2021-2022学年高中物理-重难强化训练简单的连接体问题和临界问题教科版必修1.doc

2021-2022学年高中物理 重难强化训练简单的连接体问题和临界问题教科版必修1

2021-2022学年高中物理 重难强化训练简单的连接体问题和临界问题教科版必修1

年级：
姓名：

- 8 -

重难强化训练(四)简单的连接体问题和临界问题
(教师用书独具)
(时间：40分钟　分值：90分)
一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分.1～6为单选，7～9为多选)
1．如图所示，放在光滑水平面上的物体A和B，质量分别为2m和m，第一次水平恒力F1作用在A上，第二次水平恒力F2作用在B上．已知两次水平恒力作用时，A、B间的作用力大小相等．则 (　　)
A．F1F2
D．F1>2F2
C　[当恒力F1作用在A上时，对A、B整体有F1＝3ma1；隔离B有N1＝ma1，得F1＝3N1；当恒力F2作用在B上时，对A、B整体，有F2＝3ma2，隔离A，有N2＝2ma2得F2＝N2，而N1＝N2，故F1>F2，选项C正确．]
2．如图所示，质量为M、中间为半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上，光滑凹槽内有一质量为m的小铁球，现用一水平向右的推力F推动凹槽，小铁球与光滑凹槽相对静止时，凹槽球心和小铁球的连线与竖直方向成α角．则下列说法正确的是 (　　)

A．小铁球受到的合外力方向水平向左
B．F＝(M＋m)gtan α
C．系统的加速度为a＝gsin α
D．F＝Mgtan α

B　[对整体分析，由牛顿第二定律得F＝(M＋m)a　①，隔离小球，对小球受力分析如图，由牛顿第二定律得mgtan α＝ma即a＝gtan α　②，①②联立得F＝(M＋m)gtan α，故选项B正确．]
3．如图所示，在光滑地面上，水平外力F拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动．小车质量是M，木块质量是m，外力大小是F，木块和小车之间动摩擦因数是μ，则在这个过程中，木块受到的摩擦力大小是 (　　)
A．μmg　　　　　　　　 B.
C．μ(M＋m)g D
B　[对m和M整体，由牛顿第二定律
F＝(M＋m)a①
对m：f＝ma②
由①②得f＝F，故B正确．]
4．如图所示，物体A的质量为mA，放在光滑水平桌面上，如果在绳的另一端通过一个滑轮加竖直向下的力F，则A运动的加速度为a.将力去掉，改系一物体B，B的重力和F的值相等，那么A物体的加速度 (　　)

A．仍为a B．比a小
C．比a大 D．无法判断
B　[当施加向下的力F时，由牛顿第二定律得F＝mAa；得a＝；当改为物体B时，对A、B整体由牛顿第二定律得F＝(mA＋mB)a1，解得a1＝，即a1m的小物块，在平行于斜面向上的恒力F作用下一起沿斜面向上运动．已知斜面足够长，倾角为30°，各物块与斜面间的动摩擦因数相同，重力加速度为g，则第3个小物块对第2个小物块的作用力大小为(　　)

A.F
B.F
C．24mg＋
D．因为动摩擦因数未知，所以不能确定
B　[将50个小物块看作一个整体，根据牛顿第二定律，整体的加速度a＝＝－gsin 30°－μgcos 30°.对1、2两个物块分析有F－2mgsin 30°－μ×2mgcos 30°－N＝2ma，解得N＝F，B正确．]
6．光滑水平地面上有两个叠放在一起的斜面体A、B，两斜面体形状大小完全相同，质量分别为M、m.如图甲、乙所示，对上面或下面的斜面体施加水平方向的恒力F1、F2均可使两斜面体相对静止地做匀加速直线运动，已知两斜面体间的摩擦力为零，则F1与F2之比为(　　)

　　 　甲　　　　　　　　　乙
A．M∶m B．m∶M
C．m∶(M＋m) D．M∶(M＋m)
A　[F1作用于A时，设A和B之间的弹力为N，对A有：Ncos θ＝Mg，对B有：Nsin θ＝ma，对A和B组成的整体有：F1＝(M＋m)a＝gtan θ；F2作用于A时，对B有：mgtan θ＝ma′，对A和B组成的整体有：F2＝(M＋m)a′＝(M＋m)gtan θ，＝.]
7．如图所示，置于水平地面上的相同材料的质量分别为m和m0的两物体用细绳连接，在m0上施加一水平恒力F，使两物体做匀加速直线运动，对两物体间细绳上的拉力，下列说法正确的是 (　　)
A．地面光滑时，绳子拉力大小等于
B．地面不光滑时，绳子拉力大小等于
C．地面不光滑时，绳子拉力大于
D．地面不光滑时，绳子拉力小于
AB　[当地面光滑时，对m、m0整体分析可得F＝(m＋m0)a，对m分析可得T＝ma，联立解得T＝；当地面不光滑时，将两者看作一个整体，可得F－μ(m＋m0)g＝(m＋m0)a，对m分析可得T－μmg＝ma，联立可得T＝，故A、B正确．]
8．如图所示，劲度系数为k的轻弹簧下端系一个质量为m的小球A，小球被水平挡板P托住使弹簧长度恰为自然长度(小球与挡板不粘连)，然后使挡板P以恒定的加速度a(a错误．]
9．如图所示，完全相同的磁铁A、B分别位于铁质车厢竖直面和水平面上，A、B与车厢间的动摩擦因数均为μ，小车静止时，A恰好不下滑，现使小车加速运动，为保证A、B无滑动，则 (　　)
A．速度可能向左，加速度可小于μg
B．加速度一定向右，不能超过(1＋μ)g
C．加速度一定向左，不能超过μg
D．加速度一定向左，不能超过(1＋μ)g
AD　[当小车处于静止时，A恰好不下滑，此时mg＝f＝μN，要保证A静止，则A与小车之间的弹力不能减小，所以加速度一定向左，要保证B静止，B在水平方向上受到摩擦力，竖直方向上受到小车的支持力、重力和吸引力，磁铁B的合力等于摩擦力，要保证B静止，则受到的摩擦力不能超过最大静摩擦力，即：ma＝μ(mg＋N)，解得a＝(1＋μ)g，故A、D正确．]
二、非选择题(本题共3小题，共36分)
10．(12分)如图所示，质量为M、倾角为θ的光滑斜面静止在粗糙的水平面上，斜面上有一倒扣的直角三角形物块m，现对物块m施加一水平向左的推力F，使物块m与斜面一起向左做加速度为a的匀加速直线运动，已知重力加速度为g.求：

(1)物块对斜面的压力；
(2)水平推力F的大小；
(3)粗糙地面与斜面间的动摩擦因数．
[解析]　(1)以m为研究对象，受力分析如图所示，竖直方向受力平衡，得N＝
根据牛顿第三定律，物块对斜面的压力为N′＝N＝
(2)以m为研究对象，水平方向：
F－Nsin θ＝ma，
得F＝mgtan θ＋ma
(3)以m、M整体为研究对象：F－μ(m＋M)g＝(M＋m)a，可得μ＝
[答案]　(1)　(2)mgtan θ＋ma
(3)
11．(12分)如图所示，长为L＝2 m、质量mA＝4 kg的木板A放在光滑水平面上，质量mB＝1 kg的小物块(可视为质点)位于A的中点，水平力F作用于A.A、B间的动摩擦因素μ＝0.2(A、B间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g＝10 m/s2)．求：
(1)为使A、B保持相对静止，F不能超过多大？
(2)若拉力F＝12 N，物块B从A板左端滑落时木板A的速度为多大？
[解析]　(1)要使A、B保持相对静止，A对B的摩擦力不能超过最大静摩擦力
对B，fm＝μmBg，由fm＝mBa
得a＝μg＝2 m/s2
对A、B整体，F＝(mA＋mB)a＝10 N.
(2)当F＝12 N>10 N，A、B相对滑动
对B，aB＝μg＝2 m/s2
对A，F－fm＝mAaA
得aA＝2.5 m/s2
设B从A上滑落须用时间t，则aAt2－aBt2＝
得t＝2 s
对A：v＝aAt＝5 m/s.
[答案]　(1)10 N　(2)5 m/s
12．(12分)如图所示，足够长的倾角θ＝37°的光滑斜面体固定在水平地面上，一根轻绳跨过定滑轮，一端与质量为m1＝1 kg的物块A连接，另一端与质量为m2＝3 kg的物块B连接，绳与斜面保持平行．开始时，用手按住A，使B悬于距地面高H＝0.6 m处，而A静止于斜面底端．现释放A，试求A在斜面上向上滑行的最大距离．(设B落地后不再弹起，且所有接触面间的摩擦均忽略不计，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)
[解析]　设B未落地前系统加速度大小为a1，B落地时的速度为v，B落地后A的加速度为a2，则依据题意有：
m2g－T＝m2a1
T－m1gsin 37°＝m1a1
解得a1＝6 m/s2
v2－0＝2a1H
m1gsin 37°＝m1a2
0－v2＝－2a2x
解得a2＝6 m/s2，x＝0.6 m
故A在斜面上向上滑行的最大距离L＝H＋x＝1.2 m.
[答案]　1.2 m