高三物理连接体试题答案及解析
高三物理连接体试题答案及解析
1. 如图所示，在倾角为的光滑斜面上端系有一劲度系数为200N/m的轻质弹簧，弹簧下端连一个质量为2kg的小球，球被一垂直于斜面的挡板A挡住，此时弹簧没有形变．若挡板A以4m/s2的加速度沿斜面向下做匀加速运动，取，则
A．小球从一开始就与挡板分离 B．小球速度最大时与挡板分离
C．小球向下运动0.01 m时与挡板分离 D．小球向下运动0.02m时速度最大
【答案】C
【解析】设球与挡板分离时位移为，经历的时间为，从开始运动到分离的过程中，m受竖直向下的重力，垂直斜面向上的支持力FN，沿斜面向上的挡板支持力和弹簧弹力．根据牛顿第二定律有：，保持a不变，随着的增大，减小，当m与挡板分离时，减小到零，则有：，解得：，即小球向下运动0.01m时与挡板分离，故A错误，C正确．球和挡板分离前小球做匀加速运动；球和挡板分离后做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，速度最大．故B错误．球和挡板分离后做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，速度最大，此时物体所受合力为零．即： ，解得：，由于开始时弹簧处于原长，所以速度最大时小球向下运动的路程为0.05m，故D错误．故选C.
【考点】本题考查了牛顿第二定律、胡克定律．
2. 如图所示，水平面内两根光滑的足够长平行金属导轨，左端与电阻R相连接，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内， 一定质量的金属棒垂直于导轨并与导轨接触良好。若对金属棒施加一个水平向右的外力F，使金属棒从a位置由静止开始向右做匀加速运动。若导轨与金属棒的电阻不计，则下列图像（金属棒产生的电动势E、通过电阻R的电量q、电阻R消耗的功率P、外力F）正确的是
【答案】BD
【解析】金属棒从静止开始匀加速直线运动，设加速度为，则金属棒速度为，导体棒切割磁感线产生的感应电动势，感应电动势与时间成正比，图像为一条倾斜的直线，选项A错。通过电阻的电荷量，电荷量与时间平方成正比，选项B对。电阻R消耗的电功率，电功率同样与时间平方成正比，选项C错。根据牛顿第二定律，即，外力，与时间成正比，选项D对。
【考点】电磁感应 牛顿第二定律
3. 如图所示，绝缘弹簧的下端固定在光滑斜面底端，弹簧与斜面平行，带电小球Q（可视为质点）固定在绝缘斜面上的M点，且在通过弹簧中心的直线ab上。现将与Q大小相同，带电性也相同的小球P，从直线ab上的N点由静止释放，若两小球可视为点电荷，在小球P与弹簧接触到速度变为零的过程中，下列说法中正确的是：
A．小球P的速度一定先增大后减小
B．小球P的机械能一定在减少
C．小球P速度最大时所受弹簧弹力和库仑力的合力为零
D．小球P与弹簧系统的机械能一定增加
【答案】AD
【解析】小球先沿斜面加速向下运动，当加速度减小到零（即重力下滑分力，弹力库仑力合力为零时）后，减速向下运动，当弹簧压缩量最大时，小球静止，速度先增大后减小．故A正确，C错误；对小球来说，除重力外的力是库仑力和弹簧弹力，一开始两者合力向下，对小球做正功，根据功能关系知，小球机械能增大，后来合力向上，对小球做负功，小球机械能减小，故选项B错误；对小球与弹簧系统组成的系统来说除重力外的力是库仑斥力，因在小球下滑过程中库仑力一直做正功，故小球与弹簧组成系统机械能增大，故选项D正确。
【考点】牛顿第二定律 功能关系
4. 如图所示，质量为m的小球被一根橡皮筋AC和一根绳BC系住，当小球静止时，橡皮筋处在水平方位向上。下列判断中正确的是（ ）
A．在AC被突然剪断的瞬间，BC对小球的拉力不变
B．在AC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为
C．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为
D．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为
【答案】C
【解析】据题意，在AC剪短前有：TBC=mg/cosθ,剪短后有：TBC’=mgsinθ,所以A、B选项均错误；在B、C剪短前：TAC=mgtanθ,剪短之后据弹力瞬间保持原值的特性，有：TAC‘= TAC=mgtanθ，其合力为F2=TAC2+G2，所以有F2合=m2g2(+tanθ)，则加速度为a=F合/m=g/cosθ,所以C选项正确。
【考点】本题考查弹力的瞬间保持原值的特性。
5. 如图所示，两个用轻线相连的位于光滑水平面上的物块，质量分别为m1和m2，拉力F1和F2方向相反，与轻线沿同一水平直线，且F1>F2。试求在两个物块运动过程中轻线的拉力T。
【答案】 【解析】可先看做一个整体，运用牛顿第二定律求出他们的加速度，然后对其中一个物体受力分析，结合牛顿第二定律求出拉力， 设两物质一起运动的加速度为a，则有
①
根据牛顿第二定律，对质量为m1的物块有
②
由①、②两式得
③
【考点】整体法与隔离法的运用
6. 右图，BC两物体用一坚固细绳连接，A物体放在B上面，A与B，B、C与地面的摩擦系数都是0.2，A质量为1Kg，B、C质量为2Kg。用水平向右拉力F=10N拉C物体，A、B、C一起向右匀速运动。若F忽然变为24N瞬间，方向不变，C物体的加速度大小是：( )
A. 3.5m/s2 B. 3.0 m/s2
C. 2.8 m/s2 D. 2.4 m/s2
【答案】B
【解析】A的最大加速度为，所以当用24N的拉力拉动时，A要发生相对滑动，故用水平向右拉力F=10N，ABC一起匀速运动，所以可得，解得，故选B
【考点】考查了牛顿第二定律的应用
点评：关键是先判断A相对B发生滑动，在增加的瞬间A还没有开始发生相对运动，所以需要要整体法研究
7. 如图所示,用相同材料做成的相同质量的两个物体中间用一轻弹簧连接.在下列四种情况下，使两物体一起作加速运动，图中拉力F大小是相同的：①拉力水平,两物体在光滑的水平面上加速运动.②拉力水平, 两物体在光滑的水平面上加速运动.③拉力平行于倾角为θ的斜面, 两物体沿光滑的斜面向上加速运动.④拉力竖直向上, 两物体竖直向上加速运动.以△l1、△l2、△l3、△l4依次表示弹簧在四种情况下的伸长量,则有
A．△l2＞△l1
B．△l4＞△l3
C．△l1＞△l3
D．△l2=△l4
【答案】A
【解析】对于1图根据整体发和隔离法可得，可得，同理对于2图可知求得，根据3图可知，可得，根据4图可得，得，所以答案为A
【考点】受力分析、整体法与隔离法
点评：此类题型不能简单臆想，通过受力分析和整体法隔离法对系统列示，最后可以求出弹簧形变量的关系。
8. 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． B．
C． D．
【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，对整体受力分析可知，若保证木块不滑动,力F的最大值由：，整理可得：，A选正确。
9. 如图所示，水平光滑细杆上套一环A，环A与球B间用一不可伸长轻质绳相连，质量分别为mA和mB，由于B球受到水平风力作用，环A与B球一起向右匀加速运动，已知细绳与竖直方向的夹角为θ，则下列说法中正确的是
A．轻质绳对B球的拉力为
B．匀加速的加速度大小为
C．若风力增大时，轻质绳与竖直方向的夹角θ一定增加
D．杆对A球的支持力随着风力的增加而减小
【答案】BC
【解析】本题为连接体问题，小球B的加速度水平向右，根据B的受力可知，竖直方向受力平衡，则拉力，A错；小球A受绳子的拉力在水平方向的分力提供加速度，则，B对；分力增大，对B球水平方向合力增大，夹角θ一定增加，C对；以A、B整体为研究对象，不管风力如何变化，该整体竖直方向受力已知平衡，支持力等于两个小球的重力之和，D错；
10. 如图所示，质量为m2的物体B放在车厢的底板上，用竖直细线通 过定滑轮与质量为m1的物体A相连,不计滑轮摩擦.现在车厢以加速度a向右作加速,物体B仍压在底板上，则（ ）
A．细线与竖直方向的夹角
B．物体B所受细线的拉力T=
C．物体B所受细线的拉力T=
D．物体B所受底板的摩擦力为
【答案】D
【解析】对A有合外力则可知细线与竖直方向的夹角
A对，竖直方向平衡方程可知绳子上的拉力，绳子不管拉A还是拉B力的大小相同所以B错，根据三角形法则知道绳子拉力是直角三角形的斜边T=C对，对B有合外力即为摩擦力所以物体B所受底板的摩擦力为，D对。
11. 如图所示，质量M=60kg的人通过光滑的定滑轮用绳拉着m=20kg的物体，当物体以加速度a=5m/s2上升时，人对地面的压力为（ ）
A．200N
B．300N
C．500N
D．600N
【答案】B
【解析】对物体根究牛顿第二定律计算可得绳子拉力T=300N，对人根据平衡得计算可知人对地面的压力为300N，选B
12. 在一运动的车厢顶上悬挂两个单摆M与N，它们只能在图所示平面内摆动。某一瞬时出现图示情景。由此可知车厢的运动及两单摆相对车厢运动的可能情况是
A．车厢做匀速直线运动，M在摆动，N静止
B．车厢做匀速直线运动，M在摆动，N也在摆动
C．车厢做匀加速直线运动，M在静止，N在摆动
D．车厢做匀加速直线运动，M静止，N也静止
【答案】ABC
【解析】车厢做匀速直线运动，处于平衡状态，M可能在摆动也可能静止，N可能在摆动也可能静止，AB对。车厢做匀加速直线运动，单摆若相对车静止，必具有与车相同的加速度，所以N不可能静止，M可能静止可能摆动，C对D错。 13. 如图所示，质量都为 m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止， 用大小等于mg的恒力F向上拉B，运动距离h时B与A分离。则下列说法中正确的是
A．B和A刚分离时，弹簧为原长
B．B和A刚分离时，它们的加速度为g
C．弹簧的劲度系数等于mg/h
D．在B与A分离之前，它们作匀加速运动
【答案】C
【解析】AB分离条件：AB间没有弹力作用，且具有相同的加速度，因为B受重力和拉力平衡，所以A受重力和弹簧弹力也平衡，开始弹力大小为2mg，分离时为mg，即弹力变化量为mg，，故弹簧的劲度系数等于mg/h，C对。在B与A分离之前，它们作加速度逐渐减小的加速运动，D错
14. “抗震救灾，众志成城”，2008年5月15日成都军区向汶川等灾区空投包括5万份干粮、2.5万双军用胶鞋、0.5万床棉被在内的救灾物资．直升飞机沿水平方向匀速飞往救灾物资集结地．图示为悬挂着m=500kg空箱的悬索与竖直方向的夹角θ1=45º；而直升机载上救灾物资飞往灾区时，加速度沿水平方向，大小稳定在a=1.5m/s2，悬索与竖直方向的夹角θ2=14º．若空气阻力大小不变，且忽略悬索的质量．（重力加速度g=10m/s2，tan14 º=0.25）
试求：
【1】空气阻力的大小；
【答案】5.0×103N
【2】箱中救灾物资的质量．
【答案】M=4.5×103kg
15. 如图所示，物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧，物体A、B的质量分别为m、2m。开始时细绳伸直,用手托着物体A使弹簧处于原长，且A与地面的距离为A，物体B静止在地面上。放手后物体A下落，与地面即将接触时速度为T^此时物体B对地面恰好无压力。若在物体A下落的过程中，弹簧始终处在弹性限度内，则A接触地面前的瞬间
高三物理难点 破解连接体中速度、位移及加速度关联
难点6破解连接体中速度、位移及加速度关联
在学习了运动的合成与分解后，我们经常会碰到涉及相互关联的物体的速度求解。这样的几个物体或直接接触、相互挤压，或借助其他媒介（如轻绳、细杆）等发生相互作用。在运动过程中常常具有不同的速度表现，但它们的速度却是有联系的，我们称之为“关联”速度。解决“关联”速度问题的关键有两点：一是物体的实际运动是合运动，分速度的方向要按实际运动效果分解，二是沿着相互作用的方向(如沿绳、沿杆)的分速度大小相等。下面通过三种关联媒介来破解连接体中的关联物理量的问题。
连接媒介之一：绳杆连接物体的关联
对于绳子或杆连接的两个物体，轻杆与轻绳均不可伸长，绳连或杆连物体的速度在绳或杆的方向上的投影相等。求绳连或杆连物体的速度关联问题时，首先要明确绳连或杆连物体的速度，然后将两物体的速度分别沿绳或杆的方向和垂直于绳或杆的方向进行分解，令两物体沿绳或杆方向的速度相等即可求出。
【调研1】【2011年高考上海卷第11题】如图，人沿平直的河岸以速度v行走，且通过不可伸长的绳拖船，船沿绳的方向行进，此过程中绳始终与水面平行。当绳与河岸的夹角为，船的速率为
A、vsinα B、vsinα
C、vcosα D、vcosα
【解析】本题考查运动的合成与分解。本题难点在于船的发动机是否在运行、河水是否有速度。依题意船沿着绳子的方向前进，即船的速度就是沿着绳子的，根据绳子连接体的两端物体的速度在绳子上的投影速度相同，即人的速度v在绳子方向的分量等于船速，故v船＝vcosα，C对。
【答案】C
【规律总结】绳端速度的分解是绳端物体（绳端连接体如本题小船）实际速度（对地）的分解，实际速度产生两个效果：一是绳的缩短或伸长；二是绳绕滑轮的转动，且转动线速度垂直于绳。绕过滑轮的轻绳力的特点是两端拉力相等，速度特点是沿绳的伸长或缩短方向速度相等。因此绳子关联的物体的分解方法有两种，①将实际速度分解为沿着绳子方向和垂直绳子方向；②绳子两端的速度在绳子上的投影速度相同，比如本题中绳子左端的速度就是拉力的速度与绳子与船连接端的小船在绳子方向上的投影速度大小相等。
选择题专练1 力学四大模型之——连接体模型—2022年高考物理压轴培优练
选择培优练1 力学四大模型之—连接体模型
题组1 连接体动力学分析问题 ...................................................................................................................... 1
题组2 通过杆连接物体的功能分析问题....................................................................................................... 9
题组3 通过轻绳连接物体的功能分析问题 ................................................................................................. 13
题组4 通过接触面连接物体的功能分析问题 ............................................................................................. 16
题组5 匀质链条(绳子)功能分析问题 .......................................................................................................... 18
题组1 连接体动力学分析问题
1.(2021·山东·新泰市第一中学高三阶段练习)如图所示，固定的倾斜直杆与水平方向成α角，直杆上套有一个圆环，圆环通过一根细线与一只小球相连接，当圆环沿直杆由静止开始下滑时，小球与圆环保持相对静止，细线伸直，且与竖直方向成β，下列说法正确的是( )
A．若直杆光滑，一定有α=β B．若直杆光滑，β有可能为零
新高考物理机械能5-5 “机械能守恒定律中的连接体问题”面面观同步练
第五章 机械能
（五） “机械能守恒定律中的连接体问题”面面观
1．(2022·重庆高三模拟)一质量不计的直角形支架两端分别连接质量为m和2m的小球A和B。支架的两直角边长度分别为2l和l，支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动，如图所示。开始时OA边处于水平位置，由静止释放，重力加速度为g，则( )
A．A球的最大速度为2gl B．A球的速度最大时，两小球的总重力势能最小
C．A球第一次转动到与竖直方向的夹角为45°时，A球的速度大小为82＋1gl3
D．A、B两球的最大速度之比vA∶vB＝3∶1
2．(多选)如图所示，固定于地面、倾角为θ的光滑斜面上有一轻质弹簧，轻质弹簧一端与固定于斜面底端的挡板C连接，另一端与物块A连接，物块A上方放置有另一物块B，物块A、B的质量均为m且不粘连，整个系统在沿斜面向下的外力F作用下处于静止状态。某一时刻将力F撤去，在弹簧将A、B弹出过程中，若A、B能够分离，重力加速度为g。则下列叙述正确的是( )
A．A、B刚分离的瞬间，两物块速度达到最大
B．A、B刚分离的瞬间，A的加速度大小为gsin θ
C．从撤去力F到A、B分离的过程中，A物块的机械能一直增加
D．从撤去力F到A、B分离的过程中，A、B物块和弹簧构成的系统机械能守恒
3．(多选)如图所示，由长为L的轻杆构成的等边三角形支架位于竖直平面内，其中两个端点分别固定质量均为m的小球A、B，系统可绕O点在竖直面内转动，初始位置OA水平。由静止释放，重力加速度为g，不计一切摩擦及空气阻力。则( )
A．系统在运动过程中机械能守恒
B．B球运动至最低点时，系统重力势能最小
C．A球运动至最低点过程中，动能一直在增大
D．摆动过程中，小球B的最大动能为34mgL
4.如图所示，长为2L的轻弹簧AB两端等高地固定在竖直墙面上，弹簧刚好处于原长，现在其中点O处轻轻地挂上一个质量为m的物体P后，物体向下运动，当它运动到最低点时，弹簧与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g，下列说法正确的是( )
微专题32 机械能守恒定律在连接体问题中的应用-2025版高中物理微专题
微专题32机械能守恒定律在连接体问题中的应用
【核心要点提示】机械能守恒定律理解的三种形式：1．守恒观点
(1)表达式：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E1＝E2．
(2)意义：系统初状态的机械能等于末状态的机械能．
(3)注意：要先选取零势能参考平面，并且在整个过程中必须选取同一个零势能参考平面．
2．转化观点
(1)表达式：ΔEk＝－ΔEp．
(2)意义：系统的机械能守恒时，系统增加(或减少)的动能等于系统减少(或增加)的势能．
3．转移观点
(1)表达式：ΔEA增＝ΔEB减．(2)意义：若系统由A、B两部分组成，当系统的机械能守恒时，则A部分机械能的增加量等
于B部分机械能的减少量．
【微专题训练】
类型一：速率相等的连接体模型
1．如图所示的两物体组成的系统，当释放B而使A、B运动的过程中，A、B的速度均沿
绳子方向，在相等时间内A、B运动的路程相等，则A、B的速率相等。
2．判断系统的机械能是否守恒不从做功角度判断，而从能量转化的角度判断，即：如果系
统中只有动能和势能相互转化，系统的机械能守恒。这类题目的典型特点是系统不受摩擦力
作用。(2017·福建八县一中联考)(多选)如图所示，倾角为30°、高为L的固定斜面底端与水平面平
滑相连，质量分别为3m、m的两个小球A、B用一根长为L的轻绳连接，A球置于斜面顶
端。现由静止释放A、B两球，B球与弧形挡板碰撞过程时间极短，无机械能损失，且碰后
只能沿斜面下滑，两球最终均滑到水平面上。已知重力加速度为g，不计一切摩擦，则(ABD)
A．A球刚滑至水平面上时的速度大小为5gL2
B．B球刚滑至水平面上时的速度大小为32gL
C．两小球在水平面上不可能相撞
D．在A球沿斜面下滑的过程中，轻绳对B球先做正功，后不做功
[解析]从A球开始下滑到A球落地的过程中，系统的机械能守恒，A球到达水平面上时B
球在斜面的中点上，则有3mgL－mgL2＝12(4m)v2，解得v＝5gL2，故A正确；A球滑到水平
2021年高考物理考点模拟题(必修一)专题2.13 连接体平衡问题(基础篇)(解析版)
2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练
第二部分 相互作用
专题2.13．连接体平衡问题（基础篇）
一．选择题
1. （2020高考模拟示范卷4）如图所示，一不可伸长的光滑轻绳，其左端固定于O点，右端跨过位于O‘点的光滑定滑轮悬挂一质量为1kg的物体，O O‘段水平，长度为1.6m。绳上套一可沿绳自由滑动的轻环，现在在轻环上悬挂一钩码（图中未画出），平衡后，物体上升0.4m。则钩码的质量为
A. B.
C. 1. 6 kg D. 1. 2 kg
【参考答案】D
【名师解析】重新平衡后，绳子形状如下图：
设钩码的质量为M，由几何关系知：绳子与竖直方向夹角为53°，则根据平衡可求得：
，解得： ，故D对；ABC错；综上所述本题答案是：D
2.(2019·四川省广安市、眉山市、内江市、遂宁市第三次诊断)如图所示，两个质量均为m的小球通过两根轻弹簧A、B连接，在水平外力F作用下，系统处于静止状态，弹簧实际长度相等．弹簧A、B的劲度系数分别为kA、kB，且原长相等．弹簧A、B与竖直方向的夹角分别为θ与45°.设A、B中的拉力分别为FA、FB.小球直径相比弹簧长度可以忽略．则( ）
A．tan θ＝12
B．kA＝kB C．FA＝3mg D．FB＝2mg
【参考答案】 A
【名师解析】 对下面的小球进行受力分析，如图甲所示：
根据平衡条件得：F＝mgtan 45°＝mg，FB＝mgcos 45°＝2mg；
对两个小球整体受力分析，如图乙所示：
根据平衡条件得：tan θ＝F2mg，又F＝mg，解得tan θ＝12，FA＝2mg2＋F2＝5mg，由题可知两弹簧的形变量相等，则有：x＝FAkA＝FBkB，解得：kAkB＝FAFB＝52，故A正确，B、C、D错误．
2020年高三物理专题 机械能守恒中的三类连接体模型(解析版)
(一)系统机械能守恒的三类连接体模型
连接体问题是力学部分的难点，本书通过对近几年高考题及各地模拟题的深入研究，总结出以下三类可以利用系统机械能守恒来快速解题的连接体模型。
速率相等的连接体模型
1．如图所示的两物体组成的系统，当释放B而使A、B运动的过程中，A、B的速度均沿绳子方向，在相等时间内A、B运动的路程相等，则A、B的速率相等。
2．判断系统的机械能是否守恒不从做功角度判断，而从能量转化的角度判断，即：如果系统中只有动能和势能相互转化，系统的机械能守恒。这类题目的典型特点是系统不受摩擦力作用。
[例1] 如图所示，A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，A放在固定的光滑斜面上，B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，C球放在水平地面上。现用手控制住A，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行。已知A的质量为4m，B、C的质量均为m，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A后，A沿斜面下滑至速度最大时，C恰好离开地面。求：
(1)斜面的倾角α；
(2)A球获得的最大速度vm。
[审题建模]
(1)细线不可伸长，A、B两球速率一定相等，但B与C球以弹簧相连，速率一般不同。
(2)弹簧的弹性势能与弹簧的形变量大小有关，无论弹簧处于伸长状态还是压缩状态。
【解析】(1)由题意可知，当A沿斜面下滑至速度最大时，C恰好离开地面。A的加速度此时为零 由牛顿第二定律得：
4mgsin α－2mg＝0
则：sin α＝12，α＝30°。
(2)由题意可知，A、B两小球及轻质弹簧组成的系统在初始时和A沿斜面下滑至速度最大时的机械能守恒，同时弹簧的弹性势能相等，
故有：2mg＝kΔx
4mgΔxsin α－mgΔx＝12(5m)vm2
得：vm＝2g m5k。
【答案】 (1)30° (2)2g m5k
[集训冲关]
高考物理模型讲练结合—05牛顿定律(1)
模型05牛顿定律（1）-2022年高考冲刺36模型模型+典例+方法+练习
目 录
连接体模型 ............................................................................................................................... 2
瞬时加速度模型 ....................................................................................................................... 3
动力学两类基本问题 ............................................................................................................... 5
车物同体模型 ........................................................................................................................... 9
弹簧相关运动模型 ................................................................................................................. 10
抓住“运动转折点速度”解决动力学多过程模型 .................................................................. 12
超重失重模型 ......................................................................................................................... 13
高中物理复习：连接体问题、板块模型、传送带模型
高中物理复习：连接体问题、板块模型、传送带模型
考点一 连接体问题
[知能必备]
1．连接体问题模型
弹力连接、摩擦力连接、轻绳连接、轻杆连接、弹簧连接．
2．解题方略：要充分利用“加速度相等”这一条件或题中特定条件，交替使用整体法与隔离法解题．可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力．即“先整体求加速度，后隔离求内力”．
[典例剖析]
(多选)如图，三个质量均为1 kg的物体A、B、C叠放在水平桌面上，B、C用不可伸长的轻绳跨过一光滑轻质定滑轮连接，A与B之间、B与C之间的接触面以及轻绳均与桌面平行，A与B之间、B与C之间以及C与桌面之间的动摩擦因数分别为0.4、0.2和0.1，重力加速度g取10 m/s2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．用力F沿水平方向拉物体C，以下说法正确的是( )
A．拉力F小于11 N时，不能拉动C
B．拉力F为17 N时，轻绳的拉力为4 N
C．要使A、B保持相对静止，拉力F不能超过23 N
D．A的加速度将随拉力F的增大而增大
【思路点拨】 解此题关键有两点：
(1)利用整体法和隔离法选取研究对象，进行正确受力分析，注意摩擦因数的不同及摩擦力的大小和方向．
(2)正确判断“相对滑动”的临界条件．
解析：AC 当C物体即将运动时，C物体水平方向受桌面给C的向右的摩擦力f桌，绳子向右的拉力T，B给C向右的摩擦力fBC，其中f桌＝0.1(mA＋mB＋mC)g＝3 N，fBC＝0.2(mA＋mB)＝4 N，当即将滑动时应有F＝f桌＋fBC＋T，T＝fBC＝4 N，可解得F＝11 N，故A正确；因此B和C的加速度大小相等，在A和B即将发生相对滑动，对A受力分析可得，fAB＝0.4mAg＝mAa，对AB整体受力分析可得T－fBC＝(mA＋mB)a，对C物体受力分析可得F－T－fBC－ f桌＝mCa，联立解得F＝23 N，说明A和B发生相对滑动的临界力大小为F＝23 N，故C正确；当F＝17 N 时，A和B没有发生相对滑动，此时对AB整体T－fBC＝(mA＋mB)a1，对C物体受力分析F－T－fBC－f桌＝mCa1，联立解得T＝8 N，故B错误；当拉力增大，A和B发生相对滑动时，则A物体受到滑动摩擦力，加速度为a＝0.4g＝4 m/s2，加速度不变，D错误．
新教材高中物理第四章运动和力的关系单元综合练习含解析新人教版必修第一册
- 1 - 新教材高中物理含解析新人教版必修第一册：
第4章单元综合
专题 突破专练
专题1连接体问题
1.(河南漯河2018高三质检)(多选)如图4-1所示,5块质量相同的木块并排放在水平地面上,它们与地面间的动摩擦因数均相同,当用力F推第1块木块使它们共同加速运动时,下列说法中正确的是( )。
图4-1
A.由右向左,相邻两块木块之间的相互作用力依次变小
B.由右向左,相邻两块木块之间的相互作用力依次变大
C.第2块木块与第3块木块之间的弹力大小为0.6F
D.第3块木块与第4块木块之间的弹力大小为0.6F
答案：BC
解析：取整体为研究对象,由牛顿第二定律得F-5μmg=5ma。再选取1、2两块木块为研究对象,由牛顿第二定律得F-2μmg-FN=2ma,联立两式解得FN=0.6F,进一步分析可得,从左向右,相邻两块木块间的相互作用力是依次变小的,选项B、C正确。
2.(湖北团风中学2019高三诊断)在两个足够长的固定的相同斜面体上(其斜面光滑),分别有如图4-2甲、乙所示的两套装置,斜面体B的上表面水平且光滑、长方体D的上表面与斜面平行且光滑,P是固定在B、D上的小柱,完全相同的两根弹簧一端固定在P上,另一端分别连在A和C上,在A与B、C与D分别保持相对静止状态沿斜面自由下滑的过程中,下列说法正确的是( )。
图4-2
A.两弹簧都处于拉伸状态 - 2 - B.两弹簧都处于压缩状态
C.弹簧L1处于压缩状态,弹簧L2处于原长
D.弹簧L1处于拉伸状态,弹簧L2处于压缩状态
答案：C
解析：A与B保持相对静止,则二者向下的加速度是相等的,设它们的总质量为M,则Ma=Mgsin α,所以a=gsin α,方向沿斜面向下。以A为研究对象,若A只受重力和支持力,则不会具有沿斜面向下的加速度,故A受到弹簧水平向左的弹力,即弹簧L1处于压缩状态。同理,若以C、D为研究对象,则C、D整体受到重力、斜面的支持力作用时,合力的大小F合=mgsin α,C受到的重力、斜面的支持力作用提供的加速度为a=gsin α,即C没有受到弹簧的弹力,弹簧L2处于原长状态,故选项C正确,A、B、D错误。故选C。
高考物理总复习 第三单元 牛顿运动定律 第2讲 连接体问题(含解析)
第2讲 连接体问题
1 连接体的定义及分类
(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)根据两物体之间相互连接的媒介不同,常见的连接体可以分为三大类。①绳(杆)连接:两个物体通过轻绳或轻杆的作用连接在一起;②弹簧连接:两个物体通过弹簧的作用连接在一起;③接触连接:两个物体通过接触面的弹力或摩擦力的作用连接在一起。
(3)连接体的运动特点
①轻绳——轻绳在伸直状态下,两端的连接体沿绳方向的速度总是相等的。
②轻杆——轻杆平动时,连接体具有相同的平动速度;轻杆转动时,连接体具有相同的角速度,而杆上各点的线速度与转动半径成正比。
③轻弹簧——在弹簧发生形变的过程中,两端连接体的速率不一定相等;在弹簧形变最大时,两端连接体的速率相等。
【易错警示】 (1)“轻”——质量和重力均不计。(2)在任何情况下,绳中张力的大小相等,绳、杆和弹簧两端受到的弹力大小也相等。
1.1(2018衡水中学高三10月考试)如图所示,质量为m0、倾角为θ的斜面体静止在水平地面上,一质量为m的小物块放在斜面上,轻推一下小物块后,它沿斜面向下匀速运动。若给小物块持续施加沿斜面向下的恒力F,斜面体始终静止,重力加速度大小为g。施加恒力F后,下列说法正确的是(
)。
A.小物块沿斜面向下运动的加速度为
B.斜面体对地面的压力大小等于(m+m0)g+Fsin θ
C.地面对斜面体的摩擦力方向水平向左
D.斜面体对小物块的作用力的大小和方向都变化
【答案】A
1.2(2019福建福州三十四中检测)如图所示,材料相同的P、Q两物块通过轻绳相连,并在拉力F作用下沿斜面向上运动,轻绳与拉力F的方向均平行于斜面。当拉力F一定时,Q受到绳的拉力( )。
A.与斜面倾角θ有关
B.与动摩擦因数有关
C.与系统运动状态有关
D.仅与两物块质量有关
【答案】D
2 连接体的平衡 (1)关于研究对象的选取