高考物理最新模拟题精选训练（牛顿运动定律的综合应用）专题02 连接体问题（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

专题02 连接体问题1.（2016·石家庄模拟）如图所示，质量均为m=3kg的物块A、B紧挨着放置在粗糙的水平地面上，物块A的左侧连接一劲度系数为k=l00N/m的轻质弹簧，弹簧另一端固定在竖直墙壁上。开始时两物块压紧弹簧并恰好处于静止状态，现使物块B在水平外力F作用下向右做 a= 2m/s2的匀加速直线运动直至与A分离，已知两物块与地面的动摩擦因数均为=0.5，g=l0m/s2。求：(1)物块A、B分离时，所加外力F的大小；(2)物块A、B由静止开始运动到分离所用的时间。2.如题3-7图所示，在倾角为的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A 、B 它们的质量分别为mA、mB，弹簧的劲度系数为k , C为一固定挡板。系统处于静止状态。现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A 使之向上运动，求物块B 刚要离开C时物块A 的加速度a 和从开始到此时物块A 的位移d。重力加速度为g。3.如题3-8图所示，一辆汽车A拉着装有集装箱的拖车B，以速度v1=30m/s进入倾斜的直车道。车道每100m下降2m。为使汽车速度在s=200m的距离内减到v2=10m/s，驾驶员必须刹车。假定刹车时地面的摩擦阻力是恒力，且该力的70%作用于拖车B，30%作用于汽车A.。已知A的质量m1=2000kg，B的质量m2=6000kg。求汽车与拖车的连接处沿运动方向的相互作用力。取重力加速度g=10m/s2。【名师解析】.此题取材于实际问题，我们可把汽车和拖车抽象简化为两个质点，汽车与拖车的连接处沿运动方向的具有相互作用力，我们可以设想为这两个质点之间有一根细杆相连。由于汽车与拖车具有相同的加速度，我们可把二者看作一个整体，分析受力如题2-10图1所示。将各力沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向正交分解后应用牛顿运动定律列出方程。由于题目要求汽车与拖车的连接处沿运动方向的相互作用力相当于求A、B之间细杆中的作用力，我们可以隔离汽车（或拖车）分析受力如题2-10图2所示，应用牛顿定律列出方程。汽车沿倾斜车道做匀减速运动，用a表示加速度的大小，有v2 2 v2 2= 2as 用F表示刹车时的阻力，根据牛顿第二定律有F（m1+m2）gsin =（m1+m2）a 式中sin =2/100=2×10-2 设刹车过程中地面作用于汽车的阻力为f，根据题意f= F 方向与汽车前进方向相反；用FN表示拖车作用于汽车的力，设其方向与汽车前进方向相同。以汽车为研究对象，由牛顿第二定律有 fFNm1gsin =m1a 由 式得FN=（m1+m2）（a+gsin）m1（a+gsin） 由式，代人有关数据得 FN=880N 3.水平面上有一带圆弧形凸起的长方形木块A，木块A上的物体B用绕过凸起的轻绳与物体C相连，B与凸起之间的轻绳是水平的。用一水平向左的拉力F作用在物体B上。恰使物体A、B、C保持相对静止，如题3-9图。已知物体A、B、C的质量均为m，重力加速度为g，不计所有的摩擦，则拉力F应为多大？【名师解析】.设绳中拉力为T，A、B、C共同的加速度为a，与C相连部分的绳与竖直xian3夹角为，由牛顿第二定律，对A、B、C组成的整体有F=3ma， 对B有 F-T=ma 对C有 Tcos=mg Tsin=ma 联立式得 T=2ma 联立式得 T2=m2（a2+g2） 联立式得 a=g。联立式得 F=mg。4（13分）如图所示，斜面与水平面间的夹角37°，物体A和B的质量分别为mA10kg、mB5kg。A、B间用质量不计的细绳相连。试求：（1）当斜面光滑时，两个物体的加速度及绳的张力各是多少？（2）当A和B与斜面间的动摩擦因数为0.2时，两个物体的加速度及绳的张力各是多少？（3）当A和B与斜面间的动摩擦因数分别为A0. 2、B0.8时，则释放后的开始阶段，两个物体的加速度及绳的张力又各是多少？【参照答案】 (1)6m/s2 6m/s2 0(2) 4.4m/s2 4.4m/s2 0(3) 4.4m/s2 0m/s2 0（2）用整体法：用隔离法对B：，代入数据求出 （4分）（3）用隔离法对B： 因为所以物体B不下滑，物体A下滑，绳松弛，。 （5分）（还可用如下方法做）：用隔离法对A： 对B： 设，即假设绳子没有张力，联立求解得。因，故。说明物体A运动比物体B的运动快，绳松弛，所以的假设成立。故有，因与实际不符，所以B静止。 5、武广高铁的开通，给出行的人们带来了全新的感受。高铁每列车均由七节车厢组成，除第四节车厢为无动力车厢外，其余六节车厢均具有动力系统。设每节车厢的质量均为m，各动力车厢产生的动力相同，经测试，该列车启动时能在时间t内将速度提升到v，已知运动阻力是车重的k倍，求：（1）.列车在启动过程中，第五节车厢对第六节车厢的作用力（2）.列车在匀速行驶时，第六节车厢失去了动力，若仍要保持列车的匀速行驶状态，则第五节车厢对第六节车厢的作用力改变多少?【参照答案】(1) (2) 【名师解析】（1）列车启动时做初速度为零的匀加速直线运动，启动加速度为：（1分）对整个列车，由牛顿第二定律得：（2分）对第六、七两节车厢，水平方向受力，如图所示： （2分）所以： （1分） 其中“”表示实际作用力与图示方向相反，即与列车运动方向相反。（1分）6截面为直角三角形的斜面体固定在水平地面上，两斜面光滑，斜面倾角分别为60°和30°，一条不可伸长的轻绳跨过固定在斜面顶端的光滑定滑轮连接着两个小物体，物体B的质量为m，起始距地面的高度均为h，重力加速度为g。（1）若A的质量也为m，由静止同时释放两物体，求当A刚到地面时的速度大小；（2）若斜面体不固定，当斜面体在外力作用下以大小为a的加速度水平向右做匀变速直线运动时，要使A、B两物体相对斜面都不动，分析物体A的质量和加速度a的关系。【参照答案】（1）v=（2）mA>m（2）对两个物体分别进行受力分析，沿垂直斜面和平行斜面方向建立坐标系进行正交分解 。当斜面体向右做匀加速直线运动时，加速度方向水平向右：对A物体， （2分）对B物体， （2分）解得mA= （1分）由等式右侧的分子得，加速度的大小应满足0< （1分）加速度a越大，A物体的质量越小，A物体质量应满足0<mA<m。 （1分）当斜面体向右做匀减速直线运动时，加速度方向水平向左：对A物体, （2分）对B物体, （2分）解得mA= （1分）由等式右侧的分母得，加速度的大小应满足0< （1分）加速度a越大，A物体的质量越大，A物体质量应满足mA>m 。 （1分）