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精准备考(第23期)——牛顿定律中的连接体问题-2023届高考真题分类整合与培优强基试题精选

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精准备考(第23期)——牛顿定律中的连接体问题-2023届高考真题分类整合与培优强基试题精选试卷第=page11页,共=sectionpages33页试卷第=page11页,共=sectionpages11页学科网(北京)股份有限公司学科网(北京)股份有限公司学科网(北京)股份有限公司精准备考(第23期)——牛顿定律中的连接体问题真题精选(高考必备)1.(2021·海南·高考真题)如图,两物块P、Q用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连,开始时P静止在水平桌面上。将一个水平向右的推力F作用在P上后,轻绳的张力变为原来的一半。已知P、Q两物块的质量分别为、,P与桌面间的动摩擦因数...
精准备考(第23期)——牛顿定律中的连接体问题-2023届高考真题分类整合与培优强基试题精选
试卷第=page11页,共=sectionpages33页试卷第=page11页,共=sectionpages11页学科网(北京)股份有限公司学科网(北京)股份有限公司学科网(北京)股份有限公司精准备考(第23期)——牛顿定律中的连接体问真题精选(高考必备)1.(2021·海南·高考真题)如图,两物块P、Q用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连,开始时P静止在水平桌面上。将一个水平向右的推力F作用在P上后,轻绳的张力变为原来的一半。已知P、Q两物块的质量分别为、,P与桌面间的动摩擦因数,重力加速度。则推力F的大小为(  )A.B.C.D.2.(2017·海南·高考真题)如图,水平地面上有三个靠在一起的物块P、Q和R,质量分别为m、2m和3m,物块与地面间的动摩擦因数都为μ。用大小为F的水平外力推动物块P,设R和Q之间相互作用力与Q与P之间相互作用力大小之比为k。下列判断正确的是()A.若μ≠0,则k=B.若μ≠0,k=C.若μ=0,则D.若μ=0,则3.(2019·海南·高考真题)如图,两物块P、Q置于水平地面上,其质量分别为m、2m,两者之间用水平轻绳连接。两物块与地面之间的动摩擦因数均为,重力加速度大小为g,现对Q施加一水平向右的拉力F,使两物块做匀加速直线运动,轻绳的张力大小为(  )A.B.C.D.4.(2011·天津·高考真题)如图所示,A、B两物块叠放在一起,在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动,运动过程中B受到的摩擦力A.方向向左,大小不变B.方向向左,逐渐减小C.方向向右,大小不变D.方向向右,逐渐减小5.(2011·福建·高考真题)如图,一不可伸长的轻质细绳跨过滑轮后,两端分别悬挂质量为m1和m2的物体A和B,若滑轮有一定大小,质量为m且分布均匀,滑轮转动时与绳之间无相对滑动,不计滑轮与轴之间的摩擦.设细绳对A和B的拉力大小分别为T1和T2,已知下列四个关于T1的达式中有一个是正确的,请你根据所学的物理知识,通过一定的,判断正确的表达式是()A.B.C.D.6.(2014·全国·高考真题)如图,用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上,系统处于平衡状态.现使小车从静止开始向左加速,加速度从零开始逐渐增大到某一值,然后保持此值,小球稳定的偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内).与稳定在竖直位置时相比,小球高度A.一定升高B.一定降低C.保持不变D.升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定7.(2007·江苏·高考真题)如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块,其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连,木块间的最大静摩擦力是μmg。现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块,使四个木块以同一加速度运动,则轻绳对m的最大拉力为(  )A.B.C.D.8.(2016·天津·高考真题)(多选)我国高铁技术处于世界领先水平.和谐号动车组是由动车和拖车编组而成,提供动力的车厢叫动车,不提供动力的车厢叫拖车.假设动车组各车厢质量均相等,动车的额定功率都相同,动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比.某列车组由8节车厢组成,其中第1、5节车厢为动车,其余为拖车,则该动车组(  )A.启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反B.做匀加速运动时,第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为3∶2C.进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比D.与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1∶29.(2017·海南·高考真题)一轻弹簧的一端固定在倾角为θ的固定光滑斜面的底部,另一端和质量为m的小物块a相连,如图所示。质量为的小物块b紧靠a静止在斜面上,此时弹簧的压缩量为x0,从t=0时开始,对b施加沿斜面向上的外力,使b始终做匀加速直线运动。经过一段时间后,物块a、b分离;再经过同样长的时间,b距其出发点的距离恰好也为x0。弹簧的形变始终在弹性限度内,重力加速度大小为g。求:(1)弹簧的劲度系数;(2)物块b加速度的大小;(3)在物块a、b分离前,外力大小随时间变化的关系式。10.(2016·海南·高考真题)水平地面上有质量分别为m和4m的物A和B,两者与地面的动摩擦因数均为μ.细绳的一端固定,另一端跨过轻质动滑轮与A相连,动滑轮与B相连,如图所示.初始时,绳处于水平拉直状态.若物块A在水平向右的恒力F作用下向右移动了距离s,重力加速度大小为g.求:(1)物块B克服摩擦力所做的功;(2)物块A、B的加速度大小.试卷第=page11页,共=sectionpages33页试卷第=page88页,共=sectionpages33页强基训练(高手成长基地)1.(2021·河北·唐山一中高三期中)质量分别为、、的、、三个物体按照图所示水平叠放着,与之间、与之间的动摩擦因数均为0.1,水平面光滑,不计绳的重力和绳与滑轮间的摩擦,取。若作用在上的水平力,则与之间的摩擦力大小为(  )A.B.C.D.2.(2021·山东·新泰市第一中学高三期中)如图所示,劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上,另一端与置于倾角为的斜面上质量为m的物体A连接(另有一个完全相同的物体B紧贴着A,不粘连),弹簧与斜面平行且处于静止状态。现用沿斜面的力F缓慢推动物体B,在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0,此时物体A、B静止。撤去F后,物体A、B开始向上运动,已知重力加速度为g,物体A、B与斜面间的动摩擦因数为μ(μ试题
分析:设L0为橡皮筋的原长,k为橡皮筋的劲度系数,小车静止时,对小球受力分析得:T1=mg,弹簧的伸长x1=,即小球与悬挂点的距离为L1=L0+,当小车的加速度稳定在一定值时,对小球进行受力分析如图,得:T2cosα=mg,T2sinα=ma,所以:T2=,弹簧的伸长:x2==,则小球与悬挂点的竖直方向的距离为:L2=(L0+)cosα=L0cosα+<L0+=L1,所以L1>L2,即小球在竖直方向上到悬挂点的距离减小,所以小球一定升高,故A正确,BCD错误.故选A.7.B【解析】对右边一组物体分析受力,当拉力最大时,m和2m之间的摩擦力为最大静摩擦力,由牛顿第二定律,结合整体法有F=6ma隔离法可得F-=2ma-T=ma联立解得,故B正确,ACD错误。故选B。8.BD【解析】启动时乘客的加速度的方向与车厢运动的方向是相同的,所以启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相同,故A错误;设每一节车厢的质量是m,阻力为,做加速运动时,对6、7、8车厢进行受力分析得:,对7、8车厢进行受力分析得:,联立可得:,故B正确;设进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离为s,则:,又,可得:,可知进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度的平方成正比,故C错误;设每节动车的功率为P,当只有两节动力车时,最大速率为v,则:,改为4节动车带4节拖车的动车组时,最大速度为,则:,所以,故D正确.9.(1)(2)(3)【解析】(1)对整体分析,根据平衡条件可知,沿斜面方向上重力的分力与弹簧弹力平衡,则有:kx0=(m+m)gsinθ解得k=   (2)由题意可知,b经两段相等的时间位移为x0;由匀变速直线运动相邻相等时间内位移关系的规律可知    说明当形变量为时二者分离;对m分析,因分离时ab间没有弹力,则根据牛顿第二定律可知kx1-mgsinθ=ma  联立解得a=(3)设时间为t,则经时间t时,ab前进的位移x=at2=则形变量变为△x=x0-x对整体分析可知,由牛顿第二定律有F+k△x-(m+m)gsinθ=(m+m)a解得F=mgsinθ+t2  因分离时位移x=由x==at2解得故应保证0≤t<,F表达式才能成立。10.(1);(2),.【解析】(1)物块A移动了距离s,则物块B移动的距离为s1=s①物块B受到的摩擦力大小为f=4μmg②物块B克服摩擦力所做的功为W=fs1=4μmg×s=2μmgs③(2)设物块A、B的加速度大小分别为aA、aB,绳中的张力为T.有牛顿第二定律得F-μmg-T=maA④2T-4μmg=4maB⑤由A和B的位移关系得aA=2aB⑥联立④⑤⑥式得⑦⑧(二)强基部分1.B【解析】由题意可知,与之间的滑动摩擦力大小为f1=μm1g=0.1×3×10N=3N与之间的滑动摩擦力大小为f2=μ(m1+m2)g=0.1×5×10N=5N由于f1,所以当μ减小时,首先发生相对滑动的是m,当m与绸带出现相对滑动时,M与绸带间不会出现相对滑动,绸带将随着M一起运动。令<7.2可得当动摩擦因数小于0.9时,m将与绸带出现相对滑动,而绸带与M一起运动。(3)设M与绸带一起运动的加速度为a1,根据牛顿第二定律有设m加速度为a2,根据牛顿第二定律有当时结果表明,M带着绸带一起向下加速运动,而m相对斜面静止,m处于右侧绸带的中点,所以M与绸带一起运动2m时,m将离开绸带沿斜面下滑,设这段时间为t1所以m在斜面上下滑的加速度为M刚离开绸带滑上斜面时速度为零,距斜面底端的距离为3m,设m滑到斜面底端用时为t2m物块从释放到斜面底端用时为四、知识链接用整体法和隔离法求解动力学连接体问题1.方法选取(1)整体法的选取原则若连接体内各物体具有相同的加速度,且不需物体之间的作用力,则可以把它们看成一个整体,分析整体受到的合外力,应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量).(2)隔离法的选取原则若连接体内各物体的加速度不相同,或者需要求出系统内各物体之间的作用力,则需要把物体从系统中隔离出来,应用牛顿第二定律列方程求解.(3)整体法、隔离法的交替运用若连接体内各物体具有相同的加速度,且需要求物体之间的作用力,则可以选用整体法求出加速度,然后再用隔离法选取合适的研究对象,应用牛顿第二定律求作用力.即“先整体求加速度,后隔离求内力”.2.连接体问题的具体类型(1)通过滑轮和绳的连接体问题:若要求绳的拉力,绳跨过定滑轮,连接的两物体虽然加速度大小相同但方向不同,故采用隔离法.(2)水平面上的连接体问题:这类问题一般多是连接体(系统)中各物体保持相对静止,即具有相同的加速度.解题时,一般整体法、隔离法交替应用.(3)斜面体及其上面物体组成的系统的问题:当物体具有沿斜面方向的加速度,而斜面体相对于地面静止时,解题时一般采用隔离法分析;若物体随斜面体共同加速运动,一般整体法、隔离法交替应用.
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