高中物理連接體問題精選含答案

1、題型一 整體法與隔離法的應(yīng)用例題1 如圖所示，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m和2m的四個(gè)木塊，其中兩個(gè)質(zhì)量為m的木塊間用一不可伸長的輕繩相連，木塊間的最大靜摩擦力是mg?，F(xiàn)用水平拉力F拉其中一個(gè)質(zhì)量為2 m的木塊，使四個(gè)木塊以同一加速度運(yùn)動(dòng)，則輕繩對(duì)m的最大拉力為A、 B、 C、 D、變式1 如圖所示的三個(gè)物體A、B、C，其質(zhì)量分別為m1、m2、m3，帶有滑輪的物體B放在光滑平面上，滑輪和所有接觸面間的摩擦及繩子的質(zhì)量均不計(jì)為使三物體間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則水平推力的大小應(yīng)為F_ 2.如圖，質(zhì)量為2m的物塊A與水平地面的摩擦可忽略不計(jì)，質(zhì)量為m的物塊B與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為，在已知水平推力F的作用下，A、

2、B做加速運(yùn)動(dòng)，A對(duì)B的作用力為多少？3.如圖所示，質(zhì)量為M的木箱放在水平面上，木箱中的立桿上套著一個(gè)質(zhì)量為m的小球，開始時(shí)小球在桿的頂端，由靜止釋放后，小球沿桿下滑的加速度為a=g,則小球在下滑的過程中，木箱對(duì)地面的壓力為多少？4.兩個(gè)質(zhì)量相同的小球用不可伸長的細(xì)線連結(jié)，置于場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中，小球1和小球2均帶正電，電量分別為q1和q2（q1q2）。將細(xì)線拉直并使之與電場方向平行，如圖所示。若將兩小球同時(shí)從靜止?fàn)顟B(tài)釋放，則釋放后細(xì)線中的張力T為（不計(jì)重力及兩小球間的庫侖力）（ ）E球1球2A B C D5.如圖所示，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m和3m的三個(gè)木塊，其中質(zhì)量為2m和3m的

3、木塊間用一不可伸長的輕繩相連，輕繩能承受的最大拉力為FT?，F(xiàn)用水平拉力F拉質(zhì)量為3m的木塊，使三個(gè)木塊以同一加速度運(yùn)動(dòng)，則以下說法正確的是（ ）A質(zhì)量為2m的木塊受到四個(gè)力的作用B當(dāng)F逐漸增大到FT時(shí)，輕繩剛好被拉斷C當(dāng)F逐漸增大到1.5FT時(shí)，輕繩還不會(huì)被拉斷D輕繩剛要被拉斷時(shí)，質(zhì)量為m和2m的木塊間的摩擦力為FT題型二 通過摩擦力的連接體問題例題2 如圖所示，在高出水平地面h = 1.8m的光滑平臺(tái)上放置一質(zhì)量M = 2kg、由兩種不同材料連成一體的薄板A，其右段長度l2 = 0.2m且表面光滑，左段表面粗糙。在A最右端放有可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊B，其質(zhì)量m = 1kg，B與A左段間動(dòng)摩擦因數(shù)

4、= 0.4。開始時(shí)二者均靜止，現(xiàn)對(duì)A施加F = 20N水平向右的恒力，待B脫離A（A尚未露出平臺(tái)）后，將A取走。B離開平臺(tái)后的落地點(diǎn)與平臺(tái)右邊緣的水平距離x = 1.2m。（取g = 10m/s2）求：（1）B離開平臺(tái)時(shí)的速度vB 。（2）B從開始運(yùn)動(dòng)到脫離A時(shí)，B運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tB和位移xB。（3）A左段的長度l1。變式2 如圖所示，平板A長L=5m，質(zhì)量M=5kg，放在水平桌面上，板右端與桌邊相齊。在A上距右端s=3m處放一物體B（大小可忽略，即可看成質(zhì)點(diǎn)），其質(zhì)量m=2kg.已知A、B間動(dòng)摩擦因數(shù)1=0.1，A與桌面間和B與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)2=0.2，原來系統(tǒng)靜止?，F(xiàn)在在板的右端施一大小一

5、定的水平力F持續(xù)作用在物體A上直到將A從B下抽出才撤去，且使B最后停于桌的右邊緣，求：   （1）物體B運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是多少？    （2）力F的大小為多少？變式3 如圖所示，質(zhì)量M = 1kg的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)1=0.1，在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量m=1kg、大小可以忽略的鐵塊，鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)2=0.4，取g=10m/s2，試求：（1）若木板長L=1m，在鐵塊上加一個(gè)水平向右的恒力F=8N，經(jīng)過多長時(shí)間鐵塊運(yùn)動(dòng)到木板的右端？（2）若在木板（足夠長）的右端施加一個(gè)大小從零開始連續(xù)增加的水平向左的力F，通過分析和計(jì)算

6、后，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出鐵塊受到的摩擦力f隨拉力F大小變化的圖像f/N10234564F/N268101214例題3 如圖所示，某貨場而將質(zhì)量為m1=100 kg的貨物（可視為質(zhì)點(diǎn)）從高處運(yùn)送至地面，為避免貨物與地面發(fā)生撞擊，現(xiàn)利用固定于地面的光滑四分之一圓軌道，使貨物中軌道頂端無初速滑下，軌道半徑R=1.8 m。地面上緊靠軌道依次排放兩塊完全相同的木板A、B，長度均為=2m，質(zhì)量均為m2=100 kg，木板上表面與軌道末端相切。貨物與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為1，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2。（1）求貨物到達(dá)圓軌道末端時(shí)對(duì)軌道的壓力。（2）若貨物滑上木板A時(shí)，木板不動(dòng)，而滑上木板B時(shí)，木板B開始滑動(dòng)，

7、求1應(yīng)滿足的條件。（3）若1=0.5，求貨物滑到木板A末端時(shí)的速度和在木板A上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。題型三 通過繩（桿）的連接體問題例題4 如圖所示，半徑為R的四分之一圓弧形支架豎直放置，圓弧邊緣C處有一小定滑輪，繩子不可伸長，不計(jì)一切摩擦，開始時(shí)，m1、m2兩球靜止，且m1m2，試求：(1)m1釋放后沿圓弧滑至最低點(diǎn)A時(shí)的速度(2)為使m1能到達(dá)A點(diǎn)，m1與m2之間必須滿足什么關(guān)系(3)若A點(diǎn)離地高度為2R，m1滑到A點(diǎn)時(shí)繩子突然斷開，則m1落地點(diǎn)離A點(diǎn)的水平距離是多少？CmBO1mAO2變式5 如圖所示，一輕繩繞過無摩擦的兩個(gè)輕質(zhì)小定滑輪O1、O2和質(zhì)量mB=m的小球連接，另一端與套在光滑直桿上質(zhì)量

8、mA=m的小物塊連接，已知直桿兩端固定，與兩定滑輪在同一豎直平面內(nèi)，與水平面的夾角=60°，直桿上C點(diǎn)與兩定滑輪均在同一高度，C點(diǎn)到定滑輪O1的距離為L，重力加速度為g，設(shè)直桿足夠長，小球運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)與其他物體相碰現(xiàn)將小物塊從C點(diǎn)由靜止釋放，試求：（1）小球下降到最低點(diǎn)時(shí)，小物塊的機(jī)械能（取C點(diǎn)所在的水平面為參考平面）；（2）小物塊能下滑的最大距離；（3）小物塊在下滑距離為L時(shí)的速度大小變式6 如圖所示，物塊、的質(zhì)量分別為、，并均可視為質(zhì)點(diǎn)，它們間有關(guān)系。三物塊用輕繩通過滑輪連接，物塊與間的距離和到地面的距離均是。若與地面、與相碰后速度立即減為零，與相碰后粘合在一起。（設(shè)距離滑輪足

9、夠遠(yuǎn)且不計(jì)一切阻力）。（1）求物塊剛著地時(shí)的速度大?。浚?）若使物塊不與相碰，則 應(yīng)滿足什么條件？（3）若時(shí)，求物塊由最初位置上升的最大高度？（4）若在（3）中物塊由最高位置下落，拉緊輕繩后繼續(xù)下落，求物塊拉緊輕繩后下落的最遠(yuǎn)距離？題型四 通過彈簧的連接體問題例題5 如圖，質(zhì)量為m1的物體A經(jīng)一輕質(zhì)彈簧與下方地面上的質(zhì)量為m2的物體B相連，彈簧的勁度系數(shù)為k，A、B都處于靜止?fàn)顟B(tài)。一條不可伸長的輕繩繞過輕滑輪，一端連物體A，另一端連一輕掛鉤。開始時(shí)各段繩都處于伸直狀態(tài)，A上方的一段繩沿豎直方向?，F(xiàn)在掛鉤上升一質(zhì)量為m3的物體C并從靜止?fàn)顟B(tài)釋放，已知它恰好能使B離開地面但不繼續(xù)上升。若將C換成另

10、一個(gè)質(zhì)量為（m1m3）的物體D，仍從上述初始位置由靜止?fàn)顟B(tài)釋放，則這次B剛離地時(shí)D的速度的大小是多少？已知重力加速度為g。變式7 如圖所示，在豎直方向上A、B兩物體通過勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連，A放在水平地面上；B、C兩物體通過細(xì)繩繞過輕質(zhì)定滑輪相連，C放在固定的光滑斜面上用手拿住C，使細(xì)線剛剛拉直但無拉力作用，并保證ab段的細(xì)線豎直、cd段的細(xì)線與斜面平行已知A、B的質(zhì)量均為m，C的質(zhì)量為4m，重力加速度為g，細(xì)線與滑輪之間的摩擦不計(jì)，開始時(shí)整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)釋放C后它沿斜面下滑，A剛離開地面時(shí)，B獲得最大速度，求：(1) 從釋放C到物體A剛離開地面時(shí)，物體C沿斜面下滑的距離.(2) 斜

11、面傾角(3) B的最大速度vBm變式8 如圖所示，擋板P固定在足夠高的水平桌面上，小物塊A和B大小可忽略，它們分別帶有+QA和+QB的電荷量，質(zhì)量分別為mA和mB。兩物塊由絕緣的輕彈簧相連，一不可伸長的輕繩跨過滑輪，一端與B連接，另一端連接一輕質(zhì)小鉤。整個(gè)裝置處于場強(qiáng)為E、方向水平向左的勻強(qiáng)電場中。A、B開始時(shí)靜止，已知彈簧的勁度系數(shù)為k，不計(jì)一切摩擦及A、B間的庫侖力，A、B所帶電荷量保持不變，B不會(huì)碰到滑輪。 (1) 若在小鉤上掛一質(zhì)量為M的物塊C并由靜止釋放，可使物塊A恰好能離開擋板P，求物塊C下落的最大距離； (2) 若C的質(zhì)量改為2M，則當(dāng)A剛離開擋板P時(shí)，B的速度多大？題型五 傳送

12、帶問題例題6 如圖所示，x軸與水平傳送帶重合，坐標(biāo)原點(diǎn)O在傳送帶的左端，傳送帶長L8m，勻速運(yùn)動(dòng)的速度v05ms.一質(zhì)量m1kg的小物塊輕輕放在傳送帶上xp2m的P點(diǎn)，小物塊隨傳送帶運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)后沖上光滑斜面且剛好到達(dá)N點(diǎn).（小物塊到達(dá)N點(diǎn)后被收集，不再滑下）若小物塊經(jīng)過Q處無機(jī)械能損失，小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，求：（l）N點(diǎn)的縱坐標(biāo)；（2）小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量；（3）若將小物塊輕輕放在傳送帶上的某些位置，最終均能沿光滑斜面越過縱坐標(biāo)yM0.5m的M點(diǎn)，求這些位置的橫坐標(biāo)范圍.變式9 如圖甲所示為傳送裝置的示意圖?？嚲o的傳送帶長度L=2.0m，以v=3.0m/s的恒定速率運(yùn)

13、行，傳送帶的水平部分AB距離水平地面的高度h=0.45m?，F(xiàn)有一行李箱（可視為質(zhì)點(diǎn)）質(zhì)量m=10kg，以v01.0 m/s的水平初速度從A端滑上傳送帶，被傳送到B端時(shí)沒有被及時(shí)取下，行李箱從B端水平拋出，行李箱與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)m0.20，不計(jì)空氣阻力，重力加速度g取l0 m/s2。 （1）求行李箱從傳送帶上A端運(yùn)動(dòng)到B端過程中摩擦力對(duì)行李箱沖量的大??；（2）傳送帶與輪子間無相對(duì)滑動(dòng)，不計(jì)輪軸處的摩擦，求為運(yùn)送該行李箱電動(dòng)機(jī)多消耗的電能；（3）若傳送帶的速度v可在05.0m/s之間調(diào)節(jié)，行李箱仍以v0的水平初速度從A端滑上傳送帶，且行李箱滑到B端均能水平拋出。請(qǐng)你在圖15乙中作出行李箱從B

14、端水平拋出到落地點(diǎn)的水平距離x與傳送帶速度v的關(guān)系圖像。（要求寫出作圖數(shù)據(jù)的分析過程）變式10 如圖所示，用半徑為0.4m的電動(dòng)滾輪在長薄鐵板上表面壓軋一道淺槽薄鐵板的長為2.8m、質(zhì)量為10kg已知滾輪與鐵板、鐵板與工作臺(tái)面間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為0.3和0.1鐵板從一端放人工作臺(tái)的滾輪下，工作時(shí)滾輪對(duì)鐵板產(chǎn)生恒定的豎直向下的壓力為100N，在滾輪的摩擦作用下鐵板由靜止向前運(yùn)動(dòng)并被壓軋出一淺槽已知滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度恒為5rad/s，g取10ms2（1）通過分析計(jì)算，說明鐵板將如何運(yùn)動(dòng)?（2）加工一塊鐵板需要多少時(shí)間?（3）加工一塊鐵板電動(dòng)機(jī)要消耗多少電能?(不考慮電動(dòng)機(jī)自身的能耗)鐵板滾輪參考解答

15、例題1.B 變式1 以F1表示繞過滑輪的繩子的張力，為使三物體間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則對(duì)于物體C有：F1m3g，以a表示物體A在拉力F1作用下的加速度，則有，由于三物體間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則上述的a也就是三物體作為一個(gè)整物體運(yùn)動(dòng)的加速度，故得F（m1m2m3）a（m1m2m3）g例題2 1. 2m/s 2. 0.5s 0.5m 3. 1.5m變式2 【答案】（1）3s（2）F=26N 【解析】（1）對(duì)于B，在未離開A時(shí)，其加速度aB1=m/s2，設(shè)經(jīng)過時(shí)間t1后B離開A板，離開A后B的加速度為 m/s2.據(jù)題意可結(jié)合B速度圖像。vB=aB1t1， 代入數(shù)據(jù)解得t1=2s. 而，所以物體B運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是t=t1

16、+t2=3s. （2）設(shè)A的加速度為aA，則據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的位移關(guān)系得： 解得aA=2m/s2. 根據(jù)牛頓第二定律得： 代入數(shù)據(jù)得F=26N.變式3 （1）研究木塊m F2mg=ma1 研究木板M 2mg1（mgMg）=Ma2 L=a1t2a2t2 解得：t=1s （2）當(dāng)F 1（mg+Mg）時(shí)，f=0N 當(dāng)1（mg+Mg）<F10N時(shí)，M、m相對(duì)靜止則有：F1（mg+Mg）=（m+M）a f=ma 即：f=1（N） 當(dāng)10N <F時(shí)，m相對(duì)M滑動(dòng)，此時(shí)摩擦力f=2mg=4N例題3（1）設(shè)貨物滑到圓軌道末端是的速度為，對(duì)貨物的下滑過程中根據(jù)機(jī)械能守恒定律得， 設(shè)貨物在軌道末端所受支持力

17、的大小為,根據(jù)牛頓第二定律得，聯(lián)立以上兩式代入數(shù)據(jù)得, 根據(jù)牛頓第三定律，貨物到達(dá)圓軌道末端時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為3000N，方向豎直向下。（2）若滑上木板A時(shí)，木板不動(dòng)，由受力分析得，若滑上木板B時(shí)，木板B開始滑動(dòng)，由受力分析得，聯(lián)立式代入數(shù)據(jù)得。（3），由式可知，貨物在木板A上滑動(dòng)時(shí)，木板不動(dòng)。設(shè)貨物在木板A上做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為，由牛頓第二定律得，設(shè)貨物滑到木板A末端是的速度為，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得，聯(lián)立式代入數(shù)據(jù)得，設(shè)在木板A上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得，聯(lián)立式代入數(shù)據(jù)得?！究键c(diǎn)】機(jī)械能守恒定律、牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)方程、受力分析例題4 解析：(1)設(shè)m1滑至A點(diǎn)時(shí)的速度為v1，此時(shí)

18、m2的速度為v2，由機(jī)械能守恒得： m1gRm2gRm1v12m2v22 又v2v1cos45°得：v1 .(2)要使m1能到達(dá)A點(diǎn)，v10且v20，必有：m1gRm2gR0，得：m1m2.(3)由2Rgt2，xv1t得x4R·.答案：(1) (2)m1m2(3)4R·變式5 解：（1）設(shè)此時(shí)小物塊的機(jī)械能為E1由機(jī)械能守恒定律得 （2）設(shè)小物塊能下滑的最大距離為sm，由機(jī)械能守恒定律有 而代入解得 （3）設(shè)小物塊下滑距離為L時(shí)的速度大小為v，此時(shí)小球的速度大小為vB，則 解得 變式6 解：設(shè)到達(dá)地面時(shí)三者速度大小為V1， 解得 設(shè)此后到達(dá)地面時(shí)速度恰好為零。有：

19、 解得： 因此應(yīng)滿足：時(shí)，物塊不能著地。若時(shí)，設(shè)到達(dá)地面時(shí)三者速度大小為V2，再設(shè)運(yùn)動(dòng)到到達(dá)地面時(shí)速度大小為，有：，此后物塊還能上升的高度為，可得物塊上升的最大高度為物塊下落距離時(shí)，拉緊細(xì)線，設(shè)此時(shí)物塊速度大小為，有： 此時(shí)由動(dòng)量守恒定律得、三者有大小相等的速度設(shè)為 設(shè)拉緊細(xì)線后下落的最遠(yuǎn)距離為：由以上幾式可得：例題5 開始時(shí)，A、B靜止，設(shè)彈簧壓縮量為x1，有 kx1m1g 掛C并釋放后，C向下運(yùn)動(dòng)，A向上運(yùn)動(dòng)，設(shè)B剛要離地時(shí)彈簧伸長量為x2，有 kx2m2g B不再上升，表示此時(shí)A和C的速度為零，C已降到其最低點(diǎn)。由機(jī)械能守恒，與初始狀態(tài)相比，彈簧性勢能的增加量為Em3g(x1x2)m1g

20、(x1x2) C換成D后，當(dāng)B剛離地時(shí)彈簧勢能的增量與前一次相同，由能量關(guān)系得 由式得 由式得 變式7 解：設(shè)開始時(shí)彈簧的壓縮量xB，則 設(shè)當(dāng)物體A剛剛離開地面時(shí)，彈簧的伸長量為xA，則 當(dāng)物體A剛離開地面時(shí)，物體B上升的距離以及物體C沿斜面下滑的距離均為 由式解得 物體A剛剛離開地面時(shí)，以B為研究對(duì)象，物體B受到重力mg、彈簧的彈力kxA、細(xì)線的拉力T三個(gè)力的作用，設(shè)物體B的加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)B有 對(duì)C有 由、兩式得 當(dāng)B獲得最大速度時(shí)，有 由式聯(lián)立，解得 所以： （3）由于xA=xB，彈簧處于壓縮狀態(tài)和伸長狀態(tài)時(shí)的彈性勢能相等，且物體A剛剛離開地面時(shí)，B、C兩物體的速度相等，

21、設(shè)為vBm，以B、C及彈簧組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，由機(jī)械能守恒定律得： 由、式，解得：變式8 （1）開始平衡時(shí)有： 當(dāng)A剛離開檔板時(shí)：故C下落的最大距離為： 由式可解得h=（2）由能量守恒定律可知：C下落h過程中，C重力勢能的的減少量等于B的電勢能的增量和彈簧彈性勢能的增量、系統(tǒng)動(dòng)能的增量之和當(dāng)C的質(zhì)量為M時(shí)：當(dāng)C的質(zhì)量為2M時(shí)：解得A剛離開P時(shí)B的速度為：例題6 1. 1.25m 2. 12.5J 3. 0,7 )m變式9 （1）行李箱剛滑上傳送帶時(shí)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)行李箱受到的摩擦力為Ff 根據(jù)牛頓第二定律有 Ffmmgma解得 amg2.0 m/s2 設(shè)行李箱速度達(dá)到v3.0 m/s時(shí)的位移為s1v2v022as1 s12.0m 即行李箱在傳動(dòng)帶上剛好能加速達(dá)到傳送帶的速度3.0 m/s 設(shè)摩擦力的沖量為If，