专题:连接体问题题型一、加速度相同的连接体题型二、加速度不同的连接体题型三:临界(极值)类问题题型一、加速度相同的连接体1.如图所示,a 、b 两物体的质量分别为m 1和m 2,由轻质弹簧相连。
当用恒力F 竖直向上拉着a ,使a 、b 一起向上做匀加速直线运动时,弹簧伸长量为x 1,加速度大小为a 1;当用大小仍为F 的恒力沿水平方向拉着a ,使a 、b 一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时,弹簧伸长量为x 2,加速度大小为a 2。
则有( )A .a 1=a 2,x 1=x 2B .a 1<a 2,x 1=x 2C .a 1=a 2,x 1>x 2D .a 1<a 2,x 1>x 2答案 B解析 对a 、b 物体及弹簧整体分析,有:a 1=F -m 1+m 2g m 1+m 2=F m 1+m 2-g ,a 2=F m 1+m 2, 可知a 1<a 2,再隔离b 分析,有:F 1-m 2g =m 2a 1,解得:F 1=m 2F m 1+m 2, F 2=m 2a 2=m 2F m 1+m 2, 可知F 1=F 2,再由胡克定律知,x 1=x 2。
所以B 选项正确。
2.(多选)如图所示,光滑的水平地面上有三块木块a 、b 、c ,质量均为m ,a 、c 之间用轻质细绳连接。
现用一水平恒力F 作用在b 上,三者开始一起做匀加速运动,运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面。
系统仍加速运动,且始终没有相对滑动。
则在粘上橡皮泥并达到稳定后,下列说法正确的是 ( )A .无论粘在哪块木块上面,系统的加速度一定减小B .若粘在a 木块上面,绳的张力减小,a 、b 间摩擦力不变C .若粘在b 木块上面,绳的张力和a 、b 间摩擦力一定都减小D .若粘在c 木块上面,绳的张力和a 、b 间摩擦力一定都增大答案 ACD解析 无论粘在哪块木块上面,系统质量增大,水平恒力F 不变,对整体由牛顿第二定律得系统的加速度一定减小,选项A 正确;若粘在a 木块上面,对c 有F T c =ma ,a 减小,故绳的张力减小,对b 有F -F f =ma ,故a 、b 间摩擦力增大,选项B 错误;若粘在b 木块上面,对c 有F T c =ma ,对a 、c 整体有F f =2ma ,故绳的张力和a 、b 间摩擦力一定都减小,选项C 正确;若粘在c 木块上面,对b 有F -F f =ma ,则F f =F -ma ,a 减小,F f 增大,对a 有F f -F T c =ma ,则F T c =F f -ma ,F f 增大,a 减小,F T c 增大,选项D 正确。
3.(2019•海南卷•T5)如图,两物块P 、Q 置于水平地面上,其质量分别为m 、2m ,两者之间用水平轻绳连接。
两物块与地面之间的动摩擦因数均为µ,重力加速度大小为g ,现对Q 施加一水平向右的拉力F ,使两物块做匀加速直线运动,轻绳的张力大小为A.2F mg μ-B.13F mg μ+C.13F mg μ-D.13F【答案】D 【解析】根据牛顿第二定律,对PQ的整体:F-µ·3mg=3ma;对物体P:T-µmg=ma;解得13T F ,故选D.4.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μmg。
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 3/4μmg 。
5.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=__________6.(2012·江苏卷)如图所示,一夹子夹住木块,在力F作用下向上提升. 夹子和木块的质量分别为m、M,夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f。
若木块不滑动,力F的最大值是A.2f(m+M) /MB.2f(m+M) /mC.2f(m+M)/ M -(m+M)gD.2f(m+M) /m +(m+M)g【答案】A【解析】夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f,则木块向上运动的最大加速度为2f mg a m-=,对整体受力分析可知,若保证木块不滑动,力F 的最大值由:F -(M +m)g =(M +m)a ,整理可得:2()M f F M m =+,A 正确。
题型二、加速度不同的连接体1.如图所示,质量为M 的木板可沿倾角为θ的光滑斜面下滑,木板上站着一质量为m 的人,求:(1)为了保持木板与斜面相对静止,人运动的加速度是多少?(2)为了保持人与斜面相对静止,木板运动的加速度是多少?[答案] (1)M +m m g sin θ,方向沿斜面向下 (2)M +m Mg sin θ,方向沿斜面向下 [解析] (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,故人应加速向下跑。
现分别对木板和人应用牛顿第二定律。
对木板进行受力分析,如图甲所示沿斜面方向有:Mg sin θ-f 1=0对人进行受力分析,如图乙所示mg sin θ+f 1′=ma 人(a 人为人相对斜面的加速度)f 1=f 1′解得a 人=M +m mg sin θ,方向沿斜面向下。
(2)为了使人与斜面保持相对静止,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,但人相对斜面静止不动。
设木板相对斜面的加速度为a 木,现分别对木板和人进行受力分析如图丙、丁,则:对木板:Mg sin θ+f 2′=Ma 木对人:mg sin θ=f 2f 2=f 2′解得a 木=M +m Mg sin θ,方向沿斜面向下,即人相对木板向上加速跑动,而木板沿斜面向下滑动,此时人相对斜面静止不动。
2.(2011·福建卷)如图,一不可伸长的轻质细绳跨过滑轮后,两端分别悬挂质量为1m 和2m 的物体A 和B 。
若滑轮有一定大小,质量为m 且分布均匀,滑轮转动时与绳之间无相对滑动,不计滑轮与轴之间的磨擦。
设细绳对A 和B 的拉力大小分别为1T 和2T ,已知下列四个关于1T 的表达式中有一个是正确的,请你根据所学的物理知识,通过一定的分析判断正确的表达式是A. 21112(2)2()m m m g T m m m +=++B. 12112(2)4()m m m g T m m m +=++ C. 21112(4)2()m m m g T m m m +=++ D. 12112(4)4()m m m g T m m m +=++ 【答案】C【解析】若m 1=m 2,系统将处于静止状态,由已有物理知识可知T 1=m 1g 。
将m 1=m 2代入四个表达式中,满足T 1=m 1g 的即为正确的。
据此可判断表达式C 正确。
题型三:临界(极值)类问题1.如图所示,一质量m =0.4 kg 的小物块,以v 0=2 m/s 的初速度,在与斜面成某一夹角的拉力F 作用下,沿斜面向上做匀加速运动,经t =2 s 的时间物块由A 点运动到B 点,A 、B 之间的距离L =10 m 。
已知斜面倾角θ=30°,物块与斜面之间的动摩擦因数μ=33。
重力加速度g 取10 m/s 2。
(1)求物块加速度的大小及到达B 点时速度的大小。
(2)拉力F 与斜面夹角多大时,拉力F 最小?拉力F 的最小值是多少?[答案] (1)3 m/s 2 8 m/s (2)30° 1335N [解析] (1)设物块加速度的大小为a ,到达B 点时速度的大小为v ,由运动学公式得 L =v 0t +12at 2①v =v 0+at ②联立①②式,代入数据得 a =3 m/s 2③v =8 m/s ④(2)设物块所受支持力为F N ,所受摩擦力为F f ,拉力与斜面间的夹角为α,受力分析如图所示,由牛顿第二定律得F cos α-mg sin θ-F f =ma ⑤F sin α+F N -mg cos θ=0⑥又F f =μF N ⑦联立⑤⑥⑦式得F =mg sin θ+μcos θ+ma cos α+μsin α⑧ 由数学知识得cos α+33sin α=233sin(60°+α)⑨ 由⑧⑨式可知对应F 最小时与斜面间的夹角α=30°⑩联立③⑧⑩式,代入数据得F 的最小值为F min =1335N 3、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,m1、m2两球静止,且m1>m2,试求:(1)m1释放后沿圆弧滑至最低点A 时的速度。
(2)为使m1能到达A 点,m1与m2之间必须满足什么关系?(3)若A 点离地高度为2R ,m1滑到A 点时绳子突然断开,则m1落地点离A 点的水平距离是多少?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/s。
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.F1B. F2B.C. (F1+F2)/2 D. (F1-F2)/24、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. FD. m1F/m25、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。