高中物理牛頓第二定律整體與隔離及連接體問(wèn)題習(xí)題doc.doc

整體與隔離bcam1m2【例1】 在粗糙水平面上有一個(gè)三角形木塊a，在它的兩個(gè)粗糙斜面上分別放有質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)木塊b和c，如圖所示，已知m1m2，三木塊均處于靜止，則粗糙地面對(duì)于三角形木塊（） A有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向右B有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向左C有摩擦力作用，但摩擦力的方向不能確定D沒(méi)有摩擦力的作用【解析】由于三物體均靜止，故可將三物體視為一個(gè)物體，它靜止于水平面上，必?zé)o摩擦力作用，故選D【例2】有一個(gè)直角支架 AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB豎直向下，表面光滑，AO上套有小環(huán)P，OB上套有小環(huán) Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸展的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡，如圖。現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來(lái)的平衡狀態(tài)比較，AO桿對(duì)P環(huán)的支持力N和細(xì)繩上的拉力T的變化情況是（ ）AN不變，T變大 BN不變，T變小CN變大，T變大 DN變大，T變小【解析】隔離法：設(shè)PQ與OA的夾角為，對(duì)P有：mgTsin=N對(duì)Q有：Tsin=mg所以 N=2mg， T=mg/sin 故N不變，T變大答案為B整體法：選P、Q整體為研究對(duì)象，在豎直方向上受到的合外力為零，直接可得N=2mg，再選P或Q中任一為研究對(duì)象，受力分析可求出T=mg/sinABF【例3】如圖所示，設(shè)A重10N，B重20N，A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，B與地面的摩擦因數(shù)為0.2問(wèn)：（1）至少對(duì)B向左施多大的力，才能使A、B發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)？（2）若A、B間1=0.4，B與地間2=0.l，則F多大才能產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)？ABFTTfB【解析】（1）設(shè)A、B恰好滑動(dòng)，則B對(duì)地也要恰好滑動(dòng)，選A、B為研究對(duì)象，受力如圖，由平衡條件得：F=fB+2T選A為研究對(duì)象，由平衡條件有ATfAT=fA fA=0.110=1N fB=0.230=6N F=8N。（2）同理F=11N。FABC【例4】將長(zhǎng)方形均勻木塊鋸成如圖所示的三部分，其中B、C兩部分完全對(duì)稱，現(xiàn)將三部分拼在一起放在粗糙水平面上，當(dāng)用與木塊左側(cè)垂直的水平向右力F作用時(shí)，木塊恰能向右勻速運(yùn)動(dòng)，且A與B、A與C均無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，圖中的角及F為已知，求A與B之間的壓力為多少？【解析】以整體為研究對(duì)象，木塊平衡得F=f合fBf1F1又因?yàn)?mA=2mB=2mC 且動(dòng)摩擦因數(shù)相同，所以 fB=F/4再以B為研究對(duì)象，受力如圖所示，因B平衡，所以F1=fBsin 即：F1=Fsin/4【點(diǎn)評(píng)】本題也可以分別對(duì)A、B進(jìn)行隔離研究，其解答過(guò)程相當(dāng)繁雜?！纠?】如圖所示，在兩塊相同的豎直木板間，有質(zhì)量均為m的四塊相同的磚，用兩個(gè)大小均為F的水平力壓木板，使磚靜止不動(dòng)，則左邊木板對(duì)第一塊磚，第二塊磚對(duì)第三塊磚的摩擦力分別為A4mg、2mg B2mg、0 C2mg、mg D4mg、mg【解析】設(shè)左、右木板對(duì)磚摩擦力為f1，第 3塊磚對(duì)第2塊磚摩擦為f2，則對(duì)四塊磚作整體有：2f1=4mg， f1=2mg。對(duì)1、2塊磚平衡有：f1+f2=2mg， f2=0，故B正確?！纠?】如圖所示，兩個(gè)完全相同的重為G的球，兩球與水平地面間的動(dòng)摩擦因市委都是，一根輕繩兩端固接在兩個(gè)球上，在繩的中點(diǎn)施加一個(gè)豎直向上的拉力，當(dāng)繩被拉直后，兩段繩間的夾角為。問(wèn)當(dāng)F至少多大時(shí)，兩球?qū)l(fā)生滑動(dòng)？【解析】首先選用整體法，由平衡條件得F2N=2G 再隔離任一球，由平衡條件得Tsin(/2)=N 2Tcos(/2)=F 聯(lián)立解之。【例7】如圖所示，重為8N的球靜止在與水平面成370角的光滑斜面上，并通過(guò)定滑輪與重4N的物體A相連，光滑擋板與水平而垂直，不計(jì)滑輪的摩擦，繩子的質(zhì)量，求斜面和擋板所受的壓力（sin370=0.6）?！窘馕觥糠謩e隔離物體A、球，并進(jìn)行受力分析，如圖所示：由平衡條件可得： T=4N Tsin370+N2cos370=8 N2sin370=N1+Tcos370得 N1=1N N2=7N?！纠?】如圖所示，光滑的金屬球B放在縱截面為等邊三角形的物體A與堅(jiān)直墻之間，恰好勻速下滑，已知物體A的重力是B重力的6倍，不計(jì)球跟斜面和墻之間的摩擦，問(wèn)：物體A與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是多少？【解析】首先以B為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析如圖由平衡條件可得： N2=mBgcot300 再以A、B為系統(tǒng)為研究對(duì)象受力分析如圖。由平衡條件得：N2=f， f=(mA+mB)g 解得 =3/7【例9】如圖所示，兩木塊的質(zhì)量分別為m1和m2，兩輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)分別為k1和k2，上面木塊壓在上面的彈簧上（但不拴接），整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)現(xiàn)緩慢向上提上面的木塊，直到它剛離開(kāi)上面彈簧。在這過(guò)程中下面木塊移動(dòng)的距離為【分析】本題主要是胡克定律的應(yīng)用，同時(shí)要求考生能形成正確的物理圖景，合理選擇研究對(duì)象，并能進(jìn)行正確的受力分析。求彈簧2原來(lái)的壓縮量時(shí)，應(yīng)把m1、m2看做一個(gè)整體，2的壓縮量x1=(m1+m2)g/k2。m1脫離彈簧后，把m2作為對(duì)象，2的壓縮量x2=m2g/k2。d=x1-x2=m1g/k2。答案為C。FABC【例11】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(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則水平推力的大小應(yīng)為F_。要求出a【解析】以F1表示繞過(guò)滑輪的繩子的張力，為使三物體間無(wú)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(wú)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）gABv【例12】如圖，底座A上裝有一根直立豎桿，其總質(zhì)量為M，桿上套有質(zhì)量為m的環(huán)B，它與桿有摩擦。當(dāng)環(huán)從底座以初速向上飛起時(shí)（底座保持靜止），環(huán)的加速度為a，求環(huán)在升起的過(guò)程中，底座對(duì)水平面的壓力分別是多大？【解析】采用隔離法：選環(huán)為研究對(duì)象，則 f+mg=ma (1)選底座為研究對(duì)象，有F+f-Mg=0 (2)又f=f (3)(M+m)gFA B聯(lián)立（1）（2）（3）解得：F=Mg-m(a-g)采用整體法：選A、B整體為研究對(duì)象，其受力如圖，A的加速度為a，向下；B的加速度為0選向下為正方向，有：(M+m)g-F=ma 解之：F=Mg-m(a-g)MAmBC【例13】如圖，質(zhì)量M=10kg的木楔ABC靜置于粗糙水平地面上，與地面動(dòng)摩擦因數(shù)=0.02在木楔的傾角為300的斜面上，有一質(zhì)量為m=1.0kg的物塊由靜止開(kāi)始沿斜面下滑。當(dāng)滑行路程s=1.4m時(shí)，其速度v=1.4m/s。在這個(gè)過(guò)程中木楔沒(méi)有動(dòng)。求地面對(duì)木楔的摩擦力的大小和方向。（重力加速度g=10m/s2）f1mmgF1【解析】由勻加速運(yùn)動(dòng)的公式v2=vo2+2as，得物塊沿斜面下滑的加速度為m/s2 (1)由于=5m/s2，可知物塊受到摩擦力作用。分析物塊受力，它受三個(gè)力，如圖對(duì)于沿斜面的方向和垂直于斜面的方向，由牛頓定律，有MgAf2BCF2f1F1 （2） (3) 分析木楔受力，它受五個(gè)力作用，如圖對(duì)于水平方向，由牛頓定律，有 (4)由此可解的地面對(duì)木楔的摩擦力NMAmBC(M+m)gFfaasinacos此力方向與圖中所設(shè)的一致（由C指向B的方向）上面是用隔離法解得，下面我們用整體法求解（1）式同上。選M、m組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，系統(tǒng)受到的外力如圖將加速度a分解為水平的acos和豎直的asin，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)用牛頓定律（M加速度為0），有水平方向：N“-”表示方向與圖示方向相反豎直方向：可解出地面對(duì)M的支持力。ABF【例14】如圖所示，木塊A、B質(zhì)量分別為m、M，用一輕繩連接，在水平力F的作用下沿光滑水平面加速運(yùn)動(dòng)，求A、B間輕繩的張力T?！痉治觥緼、B有相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可以以整體為研究對(duì)象。求A、B間作用力可以A為研究對(duì)象。對(duì)整體 F=（M+m）a 對(duì)木塊A T=ma【點(diǎn)評(píng)】當(dāng)處理兩個(gè)或兩個(gè)以上物體的情況時(shí)可以取整體為研究對(duì)象，也可以以個(gè)體為研究對(duì)象，特別是在系統(tǒng)有相同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)F12345【例15】如圖所示，五個(gè)木塊并排放在水平地面上，它們的質(zhì)量相同，與地面的摩擦不計(jì)。當(dāng)用力F推第一塊使它們共同加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，第2塊對(duì)第3塊的推力為_(kāi)。【解析】五個(gè)木塊具有相同的加速度，可以把它們當(dāng)作一個(gè)整體。這個(gè)整體在水平方向受到的合外力為F，則F=5ma所以。要求第2塊對(duì)第3塊的作用力F23，要在2于3之間隔離開(kāi)。把3、4、5當(dāng)成一個(gè)小整體，可得這一小整體在水平方向只受2對(duì)3的推力F23，則。MFm【例16】如圖所示，物體M、m緊靠著置于摩擦系數(shù)為的斜面上，斜面的傾角為，現(xiàn)施加一水平力F作用于M，M、m共同向上作加速運(yùn)動(dòng)，求它們之間相互作用力的大小。f1F(M+m)gxyF1a【解析】?jī)蓚€(gè)物體具有相同的沿斜面向上的加速度，可以把它們當(dāng)成一個(gè)整體（看作一個(gè)質(zhì)點(diǎn)），其受力如圖所示，建立坐標(biāo)系，則： (1) （2）且： （3）f2FmgxyF2a要求兩物體間的相互作用力，應(yīng)把兩物體隔離開(kāi)對(duì)m受力如圖所示，則 (4) （5）且： （6）聯(lián)立以上方程組，解之：。整體法與隔離法的應(yīng)用2如圖所示，物體a、b和c疊放在水平桌面上，水平力Fb=5N、Fc=10N分別作用于物體b和c上，a和b及c均仍保持靜止，以f1、f2、f3分別表示a與b、b與c、c與桌面的靜摩擦力的大小，則 （ C ）A. f1=5N,f2=0，f3=5NB. f1=5N,f2=5N，f3=0C. f1=0,f2=5N，f3=5ND. f1=0,f2=10N，f3=5N3.如圖所示，人通過(guò)定滑輪用繩拉住平臺(tái)處于靜止?fàn)顟B(tài)，人重G1=600N，平臺(tái)重G2=200N，則人對(duì)繩的拉力為 N，對(duì)平臺(tái)的壓力為 N。 400 2005如圖，一固定斜面上兩個(gè)質(zhì)量相同的小物塊A和B緊挨著勻速下滑，A與B的接觸面光滑。已知A與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是B與斜面之間動(dòng)摩擦因數(shù)的2倍，斜面傾角為。B與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是（ A ） AtanBcot Ctan Dcot6.如圖所示，物體A 靠在傾斜的墻面上，在與墻面和B垂直的力F作用下，A、B保持靜止，試分析A、B兩個(gè)物體的受力個(gè)數(shù)。B物體共受四個(gè)力作用。 A物體共受五個(gè)力作用。 PFQF7如圖:位于水平桌面上的物塊P，由跨過(guò)定滑輪的輕繩與物塊Q相連，從滑輪到P到Q的兩段繩都是水平的已知Q與P之間以及P與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)都是，兩物塊的質(zhì)量都是m，滑輪的質(zhì)量、滑輪軸上的摩擦都不計(jì)若用一水平向右的力F拉P使它做勻速運(yùn)動(dòng)，則F的大小為多少？解：對(duì)繩的拉力為T，PQ之間摩擦力為f1，P與地面之間摩擦力為f2對(duì)Q進(jìn)行受力分析: f1mgTf 對(duì)P進(jìn)行受力分析f22mgFT+ f1+ f2聯(lián)立得F4mg.8. 如圖所示，有半徑均為r，重均為G的兩個(gè)光滑小球，放在圓柱形圓筒內(nèi)，圓筒的半徑為R，且R2r，求兩球之間的壓力及圓筒底部所受的壓力。 1.重力都是G的A，B兩條形磁鐵，按圖示方向疊放在水平木板C上，靜止時(shí)B對(duì)A的彈力為F1，C對(duì)B的彈力為F2，則 （ D ）A.F1=G， F2=2G B. F1G， F22GC. F1G， F22G D. F1G， F2=2G2.斜面傾角 =30，物體A的重力GA=2N，物體B的重力GB=3N，各接觸面均粗糙，兩物體無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，一起勻速下滑，試求下圖中甲、乙兩種情況下，它們所受的彈力和摩擦力的大小。 甲：FB面=4.3N FAB=2N fAB=0甲：FB面=4.3N FAB= fAB=1N3.如圖甲所示，平板重300N，滑輪重不計(jì)，要使整個(gè)裝置靜止，則P物重力的最小值是（ D ）A.300N B.200N C.150N D.100N4如圖所示，兩個(gè)等大的水平力F分別作用在物體B、C上。物體A、B、C都處于靜止?fàn)顟B(tài)。各接觸面與水平地面平行。物體A、C間的摩擦力大小為f1，物體B、C間的摩擦力大小為f2，物體C與地面間的摩擦力大小為f3，則（ B ）A BC DmFM5如圖，質(zhì)量為M的楔形物塊靜置在水平地面上，其斜面的傾角為斜面上有一質(zhì)量為m的小物塊，小物塊與斜面之間存在摩擦用恒力F沿斜面向上拉小物塊，使之勻速上滑在小物塊運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，楔形物塊始終保持靜止地面對(duì)楔形物塊的支持力為（ D ）A（Mm）g B（Mm）gFC（Mm）gFsin D（Mm）gFsin6.有一直角支架AOB，AO水平放置，OB豎直向下，表面光滑，AO上套有小環(huán)P，OB上套有小環(huán)Q。兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡，如圖所示?，F(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來(lái)的平衡狀態(tài)比較，AO桿對(duì)P環(huán)的支持力N和細(xì)繩上的拉力T的變化情況是（ B ）A.N不變，T變大 B.N不變，T變小C.N變大，T變大 C.N變大，T變小連接體問(wèn)題 BAFm1m2例1.兩個(gè)物體A和B，質(zhì)量分別為m1和m2，互相接觸放在光滑水平面上，如圖所示，對(duì)物體A施以水平的推力F，則物體A對(duì)物體B的作用力等于（）A.B.C.FD.例2.如圖所示，質(zhì)量為M的木板可沿傾角為的光滑斜面下滑，木板上站著一個(gè)質(zhì)量為m的人，問(wèn)（1）為了保持木板與斜面相對(duì)靜止，計(jì)算人運(yùn)動(dòng)的加速度？（2）為了保持人與斜面相對(duì)靜止，木板運(yùn)動(dòng)的加速度是多少？【針對(duì)訓(xùn)練】FBA1.如圖光滑水平面上物塊A和B以輕彈簧相連接。在水平拉力F作用下以加速度a作直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)A和B的質(zhì)量分別為mA和mB，當(dāng)突然撤去外力F時(shí)，A和B的加速度分別為（）A.0、0B.a、0VC.、D.a、A2.如圖A、B、C為三個(gè)完全相同的物體，當(dāng)水平力F作用FB于B上，三物體可一起勻速運(yùn)動(dòng)。撤去力F后，三物體仍可一C起向前運(yùn)動(dòng)，設(shè)此時(shí)A、B間作用力為f1，B、C間作用力為f2，則f1和f2的大小為（）aA.f1f20B.f10，f2FC.f1，f2D.f1F，f203.如圖所示，在前進(jìn)的車廂的豎直后壁上放一個(gè)物體，物體與壁間的靜摩擦因數(shù)0.8，要使物體不致下滑，車廂至少應(yīng)以多大的加速度前進(jìn)？（g10m/s2）F4.如圖所示，箱子的質(zhì)量M5.0kg，與水平地面的動(dòng)摩擦因數(shù)0.22。在箱子頂板處系一細(xì)線，懸掛一個(gè)質(zhì)量m1.0kg的小球，箱子受到水平恒力F的作用，使小球的懸線偏離豎直方向30角，則F應(yīng)為多少？（g10m/s2）BA【能力訓(xùn)練】1.如圖所示，質(zhì)量分別為M、m的滑塊A、B疊放在固定的、傾角為的斜面上，A與斜面間、A與B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為1，2，當(dāng)A、B從靜止開(kāi)始以相同的加速度下滑時(shí)，B受到摩擦力（）A.等于零B.方向平行于斜面向上C.大小為1mgcosD.大小為2mgcosmM2.如圖所示，質(zhì)量為M的框架放在水平地面上，一輕彈簧上端固定在框架上，下端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球。小球上下振動(dòng)時(shí)，框架始終沒(méi)有跳起，當(dāng)框架對(duì)地面壓力為零瞬間，小球的加速度大小為（）A.gB.C.0D.ABCTaTb3.如圖，用力F拉A、B、C三個(gè)物體在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)在中間的B物體上加一個(gè)小物體，它和中間的物體一起運(yùn)動(dòng)，且原拉力F不變，那么加上物體以后，兩段繩中的拉力Fa和Fb的變化情況是（）A.Ta增大B.Tb增大MmC.Ta變小D.Tb不變4.如圖所示為雜技“頂竿”表演，一人站在地上，肩上扛一質(zhì)量為M的豎直竹竿，當(dāng)竿上一質(zhì)量為m的人以加速度a加速下滑時(shí)，竿對(duì)“底人”的壓力大小為（）A.（M+m）gB.（M+m）gmaC.（M+m）g+maD.（Mm）gF5.如圖，在豎直立在水平面的輕彈簧上面固定一塊質(zhì)量不計(jì)的薄板，將薄板上放一重物，并用手將重物往下壓，然后突然將手撤去，重物即被彈射出去，則在彈射過(guò)程中，（即重物與彈簧脫離之前），重物的運(yùn)動(dòng)情況是（）A.一直加速B.先減速，后加速ABCC.先加速、后減速D.勻加速6.如圖所示，木塊A和B用一輕彈簧相連，豎直放在木塊C上，三者靜置于地面，它們的質(zhì)量之比是1:2:3，設(shè)所有接觸面都光滑，當(dāng)沿水平方向抽出木塊C的瞬時(shí)，A和B的加速度分別是aA= ，aB=。aPA457.如圖所示，一細(xì)線的一端固定于傾角為45的光滑楔形滑塊A的頂端P處，細(xì)線的另一端拴一質(zhì)量為m的小球。當(dāng)滑塊至少以加速度a向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球?qū)瑝K的壓力等于零。當(dāng)滑塊以a2g的加速度向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，線的拉力大小F。8.如圖所示，質(zhì)量分別為m和2m的兩物體A、B疊放在一起，放在光滑的水平地面上，已知A、B間的最大摩擦力為A物體重力的倍，若用水平力分別作用在A或B上，使A、B保持相對(duì)靜止做加速運(yùn)動(dòng)，則作用于A、B上的最大拉力FA與FB之比為多少？ABFM9.如圖所示，質(zhì)量為80kg的物體放在安裝在小車上的水平磅稱上，小車沿斜面無(wú)摩擦地向下運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)觀察到物體在磅秤上讀數(shù)只有600N，則斜面的傾角為多少？物體對(duì)磅秤的靜摩擦力為多少？參考答案例1.分析：物體A和B加速度相同，求它們之間的相互作用力，采取先整體后隔離的方法，先求出它們共同的加速度，然后再選取A或B為研究對(duì)象，求出它們之間的相互作用力。解：對(duì)A、B整體分析，則F（m1+m2）a所以求A、B間彈力FN時(shí)以B為研究對(duì)象，則答案：B說(shuō)明：求A、B間彈力FN時(shí)，也可以以A為研究對(duì)象則：FFNm1aFFN故FN對(duì)A、B整體分析F（m1+m2）g=（m1+m2）a再以B為研究對(duì)象有FNm2gm2aFNm2gm2，再取m2研究，由牛頓第二定律得FNm2gsinm2gcosm2a整理得例2.解（1）為了使木板與斜面保持相對(duì)靜止，必須滿足木板在斜面上的合力為零，所以人施于木板的摩擦力F應(yīng)沿斜面向上，故人應(yīng)加速下跑?，F(xiàn)分別對(duì)人和木板應(yīng)用牛頓第二定律得