【期末专题复习】人教版(2019)物理必修1-高一上学期期末专题点拨与训练：第32讲 连接体模型

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第32讲 轻绳连接体模型1.连接体与隔离体：两个或几个物体相连组成的物体系统为连接体，如果把其中某个物体隔离出来，该物体即为隔离体。2.连接体的类型：物+物连接体、轻杆+物连接体、弹簧+物连接体、轻绳+物连接体。3.外力和内力：如果以物体系统为研究对象，物体受到的系统之外的作用力是该系统受到的外力，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时不用考虑内力，如果把某物体隔离出来作为研究对象，则一些内力将作为外力处理。4．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。(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，两端连接体的速度不一定相等；在弹簧形变最大时，两端连接体的速率相等。注意：(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。5.解答连接体问题的常用方法（1）整体法：当系统中各物体的加速度相同时，我们可以把系统内的所有物体看成一个整体，这个整体的质量等于各物体的质量之和，当整体受到的外力已知时，可用牛顿第二定律求出整体的加速度，这种处理问题的思维方法称为整体法。（2）隔离法：为了研究方便，当求系统内物体间相互作用的内力时，常把某个物体从系统中“隔离"出来进行受力分析，再依据牛顿第二定律列方程，这种处理连接体问题的思维方法称为隔离法。温馨提示：处理连接体问题时，一般的思路是先用整体法求加速度，再用隔离法求物体间的作用力。特别说明：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。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，也可以采用牛顿第二定律进行计算。【例题1】如图所示，五个完全相同、外表面光滑的匀质圆柱形积木相互紧贴按图示（截面图）方式堆放在底板水平、前后有竖直挡板的电动小车上，开始保持静止状态。若让电动小车水平向左做匀加速运动，且积木与小车保持相对静止，则与小车静止时相比（　　）A．积木A对积木C的支持力大小将增大B．积木B对积木C的支持力大小将减小C．积木A与积木C之间可能没有弹力作用D．积木A、B、C中，积木C所受合力最小【例题2】如图所示，质量均为m的圆环P、Q套在倾角为＝30°的固定直杆上，P、Q分别通过轻绳与质量均为3m的小球A、B相连，P、Q均沿杆向下滑动且分别与A、B保持相对静止，PA绳与杆垂直，QB绳竖直。重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　）A．P不受摩擦力B．P的加速度大小为gC．Q受到的摩擦力大小为mgD．Q受到杆的作用力大小为mg【例题3】如图甲所示，用黏性材料粘在一起的A、B两物块静止于光滑水平面上，两物块的质量分别为mA＝1kg、mB＝2kg，当A、B之间产生拉力且大于0.3N时A、B将会分离。t＝0时刻开始对物块A施加一水平推力F1，同时对物块B施加同一方向的拉力F2，使A、B从静止开始运动，运动过程中F1、F2方向保持不变，F1、F2的大小随时间变化的规律如图乙所示。则下列关于A、B两物块受力及运动情况的分析，正确的是（　　）A．t＝2.0s时刻A、B之间作用力大小为0.6NB．t＝2.0s时刻A、B之间作用力为零C．t＝2.5s时刻A对B的作用力方向向左D．从t＝0时刻到A、B分离，它们运动的位移为5.4 m【例题4】质量为M的物块放在正沿水平直轨道向右匀加速行驶的车厢水平底板上，并用轻绳绕过两个光滑定滑轮连接质量为m的小球，与小球连接的轻绳与竖直方向始终成θ角，与物块连接的轻绳处于水平方向，物块相对车厢静止。重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　）A．物块对车厢水平底板的压力大小为mgB．物块的加速度大小为C．轻绳的拉力大小为D．物块所受底板的摩擦力大小为1．如图所示，质量为m1和m2的两个材料相同的物体用细线相连，在大小恒定的拉力F作用下，先沿光滑水平面做匀加速运动，再沿粗糙水平面做匀加速运动，最后沿粗糙斜面做匀加速运动，不计空气阻力，在三个阶段的运动中，线上的拉力大小（　　）A．由大变小 B．由小变大再变小C．由大变小再变大 D．大小始终不变2．如图，倾角=60°的斜面体置于水平面上，在斜面体顶端固定一轻质小定滑轮，一根轻质细线跨过滑轮，一端与置于斜面上的质量为2m的物块相连，另一端与质量为m的小球相连，与物块相连的细线与斜面平行。现用一拉力F拉小球（图中未画出），使与小球相连的细线偏离竖直方向θ=30°，且拉力F最小，整个装置保持静止，重力加速度为g。则（　　）A．拉力F沿水平方向向右时，拉力F最小B．斜面对物块的摩擦力大小为，方向沿斜面向下C．地面对斜面体的摩擦力大小为，方向水平向左D．细线上的拉力大小为3．如图所示，带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动，小球A用轻细线悬挂于支架前端，质量为m的物块B始终相对于小车静止在小车的右端。若某段时间内始终能观察到细线偏离竖直方向θ角，则这段时间内小车对物块B产生的作用力的大小和方向为（　　）A．mg，竖直向上B．mg，斜向左上方C．mgtanθ，水平向右D．mg，斜向右上方4．如图所示，光滑水平面上放置B、C两物体，A叠放在C上，A、B、C的质量分别为m、2m和3m，其间用一不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为T，现用水平拉力F拉B，使三个物体一起向右加速运动，则（　　）A．此过程中C受重力等六个力的作用B．当F逐渐增大到T时，轻绳刚好被拉断C．当F逐渐增大到1.5T时，轻绳刚好被拉断D．若水平面粗糙，则绳刚要断时，A、C间的摩擦力为5．如图甲所示，一轻质弹簧上端固定，下端连接一质量为的物体，物体处于静止状态。用一竖直向上的外力F作用于物体上，物体从静止开始竖直向上做一段匀加速直线运动，外力F与物体离开静止位置的位移x的关系如图乙所示，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度。下列说法正确的是（　　）A．物体运动的加速度大小为B．弹簧的劲度系数为C．弹簧开始时形变量为D．从物体开始运动时计时，当时弹簧的形变量为6．如图所示，水平面O点左侧光滑，O点右侧粗糙且足够长，有10个质量均为m完全相同的小滑块（可视为质点）用轻细杆相连，相邻小滑块间的距离为L，滑块1恰好位于O点，滑块2、3……依次沿直线水平向左排开，现将水平恒力F作用于滑块1，经观察发现，在第4个小滑块进入粗糙地带后到第5个小滑块进入粗糙地带前这一过程中，小滑块做匀速直线运动，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）A．第一个滑块进入粗糙地带后，第二个滑块进入前各段轻杆的弹力大小相等B．粗糙地带与滑块间的动摩擦因数C．匀速运动过程中速度大小D．在水平恒力F作用下，10个滑块全部可以进入粗糙地带7．如图所示，A、B两物块的质量分别为2m和m，静止叠放在水平地面上。A、B间动摩擦因数为µ，B与地面间的动摩擦因数为µ，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现对A施加一水平拉力F，则下列选项正确的是（　　）A．当F<µmg时，A、B都相对地面静止B．无论F为何值，B的加速度都不会超过µgC．当F＝3µmg时，A、B之间的摩擦力为f＝µmgD．当F>4µmg时，A、B之间发生相对滑动8．如图所示，为定滑轮，一根细绳跨过，一端系着物体，另一端系着一动滑轮，动滑轮两侧分别悬挂着A、两物体，已知物体的质量为，不计滑轮和绳的质量以及一切摩擦，若物体的质量为，则关于物体的状态下列说法正确的是（　　）A．当A的质量取值合适，物体有可能处于平衡状态B．无论A物体的质量是多大，物体不可能平衡C．当A的质量足够大时，物体不可能向上加速运动D．当A的质量取值合适，物体可以向上加速也可以向下加速运动9．如图所示，三角形物块质量为3m，α＝30°，β＝60°，置于粗糙水平面上，两斜面光滑，其顶部安有一轻小滑轮。小物体A、B质量分别为m和2m，用细线绕过滑轮相连接并用手按住。求放手后A、B均在斜面上运动时，地面对三角形物块的支持力和摩擦力。（三角形物块始终静止）