第3章 微专题3 动力学中的三类典型问题-2022新高考物理一轮复习【名师导航】配套Word教参(新高考·湖北专用)

微专题三　动力学中的三类典型问题 动力学中的连接体问题 1．多个相互关联的物体由细绳、细杆或弹簧等连接或叠放在一起，构成的物体系统称为连接体。常见的连接体如图所示： 2．连接体问题的分析方法 适用条件 注意事项 优点 整体法 系统内各物体保持相对静止，即各物体具有相同的加速度 只分析系统外力，不分析系统内各物体间的相互作用力 便于求解系统受到的外力 隔离法 (1)系统内各物体加速度不相同 (2)要求计算系统内物体间的相互作用力 (1)求系统内各物体间的相互作用力时，可先用整体法，再用隔离法 (2)加速度大小相同，方向不同的连接体，应采用隔离法分析 便于求解系统内各物体间的相互作用力　 　如图甲所示，质量为m0的小车放在光滑水平面上，小车上用细线悬吊一质量为m的小球，m0>m，用一力F水平向右拉小球，使小球和车一起以加速度a向右运动时，细线与竖直方向成α角，细线的拉力为FT。若用一力F′水平向左拉小车，使小球和车一起以加速度a′向左运动时，细线与竖直方向也成α角，如图乙所示，细线的拉力为F′T。则(　　) 甲　　　　　　　　　乙 A．F′＝F，F′T＝FT B．F′>F，F′T＝FT C．F′<F，F′T>FT D．F′<F，F′T<FT 思路点拨：解此题关键有两点： (1)研究FT和F′T时，可隔离法研究部分的受力和加速度。 (2)研究F和F′时，可整体法分析受力和加速度。 B　[对小球进行受力分析，由于小球竖直方向上所受合力为零，可知FTcos α＝mg，F′Tcos α＝mg，所以FT＝F′T。对于题图乙中的小球，水平方向有F′Tsin α＝ma′，对于题图甲中的小车，水平方向有FTsin α＝m0a，因为m0>m，所以a′>a。对小球与车组成的整体，由牛顿第二定律得F＝(m0＋m)a，F′＝(m0＋m)a′，所以F′>F，选项B正确。] 　(1)处理连接体问题时，整体法与隔离法往往交替使用，一般的思路是先用整体法求加速度，再用隔离法求物体间的作用力。 (2)隔离法分析物体间的作用力时，一般应选受力个数较少的物体进行分析。 　轻绳相连的连接体 1.质量不等的两木块A、B，用跨过一轻质定滑轮的轻绳相连，在图示情况下，木块A、B一起做匀速运动。若木块A、B的位置互相交换，则木块A运动的加速度为(木块A、B与桌面间的动摩擦因数均为μ，且μ<1，重力加速度为g，空气阻力、滑轮摩擦均不计)(　　) A．(1－μ)g B．(1－μ2)g C．g D．与木块A、B的质量有关 A　[A、B匀速运动过程，有mAg＝μmBg A、B互相交换后，有mBg－μmAg＝(mA＋mB)a 解得a＝(1－μ)g，故选项A正确。] 　轻弹簧相连的连接体 2.如图所示，光滑的水平面上，两个质量分别为m1＝2 kg、m2＝3 kg的物体中间用轻质弹簧秤连接，在两个大小分别为F1＝30 N、F2＝20 N的水平拉力作用下一起匀加速运动，则(　　) A．弹簧秤的示数是10 N B．弹簧秤的示数是25 N C．弹簧秤的示数是26 N D．弹簧秤的示数是52 N C　[以两物体组成的整体为研究对象，由牛顿第二定律得F1－F2＝(m1＋m2)a，解得a＝2 m/s2，对物体m1，由牛顿第二定律得F1－FT＝m1a，解得FT＝26 N，则弹簧秤示数为26 N，C正确。] 　物体叠放的连接体 3．(多选)(2021·湖南新高考适应性考试)如图所示，三个质量均为1 kg的物体A、B、C叠放在水平桌面上，B、C用不可伸长的轻绳跨过一光滑轻质定滑轮连接。A与B之间、B与C之间的接触面以及轻绳均与桌面平行，A与B之间、B与C之间以及C与桌面之间的动摩擦因数分别为0.4、0.2和0.1，重力加速度g取10 m/s2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用力F沿水平方向拉物体C，以下说法正确的是(　　) A．拉力F小于11 N时，不能拉动C B．拉力F为17 N时，轻绳的拉力为4 N C．要使A、B保持相对静止，拉力F不能超过23 N D．A的加速度将随拉力F的增大而增大 AC　[当C物体即将运动时，C物体水平方向受到桌面给C的向右的摩擦力f桌，绳子向右的拉力T，B给C向右的摩擦力fBC，其中f桌＝0.1(mA＋mB＋mC)g＝3 N，fBC＝0.2(mA＋mB)g＝4 N，当即将滑动时应有F＝f桌＋fBC＋T，T＝fBC＝4 N，可解得F＝11 N，故A正确；因为B和C的加速度大小相等，在A和B即将发生相对滑动时，对A受力分析可得fAB＝0.4mAg＝mAa，对AB整体受力分析可得T－fBC＝(mA＋mB)a，对C物体受力分析可得F－T－fBC－f桌＝mCa，联立解得F＝23 N，说明A和B发生相对滑动的临界力大小为F＝23 N，故C正确；当F＝17 N时