高一物理必修一--连接体问题

--1--连接体问题班级姓名学号日期重点内容1．注意对象选择，整体法还是隔离法2．临界条件A组基础达标1．木块A和B置于光滑的水平面上它们的质量分别为mA和mB。如图所示当水平力F作用于左端A上，两物体一起加速运动时，AB间的作用力大小为N1。当同样大小的力F水平作用于右端B上，两物体一起加速运动时，AB间作用力大小为N2，则（）A．两次物体运动的加速度大小相等B．N1+N2FC．N1+N2=FD．N1:N2=mA:mB2．物块A放在斜面体的斜面上，和斜面体一起向右做加速运动，如图所示。若物块与斜面体保持相对静止，物块A受到斜面对它的支持力和摩擦力的合力的方向可能是（）A.向右斜上方B.水平向右C.向右斜下方D.上述三种方向都不可能3．水平面上有两个物体a和b，它们之间用轻绳连接，它们与水平面之间的动摩擦因数相同。在水平恒力F的作用下，a和b在水平面上作匀速直线运动，如图所示。如果在运动中绳突然断了，那么a、b的运动情况可能是（）A．a作匀加速直线运动，b作匀减速直线运动B．a作匀加速直线运动，b处于静止C．a作匀速直线运动，b作匀减速直线运动D．a作匀速直线运动，b作匀速直线运动4．小车在水平面上向左作直线运动，车厢内用OA、OB两细线系住小球。球的质量m=4kg。线OA与竖直方向成=37角。如图所示。g=10m/s2，求：（1）小车以5米/秒的速度作匀速直线运动，求OA、OB两绳的张力？（2）当小车改作匀减速直线运动，并在12.5米距离内速度降为零的过程中，OA、OB两绳张力各多大？（3）小车如何运动时，可使OB绳所受拉力开始为零？Aa--2--4．答案：5．如图所示，质量均为M的两个木块A、B在水平力F的作用下，一起沿光滑的水平面运动，A与B的接触面光滑，且与水平面的夹角为600，求使A与B一起运动时的水平力F的范围。5.答案：当水平推力F很小时，A与B一起做匀加速运动，当F较大时，B对A的弹力FN竖直向上的分力等于A的重力时，地面对A的支持力FNA为零，此后，物体A将会相对B滑动。显而易见，本题的临界条件是水平力F为某一值时，恰好使A沿A与B的接触面向上滑动，即物体A对地面的压力恰好为零，受力分析如图。对整体有：MaF2；隔离A，有：0NAF，MaFFN60sin，060cosMgFN。解得：MgF32所以F的范围是0≤F≤23MgB组拓展提高6．如图，m和M保持相对静止，一起沿倾角为θ的光滑斜面下滑，则M和m间的摩擦力大小是多少？6.答案:因为m和M保持相对静止，所以可以将（m＋M）整体视为研究对象。受力，如图a，受重力（M十m）g、支持力N′如图建立坐标，根据牛顿第二定律列方程：x：(M+m)gsinθ=(M+m)a①解得：a=gsinθ沿斜面向下。因为要求m和M间的相互作用力，再以m为研究对象，受力如图b。根据牛顿第二定律列方程MgFAFNFxFy60°BF60OA--3--因为m，M的加速度是沿斜面方向。需将其分解为水平方向和竖直方向如图c。由式②，③，④，⑤解得：f=mgsinθ·cosθ方向沿水平方向m受向左的摩擦力，M受向右的摩擦力。7．如图质量为M，倾角为α的楔形物A放在水平地面上。质量为m的B物体从楔形物的光滑斜面上由静止释放，在B物体加速下滑过程中，A物体保持静止。地面受到的压力多大？A受到的摩擦力多大？方向如何？7.答案:分别以A，B物体为研究对象。A，B物体受力分别如图a，b。根据牛顿第二定律列运动方程，A物体静止，加速度为零。x：Nlsinα-f=0①y：N-Mg-Nlcosα=0②B物体下滑的加速度为a，x：mgsinα=ma③y：Nl-mgcosα=0④由式①，②，③，④解得N=Mg＋mgcos2α根据牛顿第三定律地面受到的压力为Mg十mgcos2αf=mgsinαcosα，方向向左--4--8．如图所示，质量为M的滑块与倾角为θ的斜面间的动摩擦因数为μ.滑块上安装一支架，在支架的O点处，用细线悬挂一质量为m的小球.当滑块匀加速下滑时，小球与滑块相对静止，则细线的方向将如何？8．答案：要求细线的方向，就是要求细线拉力的方向，所以这还是一个求力的问题。可以用牛顿第二定律先以整体以求加速度a（因a相同），再用隔离法求拉力（方向）解：以整体为研究对象，受力情况发图a所示，根据牛顿第二定律有：（M+m）gsinθ－f=（M+m）a，N－（M+m）gcosθ=0而f=μN，故可解得a=g（sinθ－μcosθ）再以球为研究对象，受务情况如图b表示，取x、y轴分别为水平、竖直方向（注意这里与前面不同，主要是为了求a方便）.由于加速度a与x轴间的夹角为θ，根据牛顿第二定律有：Tsinα=macosθ，mg－Tcosα=masinθ由此得：tanα=sincosaga=tan1tan.为了对此解有个直观的认识，不妨以几个特殊μ值代入（1）μ=0，α=θ，绳子正好与斜面垂直；（2）μ=tanθ，α=00，此时物体匀速下滑，加速度为0，绳子自然下垂；（3）μ＜tanθ，则α＜θ，物体加速下滑。--5--9．如图所示，质量分别为15kg和5kg的长方形物体A和B静止叠放在水平桌面上.A与桌面以及A、B间动摩擦因数分别为μ1=0.1和μ2=0.6，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。问：（1）水平作用力F作用在B上至少多大时，A、B之间能发生相对滑动？（2）当F=30N或40N时，A、B加速度分别各为多少？9.答案：AB相对滑动的条件是：A、B之间的摩擦力达到最大静摩擦力，且加速度达到A可能的最大加速度a0，所以应先求出a0解：（1）以A为对象，它在水平方向受力如图（a）所示，所以有mAa0=μ2mBg－μ1（mA+mB）ga0=ABABmmmm)(12g=15201.056.0×10m/s2=32m/s2再以B为对象，它在水平方向受力如图（b）所示，加速度也为a0，所以有F－F2=mBa0F=f2+mBa0=0.6×5×10N+5×32N=33.3N即当F达到33.3N时，A、B间已达到最大静摩擦力.若F再增加，B加速度增大而A的加速度已无法增大，即发生相对滑动，因此，F至少应大于33.3N（2）当F=30N，据上面分析可知不会发生相对滑动，故可用整体法求出共同加速度aA=aB=BAmmfF1=51510)515(1.030m/s2=0.5m/s2还可以进一步求得A、B间的静摩擦力为27.5N（同学们不妨一试）当F=40N时，A、B相对滑动，所以必须用隔离法分别求aA、aB，其实aA不必另求，aA=a0=32m/s2.以B为对象可求得：aB=BmfF2=53040m/s2=2m/s2F