新高考物理二輪專題復習精練專題20 連接體疊加體模型（原卷版）

專題二十、連接體疊加體模型第一部分織網(wǎng)點睛，綱舉目張所謂連接體，是指兩個或兩個以上的物體由輕繩、輕桿、輕彈簧連接而成的系統(tǒng)。所謂疊加體，是指兩個或兩個以上的物體疊加在一起構成的系統(tǒng)。疊加體與連接體的不同之處時疊加體之間除了有彈力作用之外，還可能有摩擦力作用。第二部分實戰(zhàn)訓練，高考真題演練1.（2022高考河北）如圖，輕質定滑輪固定在天花板上，物體SKIPIF1<0和SKIPIF1<0用不可伸長的輕繩相連，懸掛在定滑輪上，質量SKIPIF1<0，SKIPIF1<0時刻將兩物體由靜止釋放，物體SKIPIF1<0的加速度大小為SKIPIF1<0。SKIPIF1<0時刻輕繩突然斷開，物體SKIPIF1<0能夠達到的最高點恰與物體SKIPIF1<0釋放位置處于同一高度，取SKIPIF1<0時刻物體SKIPIF1<0所在水平面為零勢能面，此時物體SKIPIF1<0的機械能為SKIPIF1<0。重力加速度大小為SKIPIF1<0，不計摩擦和空氣阻力，兩物體均可視為質點。下列說法正確的是（）

A.物體SKIPIF1<0和SKIPIF1<0的質量之比為SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0時刻物體SKIPIF1<0的機械能為SKIPIF1<0C.SKIPIF1<0時刻物體SKIPIF1<0重力的功率為SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<0時刻物體SKIPIF1<0的速度大小SKIPIF1<0SKIPIF1<0，2.（2022山東物理）某糧庫使用額定電壓SKIPIF1<0，內(nèi)阻SKIPIF1<0的電動機運糧。如圖所示，配重和電動機連接小車的纜繩均平行于斜坡，裝滿糧食的小車以速度SKIPIF1<0沿斜坡勻速上行，此時電流SKIPIF1<0。關閉電動機后，小車又沿斜坡上行路程L到達卸糧點時，速度恰好為零。卸糧后，給小車一個向下的初速度，小車沿斜坡剛好勻速下行。已知小車質量SKIPIF1<0，車上糧食質量SKIPIF1<0，配重質量SKIPIF1<0，取重力加速度SKIPIF1<0，小車運動時受到的摩擦阻力與車及車上糧食總重力成正比，比例系數(shù)為k，配重始終未接觸地面，不計電動機自身機械摩擦損耗及纜繩質量。求：（1）比例系數(shù)k值；（2）上行路程L值。

3．（2022新高考海南卷）我國的石橋世界聞名，如圖，某橋由六塊形狀完全相同的石塊組成，其中石塊1、6固定，2、5質量相同為m，3、4質量相同為SKIPIF1<0，不計石塊間的摩擦，則SKIPIF1<0為（）A．SKIPIF1<0B．SKIPIF1<0C．1D．24.（2022·全國理綜乙卷·15）如圖，一不可伸長輕繩兩端各連接一質量為m的小球，初始時整個系統(tǒng)靜置于光滑水平桌面上，兩球間的距離等于繩長L。一大小為F的水平恒力作用在輕繩的中點，方向與兩球連線垂直。當兩球運動至二者相距SKIPIF1<0時，它們加速度的大小均為（）

A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<05．（2021高考新課程II卷海南卷）如圖，兩物塊P、Q用跨過光滑輕質定滑輪的輕繩相連，開始時P靜止在水平桌面上．將一個水平向右的推力F作用在P上后，輕繩的張力變?yōu)樵瓉淼囊话耄阎狿、Q兩物塊的質量分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，P與桌面間的動摩擦因數(shù)SKIPIF1<0，重力加速度SKIPIF1<0．則推力F的大小為（）A．SKIPIF1<0B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0D．SKIPIF1<06.（2021新高考湖南卷）“復興號”動車組用多節(jié)車廂提供動力，從而達到提速的目的?？傎|量為SKIPIF1<0的動車組在平直的軌道上行駛。該動車組有四節(jié)動力車廂，每節(jié)車廂發(fā)動機的額定功率均為SKIPIF1<0，若動車組所受的阻力與其速率成正比（SKIPIF1<0，SKIPIF1<0為常量），動車組能達到的最大速度為SKIPIF1<0。下列說法正確的是（）A.動車組在勻加速啟動過程中，牽引力恒定不變B.若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，則動車組從靜止開始做勻加速運動C.若四節(jié)動力車廂輸出的總功率為SKIPIF1<0，則動車組勻速行駛的速度為SKIPIF1<0D.若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，動車組從靜止啟動，經(jīng)過時間SKIPIF1<0達到最大速度SKIPIF1<0，則這一過程中該動車組克服阻力做的功為SKIPIF1<07.（2020高考江蘇物理）中歐班列在歐亞大陸開辟了“生命之路”，為國際抗疫貢獻了中國力量.某運送防疫物資的班列由40節(jié)質量相等的車廂組成，在車頭牽引下，列車沿平直軌道勻加速行駛時，第2節(jié)對第3節(jié)車廂的牽引力為F.若每節(jié)車廂所受摩擦力、空氣阻力均相等，則倒數(shù)第3節(jié)對倒數(shù)第2節(jié)車廂的牽引力為（）A.FB.SKIPIF1<0C.SKIPIF1<0D.SKIPIF1<08．(2020高考全國理綜III卷)如圖，懸掛甲物體的細線拴牢在一不可伸長的輕質細繩上O點處；繩的一端固定在墻上，另一端通過光滑定滑輪與物體乙相連。甲、乙兩物體質量相等。系統(tǒng)平衡時，O點兩側繩與豎直方向的夾角分別為α和β。若α=70°，則β等于A．45° B．35° C．60° D．70°9．（2019海南物理·5）如圖，兩物塊P、Q置于水平地面上，其質量分別為m、2m，兩者之間用水平輕繩連接。兩物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)均為μ，重力加速度大小為g，現(xiàn)對Q施加一水平向右的拉力F，使兩物塊做勻加速直線運動，輕繩的張力大小為A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<010.（2019全國理綜III卷20）如圖（a），物塊和木板疊放在實驗臺上，物塊用一不可伸長的細繩與固定在實驗臺上的力傳感器相連，細繩水平。t=0時，木板開始受到水平外力F的作用，在t=4s時撤去外力。細繩對物塊的拉力f隨時間t變化的關系如圖（b）所示，木板的速度v與時間t的關系如圖（c）所示。木板與實驗臺之間的摩擦可以忽略。重力加速度取g=10m/s2。由題給數(shù)據(jù)可以得出A．木板的質量為1kgB．2s~4s內(nèi)，力F的大小為0.4NC．0~2s內(nèi)，力F的大小保持不變D．物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為0.211．（2019全國理綜I卷19）如圖，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪。一細繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊N。另一端與斜面上的物塊M相連，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動N，直至懸掛N的細繩與豎直方向成45°。已知M始終保持靜止，則在此過程中A．水平拉力的大小可能保持不變B．M所受細繩的拉力大小一定一直增加C．M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D．M所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加12.（16分）（2019高考江蘇卷物理15）如圖所示，質量相等的物塊A和B疊放在水平地面上，左邊緣對齊．A與B、B與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ。先敲擊A，A立即獲得水平向右的初速度，在B上滑動距離L后停下。接著敲擊B，B立即獲得水平向右的初速度，A、B都向右運動，左邊緣再次對齊時恰好相對靜止，此后兩者一起運動至停下．最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g．求：（1）A被敲擊后獲得的初速度大小vA；（2）在左邊緣再次對齊的前、后，B運動加速度的大小aB、aB'；（3）B被敲擊后獲得的初速度大小vB．13.（2018海南高考物理）如圖(a),一長木板靜止于光滑水平桌面上，t=0時，小物塊以速度SKIPIF1<0滑到長木板上，圖(b)為物塊與木板運動的SKIPIF1<0圖像，圖中t1、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0已知。重力加速度大小為g.由此可求得A.木板的長度B.物塊與木板的質量之比C.物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)D.從t=0開始到t1時刻，木板獲得的動能14.（2017全國III卷·25）如圖，兩個滑塊A和B的質量分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，放在靜止于水平地面上的木板的兩端，兩者與木板間的動摩擦因數(shù)均為SKIPIF1<0；木板的質量為SKIPIF1<0，與地面間的動摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0。某時刻A、B兩滑塊開始相向滑動，初速度大小均為SKIPIF1<0。A、B相遇時，A與木板恰好相對靜止。設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取重力加速度大小SKIPIF1<0。求（1）B與木板相對靜止時，木板的速度；（2）A、B開始運動時，兩者之間的距離。15、（2016高考天津理綜物理）我國高鐵技術處于世界領先水平，和諧號動車組是由動車和拖車編組而成，提供動力的車廂叫動車，不提供動力的車廂叫拖車。假設動車組各車廂質量均相等，動車的額定功率都相同，動車組在水平直軌道上運行過程中阻力與車重成正比，某列動車組由8節(jié)車廂組成，其中第1和5節(jié)車廂為動車，其余為拖車，則該動車組A、啟動時乘客受到車廂作用力的方向與車運動的方向相反B、做勻加速運動時，第5、6節(jié)與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3∶2C、進站時從關閉發(fā)動機到停下來滑行的距離與關閉發(fā)動機時的速度成正比D、與改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車的動車組最大速度之比為1∶216.（2015·全國理綜II）下暴雨時，有時會發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質災害。某地有一傾角為θ=37°（sin37°=SKIPIF1<0）的山坡C，上面有一質量為m的石板B，其上下表面與斜坡平行；B上有一碎石堆A（含有大量泥土），A和B均處于靜止狀態(tài)，如圖所示。假設某次暴雨中，A浸透雨水后總質量也為m（可視為質量不變的滑塊），在極短時間內(nèi)，A、B間的動摩擦因數(shù)μ1減小為SKIPIF1<0，B、C間的動摩擦因數(shù)μ2減小為0.5，A、B開始運動，此時刻為計時起點；在第2s末，B的上表面突然變?yōu)楣饣?，?保持不變。已知A開始運動時，A離B下邊緣的距離l=27m，C足夠長，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。取重力加速度大小g=10m/s2。求：（1）在0~2s時間內(nèi)A和B加速度的大小。（2）A在B上總的運動時間。第三部分思路歸納，內(nèi)化方法解決多對象（連接體或疊加體）的方法是：一定對象二畫力，三看狀態(tài)四分析。定對象：明確研究對象，質點、結點、滑輪、單個物體、多個物體還是整體。畫力：在研究對象的幾何中心畫出受力圖。要按照場力（重力、電場力、磁場力）、彈力、摩擦力的順序，防止錯力、多力、漏力。看狀態(tài)：研究對象是處于平衡狀態(tài)、還是加速狀態(tài)、減速狀態(tài)、圓周運動狀態(tài)等。注意運動狀態(tài)改變時，受力往往也會隨之改變。分析：根據(jù)受力和運動狀態(tài)，利用牛頓運動定律及其相關知識列方程分析解答。解答連接體或疊加體的核心方法是整體法和隔離法。對多個物體構成的連接體或疊加體，當整體的運動狀態(tài)相同時，研究整體的運動情況，可把它們作為整體分析受力。若需要知道它們之間的作用力或某個物體所受的力，則需要隔離該物體分析受力，運用牛頓運動定律列方程解答。整體法是指對物理問題中的整個系統(tǒng)或整個過程進行分析、研究的方法。在力學中，就是把幾個物體視為一個整體，作為研究對象，受力分析時，只分析這一整體對象之外的物體對整體的作用力（外力），不考慮整體內(nèi)部之間的相互作用力（內(nèi)力）。整體法的優(yōu)點是：通過整體法分析物理問題，可以弄清系統(tǒng)的整體受力情況和全過程的受力情況，從整體上揭示事物的本質和變體規(guī)律，從而避開了中間環(huán)節(jié)的繁瑣推算，能夠靈活地解決問題。通常在分析外力對系統(tǒng)的作用時，用整體法。隔離法是指對物理問題中的單個物體或單個過程進行分析、研究的方法。在力學中，就是把要分析的物體從相關的物體體系中隔離出來，作為研究對象，只分析該研究對象以外的物體對該對象的作用力，不考慮研究對象對其他物體的作用力。隔離法的優(yōu)點是：容易看清單個物體的受力情況或單個過程的運動情形，問題處理起來比較方便、簡單，便于初學者使用。在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體（或一個物體的各個部分）間的相互作用時用隔離法?！緶剀疤崾尽窟B接體問題還會涉及關聯(lián)速度問題，沿輕繩或輕桿方向的分速度相等。疊加體在豎直方向有加速度時，會發(fā)生超重現(xiàn)象或失重現(xiàn)象。第四部分最新模擬集萃，提升應試能力1.（2023重慶南開中學第一次質檢）如圖所示，斜面傾角為SKIPIF1<0，BC段粗糙且足夠長，其余段光滑，10個質量均為m的小球（可視為質點）放在斜面上，相鄰小球間用長為d的輕質細桿連接，細桿與斜面平行，小球與BC段間的動摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0。若1號小球在B處時，10個小球由靜止一起釋放，已知重力加速度為g，下列說法正確的是（）A.在2號小球進入BC段之前的過程中，2號小球運動的加速度為SKIPIF1<0B.在6號球剛進入BC段時，6號球與7號球間細桿的彈力為SKIPIF1<0C.1號球運動過程中的最大速度為SKIPIF1<0D.10號球不能到達B點2.（2023沈陽120中學摸底考試）如圖所示，光滑半圓形球面固定在水平面上，兩個可視為質點的小球a和b用質量可忽略的剛性細桿相連并靜止在球面內(nèi)，已知細桿長度是半球面半徑的SKIPIF1<0倍，細桿與水平面的夾角SKIPIF1<0?，F(xiàn)給a球上施加外力，使得a、b小球沿球面緩慢移動（O、a、b始終在同一豎直平面內(nèi)），直至小球b到達與球心O點等高處。已知SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，則（）A.a、b的質量之比為5∶4 B.a、b的質量之比為4∶3C.輕桿對a、b的作用力先增大后減小 D.球面對b的作用力逐漸減小3.（2023遼寧省撫順市六校協(xié)作體期中）如圖所示，跨過光滑定滑輪的輕質細繩兩端分別連接物體A、B，物體A放在水平地面上，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)將物體A向左移動到圖中虛線位置后，系統(tǒng)仍然能夠保持平衡，則物體A移動后與移動前相比（??）A.繩中張力變大 B.物體A受到地面的摩擦力變大C.物體A受到地面的支持力變小 D.物體A受到的重力與拉力的合力可能不變4.（2023南昌二中開學質檢）中國目前已系統(tǒng)掌握各種復雜地質及氣候條件下的高鐵建造技術。動車組是指幾節(jié)自帶動力車廂與幾節(jié)不帶動力車廂的編組。復興號CR400AF型城際電力動車組由6節(jié)車廂編組而成，每節(jié)車廂的質量均為SKIPIF1<0，其中第1節(jié)和第4節(jié)車廂帶有動力，牽引電機的額定功率分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0。該動車組以SKIPIF1<0的加速度沿水平直軌道由靜止開始勻加速啟動，當?shù)?節(jié)車廂的牽引