.2m/s2.0.5s0.5m3.1.5m变式2【答案】(1)3s(2)F=26N【解析】丝T(1)对于B,在未离开A时，其加速度3bi=mm/s2,设经过时间11后B离开A板，离开A后B的加速度为朋Z洗m/s.据

16、题意可结合B速度图像。vB=aBi11,L游;+=S弓=1$22a代入数据解得i1=2s.而蜘2,所以物体B运动的时间是1=11+12=3s.(2) 设A的加速度为aA,则据相对运动的位移关系得：解得aA=2m/s2.根据牛顿第二定律得岫二思代入数据得F=26N.变式3(1)研究木块mF-12mg=ma研究木板M2m1(m叶Mg=MaL=1a112-1a212解得：1=1s22(2)当Fv1(mg+Mg时，f=0N当1(mgMgF10N时，Mm相对静止则有：F-1(mg+Mg=(n+Maf=ma即：f=1(ND当10N0且v20,必有：mgR一、#mgRA0,得：m寸2m.,i2,口(m2m)

17、由2R=gt2,x=vit得x=4Ryj宙：J.公4(m:2m)gR(m2m)答案：(i)(2)m2m(3)4Rj2m+mV2m+m变式5解：(i)设此时小物块的机械能为Ei.由机械能守恒定律得E=mBg(L-Lsin”=mgL(i-.3/2)(2)设小物块能下滑的最大距离为sm,由机械能守恒定律有mAgsmsinT-mBghBi而hB=J(%-Lcos)2+(Lsin4)2-L代入解得sm=4(i+J3)L(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vB=vcosnmAgLsin8=】mBvB+2212“日20.3gL-mAv解得v=变式6解：设C到达地面时三者速

18、度大小为Vi,.1.、24mgL-MgL=；(4mM)v1解得vi_2(4m-M)gL一4mM设此后B到达地面时速度恰好为零。有:C,c13mgL-MgL=0(M3m)v；解得：M=2.3mv3,有:因此应满足：M/ma2*；3时，物块B不能着地。若M=2m时，设C到达地面时三者速度大小为V2,124mgL2mgL=(4m+2m)v2，再设AB动到B到达地面时速度大小为此后A物块还能上升的高度为h,2mgh=：2mv32可得A物块上升的最大高度为H=2L+h=38L158.物块A下洛距离h=L时，拉紧细线，设此时物块A速度大小为v有:152mg畚fmv；此时由动量守恒定律得A、BC三者有大小相

19、等的速度设为v52mv4=(2m4m)v512设A拉系细线后下洛的取匹距离为s:2mgs4mgs=0z(4m十2m)v5由以上几式可得：s=L45例题5开始时，A、B静止，设弹簧压缩量为xi,有kxi=mg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=mgB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=mg(X1+X2)mg(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1212(m3+m)v+m1v=(m3+m)g(x1+x?)mg(x1+x?)AE1一.9一由式碍2

20、(2m1+m3)v=m1g(x1+x2)2m1(m1m2)g2由式得v=JJ乂(2mim3)k变式7解：设开始时弹簧的压缩量xb,则kxB=mg设当物体A刚刚离开地面时，弹簧的伸长量为xa,贝UkxA=mg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h=xA+xB由式解得h=2mgk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TmgkxA=ma对C有4mgsina-T=4ma由、两式得4mgsinamgkxA=5ma当B获得最大速度时，有a=01由式联立，解得sina=

21、所以：a=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，BC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：124mghsinwmgh=(4m+m)vBm2由、式，解得：vBm变式8(1)开始平衡时有：kx=EQb2(4sin二一1)ghm=2g5k可得xi=EQbK当A刚离开档板时:故C下落的最大距离为：h可得x2=四K=x十x2由式可解得h=(QQa)KC下落h过程中，C重力势能的的减少量等于B的电势能的增kx2=EQa(2)由能量守恒定律可知：量和弹簧弹性势能的增量、系统动能的增量之和当C的质量为M时：Mgh=QBE，h+AE弹19当C的质量为2M时：2Mgh=QBEh+AE弹+(2M+mB)V222MgE(QA-Qb)解得A刚离开P时B的速度为：V=.K(2MmB)例题61.1.25m2.12.5J3.0,7)m变式9(1)行李箱刚滑上传送带时做匀加速直线运动，设行李箱受到的摩擦力为根据牛顿第二定律有F=-E尸ma2解得a=勺=2.0m/s设行李箱速度达到Ffv=3.0m/s时的位移为siv2vo2=2asis1=土v2=2.0m2a3.0m/s即行李箱在传动带上刚好能加速达