2020高考物理模型方法分类解析模型05 连接体（原卷版）

1、模型05 连接体(原卷版)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

2、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。【典例1】(多选)质量分别为2 kg和3 kg的物块A、B放在光滑水平面上并用轻质弹簧相连,如图所示。今对物块A、B分别施以方向相反的水平力F1、F2,且F1=20 N,F2=10 N,则下列说法正确的是()。A.弹簧的弹力大小为16

3、NB.若把弹簧换成轻质绳,则绳对物体的拉力大小为零C.如果只有F1作用,则弹簧的弹力大小变为12 ND.若F1=10 N,F2=20 N,则弹簧的弹力大小不变【变式训练1】如图所示,小车内粗糙底面上有一物块被一拉伸的弹簧拉着,小车向右做加速运动。若小车向右的加速度增大,物块始终相对小车静止,则物块所受摩擦力F1和车右壁所受弹簧的拉力F2的大小变化可能是()。A.F1不变,F2一直变大B.F1先变小后变大,F2不变C.F1先变大后变小,F2不变D.F1变大,F2先变小后不变【典例2】如图所示,将砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉

4、的惯性演示实验。若砝码和纸板的质量分别为2m和m,各接触面间的动摩擦因数均为。重力加速度为g。要使纸板相对砝码运动,所需拉力的大小至少应为()。A.3mg B.4mg C.5mg D.6mg【变式训练2】如图所示,A、B两球的质量相等,弹簧的质量不计,倾角为的斜面光滑,系统静止时,弹簧与细线均平行于斜面,在细线被烧断的瞬间,下列说法正确的是()。A.两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下,大小均为gsin B.B球的受力情况未变,瞬时加速度为零C.A球的瞬时加速度沿斜面向下,大小为gsin D.弹簧有收缩的趋势,B球的瞬时加速度向上,A球的瞬时加速度向下,瞬时加速度都不为零【典例3】如图所示,两黏合

5、在一起的物块a和b,质量分别为ma和mb,放在光滑的水平桌面上,现同时给它们施加方向如图所示的水平推力Fa和水平拉力Fb,已知FaFb,则a对b的作用力()。A.必为推力B.必为拉力C.可能为推力,也可能为拉力D.不可能为零【变式训练3】如图所示,物块A放在木板B上,A、B的质量均为m,A、B之间的动摩擦因数为,B与地面之间的动摩擦因数为3。若将水平力作用在A上,使A刚好要相对B滑动,此时A的加速度为a1;若将水平力作用在B上,使B刚好要相对A滑动,此时B的加速度为a2。则a1与a2之比为()。A.11B.23C.13D.32【答案】C【解析】当水平力作用在A上,使A刚好要相对B滑动时,临界情

6、况是A、B的加速度相等,对B受力分析,B的加速度aB=a1=mg-32mgm=13g,当水平力作用在B上,使B刚好要相对A滑动时,A、B间的摩擦力刚好达到最大,A、B的加速度相等,有aA=a2=mgm=g,可得a1a2=13,C项正确。【典例4】如图所示,弹簧一端固定在天花板上,另一端连一质量M=2 kg的秤盘,盘内放一个质量m=1 kg的物体,秤盘在竖直向下的拉力F作用下保持静止,F=30 N,当突然撤去外力F的瞬时,物体对秤盘的压力大小为(g=10 m/s2)()。A.10 NB.15 NC.20 ND.40 N【变式训练4】(多选)如图甲所示,质量为M的物体放在光滑水平桌面上,用轻绳通过

7、定滑轮与质量为m的物体相连,m所受重力为5 N;如图乙所示,同一物体M放在光滑水平桌面上,用轻绳通过定滑轮施加竖直向下的拉力F,拉力F的大小也是5 N。开始时M距桌边的距离相等,则()。A.M到达桌边时的速度相等,所用的时间也相等B.图甲中M到达桌边用的时间较长,速度较小C.图甲中M到达桌边时的动能较大,所用时间较短D.图乙中绳子受到的拉力较大【典例5】如图甲所示,两滑块A、B用细线跨过定滑轮相连,B距地面一定高度,A可在细线牵引下沿足够长的粗糙斜面向上滑动。已知mA=2 kg,mB=4 kg,斜面倾角=37。某时刻由静止释放A,测得A沿斜面向上运动的v-t图象如图乙所示。已知g=10 m/s

8、2,sin 37=0.6,cos 37=0.8。求:(1)A与斜面间的动摩擦因数。(2)A沿斜面向上滑动的最大位移。【变式训练5】物体A、B分别静止在倾角为1、2的光滑斜面上,它们的质量分别为mA、mB,用沿斜面方向向上的拉力F拉物体A、B,所得加速度a与拉力F的关系图线如图中A、B所示,则()。A.12,mAmBB.12,mAmBC.1mBD.12,mAmB【典例6】如图所示,质量相同的两物体A、B,用不可伸长的轻绳跨接在同一光滑的轻质定滑轮两侧,连接物体A的细线与斜面C平行,物体B与A处于同一水平高度,此时物体A恰好静止在倾角为37的斜面C上。某时刻剪断细线,使物体A、B开始运动,C仍然静止。设最