2021-2022年人教版（2019）高中物理必修一运动和力的关系重点难点易错点高频考点经典必刷——连接体专题

运动和力的关系重点难点易错点高频考点经典必刷——连接体专题一、连接体与隔离体两个或两个以上物体相连接组成的物体系统，称为连接体。如果把其中某个物体隔离出来，该物体即为隔离体。二、外力和内力如果以物体系为研究对象，受到系统之外的作用力，这些力是系统受到的外力，而系统内各物体间的相互作用力为内力。应用牛顿第二定律列方程不考虑内力。如果把物体隔离出来作为研究对象，则这些内力将转换为隔离体的外力。三、连接体问题的分析方法1．整体法连接体中的各物体如果加速度相同，求加速度时可以把连接体作为一个整体。运用牛顿第二定律列方程求解。2．隔离法如果要求连接体间的相互作用力，必须隔离其中一个物体，对该物体应用牛顿第二定律求解，此法称为隔离法。3．整体法与隔离法是相对统一，相辅相成的。本来单用隔离法就可以解决的连接体问题，但如果这两种方法交叉使用，则处理问题就更加方便。如当系统中各物体有相同的加速度，求系统中某两物体间的相互作用力时，往往是先用整体法法求出加速度，再用隔离法法求物体受力。简单连接体问题的分析方法1．连接体：两个（或两个以上）有相互作用的物体组成的具有相同大小加速度的整体。2．“整体法”：把整个系统作为一个研究对象来分析（即当做一个质点来考虑）。注意：此方法适用于系统中各部分物体的加速度大小方向相同情况。3．“隔离法”：把系统中各个部分（或某一部分）隔离作为一个单独的研究对象来分析。注意：此方法对于系统中各部分物体的加速度大小、方向相同或不相同情况均适用。4．“整体法”和“隔离法”的选择求各部分加速度相同的连结体的加速度或合外力时，优选考虑“整体法”；如果还要求物体之间的作用力，再用“隔离法”，且一定是从要求作用力的那个作用面将物体进行隔离；如果连结体中各部分加速度不同，一般都是选用“隔离法”。5．若题中给出的物体运动状态（或过程）有多个，应对不同状态（或过程）用“整体法”或“隔离法”进行受力分析，再列方程求解。类型一、“整体法”与“隔离法”【例题1】如图所示，A、B两个滑块用短细线（长度可以忽略）相连放在斜面上，从静止开始共同下滑，经过0.5s，细线自行断掉，求再经过1s，两个滑块之间的距离。已知：滑块A的质量为3kg，与斜面间的动摩擦因数是0.25；滑块B的质量为2kg，与斜面间的动摩擦因数是0.75；sin37°=0.6，cos37°=0.8。斜面倾角θ=37°，斜面足够长，计算过程中取g=10m/s2。针对训练1．如图用轻质杆连接的物体AB沿斜面下滑，试分析在下列条件下，杆受到的力是拉力还是压力。（1）斜面光滑；（2）斜面粗糙。-8- 类型二、“假设法”分析物体受力【例题2】在一正方形的小盒内装一圆球，盒与球一起沿倾角为θ的斜面下滑，如图所示，若不存在摩擦，当θ角增大时，下滑过程中圆球对方盒前壁压力T及对方盒底面的压力N将如何变化?（提示：令T不为零，用整体法和隔离法分析）（）A．N变小，T变大；B．N变小，T为零；C．N变小，T变小；D．N不变，T变大。针对训练1．如图所示，火车箱中有一倾角为30°的斜面，当火车以10m/s2的加速度沿水平方向向左运动时，斜面上的物体m还是与车箱相对静止，分析物体m所受的摩擦力的方向。-8-类型三、“整体法”和“隔离法”综合应用【例题3】如图所示，一内表面光滑的凹形球面小车，半径R=28.2cm，车内有一小球，当小车以恒定加速度向右运动时，小球沿凹形球面上升的最大高度为8.2cm，若小球的质量m=0.5kg，小车质量M=4.5kg，应用多大水平力推车?（水平面光滑）针对训练1．如图所示，一根轻质弹簧上端固定，下端挂一质量为m0的平盘，盘中有物体质量为m，当盘静止时，弹簧伸长了l，今向下拉盘使弹簧再伸长Δl后停止，然后松手放开，设弹簧总处在弹性限度内，则刚刚松开手时盘对物体的支持力等于（）A．（1+）（m+m0）gB．（1+）mgC．mgD．（m+m0）g2．如图所示，两个质量相同的物体1和2紧靠在一起，放在光滑的水平桌面上，如果它们分别受到水平推力F1和F2作用，而且F1＞F2，则1施于2的作用力大小为（）-8- A．F1B．F2C．（F1+F2）D．（F1-F）。类型四、临界问题的处理方法【例题4】如图所示，小车质量M为2.0kg，与水平地面阻力忽略不计，物体质量m=0.50kg，物体与小车间的动摩擦因数为0.3，则：（1）小车在外力作用下以1.2m/s2的加速度向右运动时，物体受摩擦力是多大？（2）欲使小车产生3.5m/s2的加速度，给小车需要提供多大的水平推力？（3）若小车长L=1m，静止小车在8.5N水平推力作用下，物体由车的右端向左滑动，滑离小车需多长时间？针对训练1．如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上端系一劲度系数为k的轻弹簧，弹簧下端连有一质量为m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。若手持挡板A以加速度a（a＜gsinθ）沿斜面匀加速下滑，求，（1）从挡板开始运动到球与挡板分离所经历的时间；（2）从挡板开始运动到球速达到最大，球所经过的最小路程。2．如图所示，自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度、加速度、合外力的变化情况是怎样的?（按论述题要求解答）类型五、不同加速度时的“隔离法”【例题5】如图，底坐A上装有一根直立长杆，其总质量为M，杆上套有质量为m的环B，它与杆有摩擦，当环从底座以初速v向上飞起时（底座保持静止），环的加速度为a，求环在升起和下落的过程中，底座对水平面的压力分别是多大?针对训练1．如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，有两个用轻质弹簧相连接的物块A和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刚要离开时物块C时物块A的加速度a，以及从开始到此时物块A的位移d，重力加速度为g。2．如图所示，有一块木板静止在光滑且足够长的水平面上，木板质量为M=4kg，长为L=1.4m；木板右端放着一小滑块，小滑块质量为m＝1kg。其尺寸远小于L。小滑块与木板之间的动摩擦因数为μ=0.4。（g=10m/s2）①现用恒力F作用在木板M上，为了使得m能从M上面滑落下来，求：F大小的范围。（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）②其他条件不变，若恒力F=22.8N，且始终作用在M上，使m最终能从M上面滑落下来。求：m在M-8- 上面滑动的时间。-8-基础巩固1．如图光滑水平面上物块A和B以轻弹簧相连接。在水平拉力F作用下以加速度a作直线运动，设A和B的质量分别为mA和mB，当突然撤去外力F时，A和B的加速度分别为（　）ABFA．0、0B．a、0C．、D．a、FCABv2．如图A、B、C为三个完全相同的物体，当水平力F作用于B上，三物体可一起匀速运动。撤去力F后，三物体仍可一起向前运动，设此时A、B间作用力为F1，B、C间作用力为F2，则F1和F2的大小为（　　）A．F1＝F2＝0　　　　　B．F1＝0，F2＝F　　　C．F1＝，F2＝D．F1＝F，F2＝0BAθ3．如图所示，质量分别为M、m的滑块A、B叠放在固定的、倾角为θ的斜面上，A与斜面间、A与B之间的动摩擦因数分别为μ1，μ2，当A、B从静止开始以相同的加速度下滑时，B受到摩擦力（　　）A．等于零B．方向平行于斜面向上　　C．大小为μ1mgcosθD．大小为μ2mgcosθ4．如图所示，质量为M的框架放在水平地面上，一轻弹簧上端固定在框架上，下端固定一个质量为m的小球。小球上下振动时，框架始终没有跳起，当框架对地面压力为零瞬间，小球的加速度大小为（　　）mMA．gB．　　C．0　　D．5．如图，用力F拉A、B、C三个物体在光滑水平面上运动，现在中间的B物体上加一个小物体，它和中间的物体一起运动，且原拉力F不变，那么加上物体以后，两段绳中的拉力Ta和Tb的变化情况是（　　）ABCTaTbA．Ta增大B．Tb增大C．Ta变小D．Tb不变Mm6．如图所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为（　　）A．（M+m）g　B．（M+m）g－ma　C．（M+m）g+ma　D．（M－m）g7．如图，在竖直立在水平面的轻弹簧上面固定一块质量不计的薄板，将薄板上放一重物，并用手将重物往下压，然后突然将手撤去，重物即被弹射出去，则在弹射过程中，（即重物与弹簧脱离之前），重物的运动情况是（　　）-8- FA．一直加速B．先减速，后加速C．先加速、后减速D．匀加速ABC8．如图所示，木块A和B用一轻弹簧相连，竖直放在木块C上，三者静置于地面，它们的质量之比是1:2:3，设所有接触面都光滑，当沿水平方向抽出木块C的瞬时，A和B的加速度分别是aA=，aB＝　　　　　　。a9．如图所示，在前进的车厢的竖直后壁上放一个物体，物体与壁间的静摩擦因数μ＝0.8，要使物体不致下滑，车厢至少应以多大的加速度前进？（g＝10m/s2）θ10．如图所示，箱子的质量M＝5.0kg，与水平地面的动摩擦因数μ＝0.22。在箱子顶板处系一细线，悬挂一个质量m＝1.0kg的小球，箱子受到水平恒力F的作用，使小球的悬线偏离竖直方向θ＝30°角，则F应为多少？（g＝10m/s2）能力提升m1m2FAB1．两个物体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施以水平的推力F，则物体A对物体B的作用力等于（　　）m2Fm1A．　　　B．　　　　　　C．FD．2．如图所示，倾角为的斜面上放两物体m1和m2，用与斜面平行的力F推m1，使两物加速上滑，不管斜面是否光滑，两物体之间的作用力总为　　　　。3．恒力F作用在甲物体上，可使甲从静止开始运动54m用3s时间，当该恒力作用在乙物体上，能使乙在3s内速度由8m/s变到－4m/s。现把甲、乙绑在一起，在恒力F作用下它们的加速度的大小是。从静止开始运动3s内的位移是。4．如图所示，三个质量相同的木块顺次连接，放在水平桌面上，物体与平面间，用力F拉三个物体，它们运动的加速度为1m/s2，若去掉最后一个物体，前两物体的加速度为m/s2。5．如图所示，在水平力F=12N的作用下，放在光滑水平面上的，运动的位移x与时间t满足关系式：，该物体运动的初速度，物体的质量=。若改用下图装置拉动，使的运动状态与前面相同，则的质量应为。（不计摩擦）aPA45°6．如图所示，一细线的一端固定于倾角为45°的光滑楔形滑块A的顶端P处，细线的另一端拴一质量为m的小球。当滑块至少以加速度a＝　　　　　向左运动时，小球对滑块的压力等于零。当滑块以a＝2g的加速度向左运动时，线的拉力大小F＝　　　　　。-8- 7．如图所示，质量为M的木板可沿倾角为θ的光滑斜面下滑，木板上站着一个质量为m的人，问（1）为了保持木板与斜面相对静止，计算人运动的加速度？（2）为了保持人与斜面相对静止，木板运动的加速度是多少？ABF8．如图所示，质量分别为m和2m的两物体A、B叠放在一起，放在光滑的水平地面上，已知A、B间的最大摩擦力为A物体重力的μ倍，若用水平力分别作用在A或B上，使A、B保持相对静止做加速运动，则作用于A、B上的最大拉力FA与FB之比为多少？θM9．如图所示，质量为80kg的物体放在安装在小车上的水平磅称上，小车沿斜面无摩擦地向下运动，现观察到物体在磅秤上读数只有600N，则斜面的倾角θ为多少？物体对磅秤的静摩擦力为多少？10．如图所示，一根轻弹簧上端固定，下端挂一质量为mo的平盘，盘中有一物体，质量为m，当盘静止时，弹簧的长度比自然长度伸长了L。今向下拉盘使弹簧再伸长△L后停止，然后松手放开，设弹簧总处在弹性限度以内，刚刚松开手时盘对物体的支持力等于多少？综合应用用1．如图所示，一根轻质弹簧上端固定，下端挂一个质量为的平盘，盘中有一物体，质量为m，当盘静止时，弹簧的长度比其自然长度伸长了l，今向下拉盘，使弹簧再伸长后停止，然后松手，设弹簧总处在弹性限度内，则刚松手时盘对物体的支持力等于（　　）A．B．C．D．2．质量为m的三角形木楔A置于倾角为的固定斜面上，如图所示，它与斜面间的动摩擦因数为，一水平力F作用在木楔A的竖直面上。在力F的推动下，木楔A沿斜面以恒定的加速度a向上滑动，则F的大小为（　　）　A．B．C．D．3．在无风的天气里，雨滴在空中竖直下落，由于受到空气的阻力，最后以某一恒定速度下落，这个恒定的速度通常叫做收尾速度。设空气阻力与雨滴的速度成正比，下列对雨滴运动的加速度和速度的定性分析正确的是（　）-8- ①雨滴质量越大，收尾速度越大②雨滴收尾前做加速度减小速度增加的运动③雨滴收尾速度大小与雨滴质量无关④雨滴收尾前做加速度增加速度也增加的运动A．①②B．②④C．①④D．②③4．如图所示，将一个质量为m的物体，放在台秤盘上一个倾角为的光滑斜面上，则物体下滑过程中，台秤的示数与未放m时比较将（　　）A．增加mgB．减少mgC．增加mgcos2D．减少mg2(1＋sin2)5．质量为m和M的两个物体用轻绳连接，用一大小不变的拉力F拉M，使两物体在图中所示的AB、BC、CD三段轨道上都做匀加速直线运动，物体在三段轨道上运动时力F都平行于轨道，且动摩擦因数均相同，设在AB、BC、CD上运动时m和M之间的绳上的拉力分别为T1、T2、T3，则它们的大小（　　）DCABmMFA．T1＝T2＝T3B．T1＞T2＞T3C．T1＜T2＜T3D．T1＜T2＝T36．如图所示，在光滑水平面上，放着两块长度相同，质量分别为M1和M2的木板，在两木板的左端各放一个大小、形状、质量完全相同的物块，开始时，各物均静止，今在两物体上各作用一水平恒力F1、F2，当物块和木块分离时，两木块的速度分别为v1、v2，物体和木板间的动摩擦因数相同，下列说法：①若F1＝F2，M1＞M2，则v1＞v2；②若F1＝F2，M1＜M2，则v1＞v2；③F1＞F2，M1＝M2，则v1＞v2；④若F1＜F2，M1＝M2，则v1>v2，其中正确的是（　　）A．①③B．②④aC．①②D．②③7．如图所示，小车上固定着光滑的斜面，斜面的倾角为，小车以恒定的加速度向左运动，有一物体放于斜面上，相对斜面静止，此时这个物体相对地面的加速度是。8．如图所示，光滑水平面上有两物体用细线连接，设细线能承受的最大拉力为T，，现用水平拉力F拉系统，要使系统得到最大加速度F应向哪个方向拉？9．如图所示，木块A质量为1kg，木块B质量为2kg，叠放在水平地面上，AB之间最大静摩擦力为5N，B与地面之间摩擦系数为0.1，今用水平力F作用于A，保持AB相对静止的条件是F不超过N（）。10．如图所示，5个质量相同的木块并排放在光滑的水平桌面上，当用水平向右推力F推木块1，使它们共同向右加速运动时，求第2与第3块木块之间弹力及第4与第5块木块之间的弹力?-8- -8-基础巩固1．D2．C3．BC4．D5．A　　　6．B　7．C　　　8．0、9．解：设物体的质量为m，在竖直方向上有：mg=F，F为摩擦力在临界情况下，F＝μFN，FN为物体所受水平弹力。又由牛顿第二定律得：FN＝ma由以上各式得：加速度10．48N解：对小球由牛顿第二定律得：mgtgθ=ma　　①对整体，由牛顿第二定律得：F－μ(M+m)g=(M+m)a　　②由①②代入数据得：F＝48N能力提升1．B2．提示：先取整体研究，利用牛顿第二定律，求出共同的加速度＝再取m2研究，由牛顿第二定律得FN－m2gsinα－μm2gcosα＝m2a整理得3．3m/s2，13.5m4．2.55．4m/s，2kg，3kg6．g、　　　　7．（1）（M+m）gsinθ/m，（2）（M+m）gsinθ/M。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，故人应加速下跑。现分别对人和木板应用牛顿第二定律得：对木板：Mgsinθ＝F。对人：mgsinθ+F＝ma人（a人为人对斜面的加速度）。解得：a人＝，方向沿斜面向下。（2）为了使人与斜面保持静止，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，但人对斜面静止不动。现分别对人和木板应用牛顿第二定律，设木板对斜面的加速度为a木，则：对人：mgsinθ＝F。-10- 对木板：Mgsinθ+F=Ma木。解得：a木＝，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，所以人相对斜面静止不动。8．1:2解析：当力F作用于A上，且A、B刚好不发生相对滑动时，对B由牛顿第二定律得：μmg=2ma　①对整体同理得：FA＝(m+2m)a②由①②得当力F作用于B上，且A、B刚好不发生相对滑动时，对A由牛顿第二定律得：μmg＝ma′　③对整体同理得FB＝(m+2m)a′④由③④得FB＝3μmg所以：FA:FB＝1:29．346N解析：取小车、物体、磅秤这个整体为研究对象，受总重力Mg、斜面的支持力N，由牛顿第二定律得，Mgsinθ＝Ma，∴a=gsinθ取物体为研究对象，受力情况如图所示。将加速度a沿水平和竖直方向分解，则有f静＝macosθ＝mgsinθcosθ　①mg－N＝masinθ＝mgsin2θ　②由式②得：N＝mg－mgsin2θ=mgcos2θ，则cosθ＝代入数据得，θ＝30°由式①得，f静＝mgsinθcosθ代入数据得f静＝346N。根据牛顿第三定律，物体对磅秤的静摩擦力为346N。10．mg(1+)解析：盘对物体的支持力，取决于物体状态，由于静止后向下拉盘，再松手加速上升状态，则物体所受合外力向上，有竖直向上的加速度，因此，求出它们的加速度，作用力就很容易求了。将盘与物体看作一个系统，静止时：kL＝(m+m0)g①再伸长△L后，刚松手时，有k(L+△L)－(m+m0)g=(m+m0)a②由①②式得刚松手时对物体FN－mg=ma则盘对物体的支持力FN＝mg+ma=mg(1+)综合应用用1．A2．C　　3．A　　4．C　　5．A　　6．B7．　　8．向左拉9．6N解析：当F作用于A上时，A与B的受力分析如图所示。要使A、B保持相对静止，A与B的加速度必须相等。B的加速度最大值为：-10- 其中为5N，代入上式这也是A的加速度最大值。又因10．（1）（2）解析：（1）如图所示，以5个木块整体为研究对象。设每个木块质量为m，则将第3、4、5块木块隔离为一个研究对象，设第2块木块对第3块木块的弹力为N，其受力分析（如图），则所以第2与第3木块之间弹力为。（2）将第5木块隔离为一个研究对象（如图），设第4对第5木块弹力为，则所以第4与第5块木块之间弹力为-10-