高中物理:第四章牛顿运动定律1巧用整体法和隔离法处理连接体的问题练*新人教版必修1820276(含答案).doc

发布于:2021-07-19 01:38:27

巧用整体法和隔离法处理连接体的问题
(答题时间:30 分钟) 1. 车厢里悬挂着两个质量不同的小球,上面的球比下面的 球质量大,当车厢向右做匀加速运动(空气阻力不计)时,下列 各图中正确的是( )
2. 如图所示,车内绳 AB 与绳 BC 拴住一小球,BC 水*, 车由原来的静止状态变为向右加速直线运动,小球仍处于图中所 示的位置,则( )
A. AB 绳、BC 绳拉力都变大

B. AB 绳拉力变大,BC 绳拉力变小 C. AB 绳拉力变大,BC 绳拉力不变 D. AB 绳拉力不变,BC 绳拉力变大 3.(多选)如图所示,A、B 两物体靠在一起静止放在光滑 水*面上,质量分别为 mA=1 kg,mB=4 kg,从 t=0 开始用水* 力 FA 推 A,用水*力 FB 拉 B,FA 和 FB 随时间变化的规律是 FA =10-t(N),FB=5+t(N),从 t=0 到 A、B 脱离的过程中, 有( )
A. 所用时间为 2.5 s B. A 物体位移 73.5 m C. A 的末速度为 21 m/s D. A 的末速度为 7.5 m/s 4. 如图所示,带支架的*板小车沿水*面向左做直线运动, 小球 A 用细线悬挂于支架前端,质量为 m 的物块 B 始终相对于

小车静止地摆放在右端,B 与小车*板间的动摩擦因数为μ=0.5。 若某时刻观察到细线偏离竖直方向 30°角,则此时物块 B 受摩 擦力大小和方向为( )

A. 1 mg,水*向左
2

B. 1 mg,水*向右
2

C. 3 mg,水*向右
3


D. 3 mg,水*向
3

5.(潍坊模拟)如图甲所示,在粗糙的水*面上,质量分别

为 m 和 M(m∶M=1∶2)的物块 A、B 用轻弹簧相连,两物块

与水*面间的动摩擦因数相同。当用水*力 F 作用于 B 上且两物

块共同向右加速运动时,弹簧的伸长量为 x1。当用同样大小的力 F 竖直加速提升两物块时(如图乙所示),弹簧的伸长量为 x2, 则 x1∶x2 等于( )

A. 1∶1

B. 1∶2

C. 2∶1

D. 2∶3

6. 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,竿上有一质量为 m 的人可以看成质点,

当此人沿着竖直竿以加速度 a 加速下滑时,竿对地面上的人的压

力大小为( )

A. (M+m)g-ma

B. (M+m)g+ma

C. (M+m)g

D. (M-m)g

7. 如图所示,在光滑水*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,各物块均静止,现在两物块上各

作用一水*恒力 F1、F2,当物块和木板分离时,两木板的速度分 别为 v1 和 v2,物块和木板间的动摩擦因数相同,下列说法中正确 的是( )
A. 若 F1=F2,M1>M2,则 v1>v2 B. 若 F1=F2,M1<M2,则 v1>v2 C. 若 F1>F2,M1=M2,则 v1>v2 D. 若 F1<F2,M1=M2,则 v1>v2 8. 静止在水*面上的 A、B 两个物体通过一根拉直的轻绳相 连,如图所示,轻绳长 L=1 m,承受的最大拉力为 8 N,A 的质 量 m1=2 kg,B 的质量 m2=8 kg,A、B 与水*面间的动摩擦因 数μ=0.2,现用一逐渐增大的水*力 F 作用在 B 上,使 A、B 向 右运动,当 F 增大到某一值时,轻绳刚好被拉断(取 g=10 m/s2)。
(1)求绳刚被拉断时 F 的大小;

(2)若绳刚被拉断时,A、B 的速度为 2 m/s,保持此时的 F 大小不变,当 A 的速度恰好减小为 0 时,A、B 间的距离为多 少?
9. 如图所示,质量为 m 的物块放在倾角为? 的斜面上,斜面 体的质量为 M,斜面与物块无摩擦,地面光滑,现对斜面施加一 个水*推力 F,要使物块相对斜面静止,力 F 应为多大?
10. 如图所示,在水*地面上有 A、B 两个物体,质量分别 为 mA=3.0 kg 和 mB=2.0 kg,它们与地面间的动摩擦因数均为μ =0.10,在 A、B 之间有一原长 l=15 cm、劲度系数 k=500N/m 的轻质弹簧将它们连接。现分别用两个方向相反的水*恒力 F1、 F2 同时作用在 A、B 两物体上,已知 F1=20 N,F2=10 N,取 g =10 m/s2。当物体运动达到稳定时,求:

(1)A 和 B 共同运动的加速度; (2)A、B 之间的距离(A 和 B 均可视为质点)。

1. B 解析:先整体分析两个小球,受力情况如下:
F拉 α
2mg
两小球的加速度 a=gtanα。 隔离分析末端小球,受力情况如下:
小球的加速度 a'=a=gtanβ。 故两断绳子与竖直方向的夹角α=β,所以绳子的状态如图 B 所示。 2. D 解析:车加速时,小球受力如图所示,由牛顿第二定 律得

水*方向 FT2 - FT1 sinθ=ma

竖直方向 FT1 cosθ-G=0

由以上两式得

FT1



G c os?

,FT2



FT1

sinθ+ma,故 FT1

不变,FT2



大,选项 D 正确。

3. BC 解析:在未脱离的过程中,整体受力向右,且大小

恒定为 FA+FB=15 N,mA+mB=5 kg,则匀加速运动的加速度为 3 m/s2,脱离时满足 A、B 加速度相同,且弹力为零,故 FA = FB ,
mA mB
结合已知条件解得 t=7 s,A 错误;运动位移为 1 ×3×72 m=73.5
2
m,B 对;脱离时速度为 3×7 m/s=21 m/s,C 正确,D 错误。

4. C 解析:A、B 相对于小车静止,小球 A 与物块 B 具有

相同的加速度。对小球 A,根据牛顿第二定律有 mgtanθ=ma,

小车对 B 的摩擦力 f=μmg=ma,方向水*向右,则 f=mgtan θ

= 3 mg,C 正确。
3

5. A 解析:水*放置时,F-μ(m+M)g=(M+m)a1,

kx1-μmg=ma1,可得

x1=

mF (M ? m)k

;竖直放置时:F-(m+M)

g=(M+m)a2,kx2-mg=ma2,解得

x2=

mF (M ? m)k

,故

x1∶x2

=1∶1,A 正确。

6. A 解析:以竿和竿上的人为研究对象,根据牛顿第二定

律有(M+m)g-FN=ma,可得地面上的人对竿的支持力 FN= (M+m)g-ma,根据牛顿第三定律可知,竿对地面上的人的

压力大小也为(M+m)g-ma,选项 A 正确。

7. BD 解析:两物块与木板之间的摩擦力 f 是相同的,若

F1=F2,两物块受到的合力是相等的,加速度也是相等的,若 M1>M2,M1 木板的加速度小,上面的物块与 M1 先分离,M2 木板 的加速度大,故其上的物块加速时间更长一些,所以 v1<v2;同 理,M1<M2 时,v1>v2,选项 A 错误,选项 B 正确。若 M1=M2, 则两个木板的加速度 a 是相同的,若 F1>F2,则 M1 木板上的物块

加速度大,在 M1 上运动的时间短,则 M1 加速的时间较短,末速 度 v1<v2;同理,若 F1<F2,则 v1>v2,选项 C 错误,选项 D 正确。
8. 解:(1)设绳刚要被拉断时产生的拉力为 FT,根据牛顿 第二定律,对 A 物体有

FT-μm1g=m1a 代入数值得 a=2 m/s2

对 A、B 整体有

F-μ(m1+m2)g=(m1+m2)a 代入数值得 F=40 N

(2)设绳断后,A 的加速度大小为 a1,B 的加速度大小为

a2,则

a1=

?m1 g m1

=2

m/s2

a2=

F

? ?m2 g m2

=3

m/s2

A 停下来的时间为 t= v =1 s
a1

A

的位移为

x1=

v2 2a1

=1

m

B

的位移为

x2=vt+

1 2

a2t2=3.5

m

A 刚静止时,A、B 间距离为Δx=x2+L-x1=3.5 m

9 解:两物体无相对滑动,说明两物体加速度相同,方向水

*。对于物块 m,受两个力作用,其合力水*向左。先选取物块

m 为研究对象,求出它的加速度,它的加速度就是整体加速度,

再根据 F=(M+m)a 求出推力 F,步骤如下:

先选择物块为研究对象,受两个力,重力 mg、支持力 FN, 且两力合力方向水*,如图所示,由图可得:

mg tan? ? ma , a ? g tan?

再选整体为研究对象,根据牛顿第二定律 F ? (M ? m)a ? (M ? m)g tan? 。
10. 解:(1)A、B 组成的系统在运动过程中所受摩擦力为 Ff=μ(mA+mB)g=5.0 N

设运动达到稳定时系统的加速度为 a 根据牛顿第二定律有 F1-F2-Ff=(mA+mB)a,解得 a=1.0 m/s2。 (2)以 A 为研究对象,运动过程中所受摩擦力 FfA=μmAg =3.0N 设运动达到稳定时所受弹簧的弹力为 FT 根据牛顿第二定律有 F1-FfA-FT=mAa 解得 FT=14N 所以弹簧的伸长量Δx= FT =2.8cm
k
因此运动达到稳定时 A、B 之间的距离为 x=l+Δx=17.8cm。


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