模型05 连接体（解析版）高考物理模型方法分类解析.doc

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1、下载来源：高中物理资料群：897292141，衡水中学资料群：150027942，模型05 连接体(解析版)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

2、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

3、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 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【答案】AC【解析】对两个物体整体运用牛顿第二定律,有F1-F2=(mA+mB)a;再对物体A运用牛顿第二定律有F1-F=mAa,由两式解得F=16N,A项正确。若把弹簧换成轻质绳,同理根据牛顿第二定律列式得到绳对物体的拉力大小也是16N,故B项错误。如果只有F1作用,整体向左匀加速运动,则对B研究得弹簧的弹力大小F=mBa=mB=12N,C项正确。若F1=

4、10N,F2=20N,则F2-F1=(mA+mB)a;再对物体B受力分析得F2-F=mBa,解得F=14N,D项错误。【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【答案】B【解析】小车向右的加速度增大,而物块始终相对小车静止,即弹簧伸长量始终不变,则F2不变,A、D两项错误;若开始没有摩擦力或摩擦力水平向右,则随着加速度的增

5、大,摩擦力必变大;若开始摩擦力向左,则随着加速度的增大,摩擦力必先变小后变大,B项正确,C项错误。【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【答案】D【解析】纸板相对砝码恰好运动时,对纸板和砝码构成的系统,由牛顿第二定律可得F-(2m+m)g=(2m+m)a,对砝码,由牛顿第二定律可得2mg=2ma,联立可得F=6mg,D项正

6、确。【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【答案】B【解析】系统静止,根据平衡条件,对B球有F弹=mgsin,对A球有F绳=F弹+mgsin,细线被烧断的瞬间,细线的拉力立即减为零,但弹簧的弹力不发生改变,则B球受力情况未变,瞬时加速度为零;对A球根据牛

7、顿第二定律得a=2gsin,A、C、D三项错误,B项正确。【典例3】如图所示,两黏合在一起的物块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【答案】C【解析】将a、b看作一个整体,加速度a=,单独对a进行分析,设a、b间的作用力为Fab,则a=,即Fab=,由于不知道ma与mb的大小关系,故Fab可能为正,可能为负,也可能等于0。【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

8、间的动摩擦因数为。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,临界情况是A、B的加速度相等,对B受力分析,B的加速度aB=a1=g,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=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

9、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【答案】C【解析】由于外力F撤去之前秤盘和物体均保持静止,系统受力平衡,当F撤去瞬间,合力向上,对整体由牛顿第二定律可得F=(M+m)a,对物体再根据牛顿第二定律可得FN-mg=ma,两式联立解得FN=20N,再根据牛顿第三定律可知物体对秤盘的压力大小为20N,C项正确。【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

10、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【答案】BD【解析】将题图甲中的两个物体整体作为研究对象,由牛顿第二定律得aM=;对题图乙的M分析有aM=,因x=at2,v2=2ax,且aMaM,所以题图甲中M到达桌边用的时间较长,速度较小,动能较小,A、C两项错误,B项正确;题图乙中绳子受到的拉力大小为F,题图甲中,对M分析有T=MaM2,mAmBB.12,mAmBC.1mBD.1

11、2,mAmB【答案】B【解析】用沿斜面方向向上的拉力F拉物体时,根据牛顿第二定律,有F-mgsin=ma,即a=F-gsin,因此在a-F图象中,斜率表示物体质量的倒数,所以mA2。【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。设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,sin 37=0.6,cos 37=0.8,g=10 m/s2,则在剪断细线后()。A.物体A、B运动到水平面的时间相等B.A的加速度大小为

12、2 m/s2C.A受到的摩擦力与剪断细线前相同D.地面对C的摩擦力比剪断细线前大【答案】B【解析】设A物体在斜面上受到的最大静摩擦力为f,根据平衡条件,有mgsin37+f=mg,解得f=mg,剪断细线,对A有mgsin37-f=ma,解得a=2m/s2,B项正确;剪断细线后,B做自由落体运动,加速度大于A的加速度,两物体位于同一高度,运动到水平面时,A的位移较大,故物体A、B运动到水平面的时间不相等,A项错误;A受到的摩擦力与剪断细线前大小相同,方向相反,C项错误;剪断细线前,以A、C为研究对象,地面对C的摩擦力大小f1=Tcos37=mgcos37=mg,剪断细线后,以A、C整体为研究对象,设地面对C的摩擦力为f2,在水平方向上有f2=macos37=mg,故地面对C的摩擦力比剪断细线前小,D项错误。两百万份资料的大群、网课群、教案课件，加QQ:763491846,