2017高考物理模拟题精选训练牛顿运动定律的综合应用专题02连接体问题含解析

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1、专题02连接体问题1.（2016•石家庄模拟）如图所示，质量均为m=3kg的物块A、B紧挨着放置在粗糙的水平地而上，物块A的左侧连接一劲度系数为ElOON/m的轻质弹赞，弹赞另一端固定在竖总墙壁上。开始时两物块压紧弹簧并恰好处于静止状态，现使物块B在水平外力F作用F向右做a=2川/£的匀加速直线运动直至与A分离，已知两物块与地面的动摩擦因数均为u=0.5,g=10m/s2o求：⑴物块A、B分离时,所加外力F的大小;（2）物块A、B由静止开始运动到分离所用的时间。【名师解析】（1）物块趴B分离时，对氏F-yr

2、ngg解得：^=21No⑵九&静止时，对£、5:臥=2旧壇趴B分离时，对小咲一嘶fX—Xn=—此过程中12解得：f=0.3so2.如题3-7图所示，在倾角为。的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B.它们的质量分别为加、伽，弹簧的劲度系数为彳，C为一固定挡板。系统处于静止状态。现开始用一恒力F沿斜而方向拉物块A使Z向上运动，求物块B刚耍离开C时物块A的加速度a和从开始到此时物块A的位移d。重力加速度为g。【名师解析】.令檢表示未加F时弾普的压缩量，由胡克定律和牛顿定律可知禹卵in=kxi①令X2表示B

3、刚要离幵C时弹簧的伸长量，a表示此时A的加速度，由胡克定律和牛顿定律可知inQ②歹—职^sin8—k才尸嘶③由②③式可得/一3®°④由题意d=X^X2⑤由①②⑤式可得严9⑥X1.如题3-8图所示，一辆汽车A拉着装有集装箱的拖车B,以速度v,=30m/s进入倾斜的直车道。车道每100m下降2叽为使汽车速度在s=200m的距离内减到K2=10m/s,驾驶员必须刹车。假定刹车时地面的摩擦阻力是恒力，且该力的70%作用于拖车B,30%作用于汽车A.。已知A的质量//A=2000kg,B的质量加二6000kg。求汽

4、车与拖乍的连接处沿运动方向的相互作用力。取重力加速度g=10m/s2o題3-8®【名师解析】•此题取材于实际问题，我们可把汽车和拖车抽彖简化为两个质点，汽车与拖车的连接处沿运动方向的具有相互作用力，我们可以设想为这两个质点之间有一根细杆相连。由于汽车与拖午具有相同的加速度，我们对把二者看作一个整体，分析受力如题2-10图1所示。将各力沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向正交分解后应川牛顿运动定律列出方程。由于题目要求汽车与拖车的连接处沿运动方向的相互作用力相当于求A、B之间细杆中的作用力,我们可以隔离汽车（或拖

5、车）分析受力如题2-10图2所示，应用牛顿定律列出方程。题2-10團2汽车沿倾斜午道做匀减速运动，用日表示加速度的大小，有V22—v-2.2-—2as（D用F表示刹车时的阻力，根据牛顿第二定律冇F—（仍i+饥）gsina=（刃i+加）a0式中sina=2/100=2XI0-2③30设刹车过程小地面作用于汽车的阻力为f,根据题意f=—F④100方向与汽车前进方向相反；用尺表示拖车作用于汽车的力，设其方向与汽车前进方向相同。以汽车为研究对象，由牛顿第二定律有f—f—zz/igsina-ma◎30由②④◎式得

6、&3+加）（护的ina）—nhCa^-gsinci）©100由①③⑥式，代人有关数据得A=880N3.水平而上有一带圆弧形凸起的长方形木块A,木块A上的物体B用绕过凸起的轻绳与物体C相连，B与凸起Z间的轻绳是水平的。用一水平向左的拉力F作用在物体B上。恰使物体A、B、C保持相对静止,如题3-9图。已知物体A、B、C的质量均为m,重力加速度为g,不计所冇的摩擦，则拉力尸应为多大？题3・9图【名师解析】•设绳小拉力为T,A、B、C共同的加速度为臼，与C相连部分的绳与竖直xian3夹角为S由牛顿第二定律，对A、B

7、、C组成的整体有作3加，①对B有F~T=ma0对C有7cosa=mg③7sina=ma④联立①②式得庐2加◎联立③④式得Z(/+/)©联立◎⑥式得3壬g。3联立（D0式得?-V3mgoio.(1)物块滑上木板后，在摩揀力作用下，木板从静止幵始做匀加速运动。设木板加速度为s经历时间T后与墙第一次砸撞，碰撞时的速度为小则L=-af②2vi=at③联立上述三式解得河・4s,巩=O・4m/s@在物块与木板两者达到共同速度前，在每两次碰撞之间，木板受到物块对它的摩揀力作用而做加速度恒定的运动，因而木板与墙相碰后将返回

8、至初态，所用时间为To设在物块与木板两者达到共同速度"前木板共经历门次碰撞，则有v=vir~(2jr7^At)a=a/t⑤式中△方是碰撞门欠后木板从起始位羞至达到共同速度时所需要的时间。⑤式可改写为2v=v^-2nT⑥由于木块的速率只能位于0到巩之间，故有冈求解上式得1・5Wj<2・5⑦由于n是整数，故n=2。⑧再由①⑤⑧得△t=C.2s?v=0.2m/s从幵始到物块与木板两者达到共同速度所用时间为尸4f-1.