第8讲 牛顿第二定律的综合应用 课件——2027届高考物理一轮复习考点精讲
2026-06-01
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普通
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 课件 |
| 知识点 | 牛顿第二定律 |
| 使用场景 | 高考复习-一轮复习 |
| 学年 | 2027-2028 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | PPTX |
| 文件大小 | 2.27 MB |
| 发布时间 | 2026-06-01 |
| 更新时间 | 2026-06-06 |
| 作者 | xkw_087220328 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-05-31 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58142251.html |
| 价格 | 2.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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摘要:
该高中物理高考复习课件聚焦“牛顿第二定律的综合应用”专题,依据高考评价体系梳理了连接体问题(整体法、隔离法)和临界极值问题(临界条件、极值解法)两大核心考点,通过真题分析明确共速连接体、相对滑动临界等高频考点权重,归纳绳杆弹簧连接、叠放体等常考题型,体现高考备考的针对性。
课件亮点在于“真题训练+方法建模+素养提升”策略,如以2025·安徽卷关联速度题为例,解析隔离法与临界条件判断,培养科学思维和运动与相互作用观念。提炼共速连接体“分配协议”等解题模型,帮助学生掌握答题技巧,教师可据此精准指导,提升学生高考冲刺得分率。
内容正文:
第8讲 牛顿第二定律的综合应用
【学习目标】1.知道连接体的类型以及运动特点,会用整体法、隔离法解决连接体问题。
2.理解几种常见的临界极值条件,会用极限法、假设法、数学方法解决临界极值问题。
考点一 动力学中的连接体问题
考点二 动力学中的临界和极值问题
内
容
索
引
课时作业
1
多个相互关联的物体连接(叠放、并排或由绳子、细杆、弹簧等联系)在一起构成的物体系统称为连接体。系统稳定时连接体一般具有相同的速度、加速度(或速度、加速度大小相等)。
考点一 动力学中的连接体问题
2
两物体通过弹力、摩擦力作用,具有相同的速度和相同的加速度。
①绳的拉力(或物体间的弹力)相关类连接体
考向一 共速连接体
②叠加类连接体(一般与摩擦力相关)
3
如图所示,水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2,中间用一条轻绳连接,两木块的材料相同,现用力F向右拉木块2,当两木块一起向右做匀加速直线运动时,已知重力加速度为g,下列说法中,正确的是( )
A.若水平面是光滑的,则m2越大,绳的拉力越大
B.若木块和地面间的动摩擦因数为μ,则绳的拉力为+μm1g
C.绳的拉力大小与水平面是否粗糙无关
D.绳的拉力大小与水平面是否粗糙有关
例 1
【解析】 若设木块和地面间的动摩擦因数为μ,以两木块整体为研究对象,根据牛顿第二定律有F-μ(m1+m2)g=(m1+m2)a,得a=,以木块1为研究对象,根据牛顿第二定律有FT-μm1g=m1a,得a=,系统的加速度与木块1的加速度相同,联立解得FT=F,可知绳子拉力大小与动摩擦因数μ无关,与两木块质量大小有关,无论水平面是光滑的还是粗糙的,绳的拉力大小均为FT=F,且m2越大,绳的拉力越小,C正确,A、B、D错误。
C
4
两个质量分别为m1和m2的木块1和木块2,中间用一条轻绳连接。
拓展1
甲 乙
(1)如图甲所示,用力F竖直向上拉物体时,绳的拉力为_____________;
(2)如图乙所示,用力F沿光滑斜面向上拉物体时,绳的拉力为____________;斜面不光滑时
绳的拉力为___________。
5
若质量为m1和m2的木块A和B叠放在一起,放在光滑水平面上,B在拉力F的作用下,
A、B一起(相对静止)做匀加速运动,则A受到的摩擦力为_____________。
拓展2
6
a、b两物体的质量分别为m1、m2,由轻质弹簧相连。如图甲所示,当用大小为F的恒力竖直向上拉着a,使a、b一起向上做匀加速直线运动时,弹簧伸长量为x1;如图乙所示,当用大小仍为F的恒力沿水平方向拉着a,使a、b一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时,弹簧伸长量为x2。下列说法中,正确的是( )
A.x1一定等于x2
B.x1一定大于x2
C.若m1>m2,则x1>x2
D.若m1>m2,则x1<x2
例 2
【解析】 在竖直方向上运动时,以整体为研究对象,由牛顿第二定律有F-(m1+m2)g=(m1+m2)a1,以物体b为研究对象,由牛顿第二定律有kx1-m2g=m2a1,联立解得kx1=;在水平方向上运动时,以整体为研究对象,由牛顿第二定律有F=(m1+m2)a2,以物体b为研究对象,由牛顿第二定律有kx2=m2a2,联立解得kx2=,所以x1=x2,A正确,B、C、D错误。
甲 乙
A
7
共速连接体对合力的“分配协议”
一起做加速运动的物体系统,若外力F作用于m1上,则m1和m2的相互作用力FT=,若作用于m2上,则FT=。此“协议”与有无摩擦力无关(若有摩擦力,两物体与接触面间的动摩擦因数必须相同),与两物体间有无连接物、何种连接物(轻绳、轻杆、轻弹簧)无关,而且无论物体系统处于平面、斜面还是竖直方向,此“协议”都成立。
技能点拨
8
轻绳在伸直状态下,两端的连接体沿绳方向的速度大小总是相等。下面三种情况中A、B两物体速度和加速度大小相等,方向不同。
考向二 关联速度连接体
9
(2025·安徽卷)如图所示,装有轻质光滑定滑轮的长方体木箱静置在水平地面上,木箱上的物块甲通过不可伸长的水平轻绳绕过定滑轮与物块乙相连。乙拉着甲从静止开始运动,木箱始终保持静止。已知甲、乙质量均为1.0 kg,甲与木箱之间的动摩擦因数为0.5,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,则在乙下落的过程中( )
A.甲对木箱的摩擦力方向向左
B.地面对木箱的支持力逐渐增大
C.甲运动的加速度大小为2.5 m/s2
D.乙受到绳子的拉力大小为5.0 N
例 3
【解析】 因为物块甲向右运动,木箱静止,根据相对运动,甲对木箱的摩擦力方向向右,A错误;设乙运动的加速度为a,只有乙有竖直向下的恒定加速度,对甲、乙和木箱,由整体法,竖直方向受力分析有FN=M总g-ma,则地面对木箱的支持力大小不变,B错误;设绳子的弹力大小为FT,对甲受力分析有FT-μmg=ma,对乙受力分析有mg-FT=ma,联立解得a=2.5 m/s2,FT=7.5 N,C正确,D错误。
C
10
(多选)如图所示的装置叫作阿特伍德机,是阿特伍德创制的一种著名力学实验装置,用来研究匀变速直线运动的规律。绳子两端的物体下落(或上升)的加速度总是小于自由落体加速度g。已知物体A、B的质量相等,均为4m,物体C的质量为2m,不计一切摩擦,轻绳不可伸长且足够长,现将装置由静止释放。下列说法中,正确的有( )
A.物体C的加速度大小为
B.物体C的加速度大小为
C.物体C对B的拉力大小为
D.物体C对B的拉力大小为
例 4
【解析】 对A、B、C整体由牛顿第二定律得a=g,即物体C的加速度为,A正确,B错误;对物体C分析可知2mg-FT=2ma,解得FT=,由牛顿第三定律知物体C对B的拉力为,C正确,D错误。
AC
11
关联速度连接体做加速运动时,由于加速度的方向不同,一般分别选取研究对象,对两物体分别由牛顿第二定律列方程,用隔离法求解加速度及相互作用力。
技能点拨
12
1.常见的临界条件
(1)两物体脱离的临界条件:FN=0。
(2)相对滑动的临界条件:静摩擦力达到最大值。
(3)绳子断裂或松弛的临界条件:绳子断裂的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力;绳子松弛的临界条件是FT=0。
(4)最终速度(收尾速度)的临界条件:物体所受合外力为零。
考点二 动力学中的临界和极值问题
13
2.解题基本思路
(1)认真审题,详细分析问题中变化的过程(包括分析整个过程中有几个阶段);
(2)寻找过程中变化的物理量;
(3)探索物理量的变化规律;
(4)确定临界状态,分析临界条件,找出临界关系。
3.解题方法
极限法 把物理问题(或过程)推向极端,从而使临界现象(或状态)暴露出来,以达到正确解决问题的目的
假设法 临界问题存在多种可能,特别是非此即彼两种可能时,或变化过程中可能出现临界条件,也可能不出现临界条件时,往往用假设法解决问题
数学方法 将物理过程转化为数学表达式,根据数学表达式解出临界条件
14
如图所示,物体A叠放在物体B上,B置于光滑水平面上,A、B的质量分别为mA=6 kg,mB=2 kg,A、B之间的动摩擦因数μ=0.2(可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力),拉力F作用于物体A,开始时F=10 N,此后逐渐增大,在增大到45 N的过程中,则(g取10 m/s2)( )
A.当拉力F<12 N时,物体均保持静止状态
B.两物体开始没有相对运动,当拉力超过12 N后,开始相对运动
C.两物体从受力开始就有相对运动
D.两物体始终没有相对运动
例 5
【解析】 当A、B间的静摩擦力达到最大静摩擦力(等于滑动摩擦力)时,A、B才会发生相对运动。此时对B有Ffmax=mBa,而Ffmax=μmAg=12 N,a=6 m/s2,即二者开始相对运动时的加速度为6 m/s2,此时对A、B整体有F=(mA+mB)a=48 N,即F>48 N后,A、B才会有相对运动,A、B、C错误,D正确。
D
考向一 相对滑动的临界问题
15
(多选)(2025·温州模拟)如图所示,倾角为θ=37°的光滑斜面固定在水平面上,轻质弹簧一端与垂直固定在斜面上的挡板相连,另一端与物块B拴接,物块A紧挨着物块B,两物块相对斜面静止。现对A施加沿斜面向上的拉力,使A、B一起沿斜面做加速度大小为g的匀加速直线运动直到A、B分离。A、B的质量分别为2m、m,重力加速度为g,sin 37°=0.6,下列说法中,正确的有( )
A.施加拉力的瞬间,A、B间的弹力大小为mg
B.A、B分离瞬间弹簧弹力大小为mg
C.整个过程中拉力先增大后不变
D.拉力F的最大值为2mg
考向二 恰好脱离的临界问题
例 6
AB
16
【解析】 施加拉力之前,A、B整体受力平衡,根据平衡条件有F弹=3mgsin θ,施加拉力瞬间A、B开始向上一起做加速度大小为a=g的匀加速直线运动,对A、B整体,根据牛顿第二定律有F+F弹-3mgsin θ=3ma,解得F=mg,对A,根据牛顿第二定律有F+FBA-2mgsin θ =2ma,解得A、B间的弹力大小为FBA=mg,A正确;分离时,A、B间作用力为0,F最大,对A根据牛顿第二定律得Fmax-2mgsin θ=2ma,解得Fmax=mg,对B根据牛顿第二定律有F弹'-mgsin θ=ma,解得A、B分离瞬间弹簧弹力大小为F弹'=mg,B正确,D错误;根据以上分析可知整个过程中拉力F一直增大,C错误。
17
(多选)如图所示,质量mB=2 kg的水平托盘B与一竖直放置的轻弹簧焊接,托盘上放一质量mA=1 kg的小物块A,整个装置静止。现对小物块A施加一个竖直向上的变力F,使其从静止开始以加速度a=2 m/s2做匀加速直线运动,已知弹簧的劲度系数k=600 N/m,g=10 m/s2。下列说法中,正确的有( )
A.变力F的最小值为2 N
B.变力F的最小值为6 N
C.小物块A与托盘B分离瞬间的速度为0.2 m/s
D.小物块A与托盘B分离瞬间的速度为 m/s
例 7
【解析】 A、B整体受力产生加速度,则有F+FNAB-(mA+mB)g=(mA+mB)a,可得F=(mA+mB)a+(mA+mB)g-FNAB,当FNAB最大时,F最小,即刚开始施力时,FNAB最大且等于A和B的重力之和,则Fmin=(mA+mB)a=6 N,A错误,B正确;刚开始,弹簧的压缩量为x1= =0.05 m,A、B分离时,其间恰好无作用力,对托盘B,由牛顿第二定律可知kx2-mBg=mBa,得x2=0.04 m,物块A在这一过程的位移为Δx=x1-x2=0.01 m,由运动学公式可知v2=2aΔx,代入数据得v=0.2 m/s,C正确,D错误。
考向三 动力学中的极值问题
BC
18
若对小物块A施加竖直向上的恒力F=mAg,则A、B分离前做什么运动?分离时,A的加速度大小为多少?
【解析】 A、B整体向上做加速度减小的加速运动,分离时FAB=0,对A分析,mAg-mAg= mAa,得分离时,A的加速度大小为a=。
【答案】 加速度减小的加速运动
拓展
19
课时作业
20
答案速对
第三单元 第8讲 牛顿第二定律的综合应用
题号 1 2 3 4 5 6 7
答案 A AD B A C AC B
题号 8 9 10 11 12
答案 AB C BD (1)g (2)3g BC
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1.如图所示,用水平恒力推小车使之与货物一起做匀加速直线运动,小车质量为M,货物的质量为m,它们的共同加速度为a。货物与小车间的动摩擦因数为μ,小车与地面间的摩擦力不计,重力加速度为g。在运动过程中( )
A.水平恒力的大小为(M+m)a
B.小车对货物的摩擦力大小一定为μmg
C.小车对货物的作用力大小为ma
D.小车受到的合力为0
A
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2.(多选)如图所示,质量分别为m1、 m2的两个物体A、B通过轻弹簧连接。在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动。A在空中,B在地面上。力F与水平方向成θ角,则下列关于B受到的支持力FN和摩擦力Ff的表述中,正确的有( )
A.FN=m1g+m2g-Fsin θ
B.FN=m1g+m2g+Fcos θ
C.Ff=Fsin θ
D.Ff=Fcos θ
【解析】 对两个物体构成的整体进行分析,根据平衡条件有Fcos θ=Ff,Fsin θ+FN=(m1+m2)g,解得Ff=Fcos θ,FN=m1g+m2g-Fsin θ,A、D正确。
AD
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3.(2026·绍兴一模)如图所示的链条由5个相同的链环组成,在竖直向上恒力F作用下链条向上做匀加速直线运动,忽略一切阻力,下列说法中,正确的是( )
A.链环5受到的合力最大
B.链环3对链环2的作用力大小为0.4F
C.若突然撤去恒力F,则链条立即做自由落体运动
D.链环2对链环1的作用力大于链环1对链环2的作用力
【解析】 据牛顿第二定律F合=ma,所有链环加速度a相同(匀加速运动),且质量相同(相同链环),因此每个链环的合力大小相等,A错误;设每个链环质量为m,先对整体(5个链环)应用牛顿第二定律:F-5mg=5ma,解得加速度a=-g。再对链环1和链环2(总质量2m)隔离分析,设链环3对链环2的作用力为T,则:T-2mg=2ma,将a=-g代入,化简得:T=2mg+2m=0.4F,B正确;突然撤去恒力F后,链条仅受重力,加速度为g。但链条原有向上的速度,因此做竖直上抛运动,C错误;根据牛顿第三定律,链环2对链环1的作用力与链环1对链环2的作用力是相互作用力,大小相等、方向相反,D错误。
B
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4.如图所示,在倾角为α的固定光滑斜面上,有一用绳子拴着的长木板,木板上站着一只猫。已知猫的质量是木板的质量的2倍。当绳子突然断开时,猫立即沿着板向上跑,以保持其相对斜面的位置不变。重力加速度为g,则此时木板沿斜面下滑的加速度为( )
A.3gsin α
B.gsin α
C.gsin α
D.2gsin α
【解析】 设猫的质量为m,以猫为研究对象,f=mgsin α;以木板为研究对象,gsin α+f=a,可得a=3gsin α,A正确。
A
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5.如图所示,长度为L的绳静止在粗糙水平地面上,绳的质量分布均匀,并且与地面间的动摩擦因数处处相等。若对绳的右端施加水平向右的恒力F,使其向右运动,则绳上与其右端距离为x处的拉力大小为( )
A.F B.F
C.F D.0
【解析】 设绳的质量为m,对整条绳由牛顿第二定律有F-μmg=ma,左侧长度为(L-x)的部分绳的质量为m,以它为研究对象,则有F'-μmg=ma,联立解得绳上与其右端相距x处的拉力大小F'=F,C正确。
C
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6.(多选)质量为m的小物块,沿倾角为θ、质量为M的斜面匀减速上滑,如图所示,物块上滑过程中,斜面始终静止在地面上,下列叙述中,正确的有(重力加速度为g)( )
A.地面受到斜面的压力小于(m+M)g
B.地面受到斜面的压力大于(m+M)g
C.地面受到斜面的摩擦力方向平行地面向右
D.地面受到斜面的摩擦力方向平行地面向左
【解析】 物块减速上滑,则加速度沿斜面向下,以物块和斜面整体为研究对象,物块上滑过程中,具有向左的分加速度,则地面对斜面有向左的摩擦力作用,由牛顿第三定律可知,地面受到斜面的摩擦力方向平行地面向右。同时物块具有向下的分加速度,则物块处于失重状态,故地面对斜面的支持力小于(m+M)g,由牛顿第三定律可知,地面受到斜面的压力小于(m+M)g,A、C正确。
AC
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7.如图所示,在粗糙水平地面上静置一个截面为等腰三角形的斜劈A,其质量为M,两个底角均为30°。两个质量均为m的小物块p和q,p恰好能沿侧面匀速下滑,q沿斜面匀减速下滑。重力加速度为g,则在p和q下滑的过程中,下列说法中,正确的是( )
A.斜劈A对地面的压力大小等于(M+2m)g
B.斜劈A对地面的压力大于(M+2m)g
C.地面对斜劈可能没有摩擦力
D.斜劈A受到地面向右的摩擦力作用
【解析】 由题意可知,p、A处于平衡状态,q匀减速下滑,具有沿斜面向上的加速度a,利用整体法分析,具有竖直向上的分加速度,故地面的支持力FN>(M+2m)g,由牛顿第三定律知斜劈A对地面的压力大于(M+2m)g,又因具有水平向左的分加速度,故地面对斜劈的静摩擦力向左,A、C、D错误,B正确。
B
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8.(多选)(2025·杭州模拟)两倾斜的平行杆上分别套着a、b两相同圆环,两环上均用细线悬吊着相同的小球,如图所示。当它们都沿杆向下滑动,各自的环与小球保持相对静止时,a的悬线与杆垂直,b的悬线沿竖直方向,下列说法中,正确的有( )
A.a环沿杆做匀加速直线运动
B.b环与杆有摩擦力
C.d球处于失重状态
D.细线对c、d球的弹力大小相等
AB
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【解析】 c球受重力和拉力两个力,两个力的合力不等于零,设拉力F与竖直方向的夹角为θ,受力如图所示,
c球与a环以共同的加速度向下滑,对c球有a==gsin θ,则a环的加速度为gsin θ,做匀加速直线运动,A正确;对球d隔离分析,只受重力和竖直方向的拉力,因此球d的加速度为零,因为b和d相对静止,因此b的加速度也为零,可知b环受重力、支持力、拉力和摩擦力处于平衡,d球处于平衡状态,加速度为零,不是失重状态,B正确,C错误;根据共点力平衡,可得细线对c球的拉力Tc=mgcos θ,根据共点力平衡,可得对d球的拉力Td=mg,细线对c、d球的弹力大小不相等,D错误。
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9.(2025·金华模拟)如图所示,甲、乙两个物块叠放在一起,恰随车厢一起向右做匀加速直线运动,甲与竖直厢壁之间的静摩擦力达最大值,甲的水平上表面与乙之间的静摩擦力也达到最大值。已知乙的质量为m,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,甲与厢壁间的动摩擦因数为μ,则( )
A.甲、乙整体的加速度大小为μg B.乙对甲的作用力大小为
C.甲、乙之间的动摩擦因数为 D.可以求出甲、乙的质量之比
【解析】 对甲、乙整体由牛顿第二定律FN=(M+m)a,μFN=(M+m)g,解得a=,A错误;甲对乙的摩擦力f=ma=,甲对乙的压力为mg,则甲对乙的作用力为F甲乙=,则乙对甲的作用力大小为F乙甲=,B错误;对乙分析可得μ'mg=ma,可得甲、乙之间的动摩擦因数为μ'=,C正确;由题中条件不可以求出甲、乙的质量之比,D错误。
C
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10.(多选)如图所示,一质量M=3 kg、倾角为α=45°的斜面体放在光滑水平地面上,斜面体上有一质量为m=1 kg的光滑楔形物体。用一水平向左的恒力F作用在斜面体上,系统恰好保持相对静止地向左运动。重力加速度g=10 m/s2,下列判断中,正确的有( )
A.系统做匀速直线运动
B.F=40 N
C.斜面体对楔形物体的作用力大小为5 N
D.增大力F,楔形物体将相对斜面体沿斜面向上运动
【解析】 对整体受力分析如图甲所示,由牛顿第二定律有F=(M+m)a,对楔形物体受力分析如图乙所示,由牛顿第二定律有mgtan 45°=ma,联立可得F=40 N,a=10 m/s2,A错误,B正确;斜面体对楔形物体的作用力FN2=mg=10 N,C错误;增大力F,则斜面体在水平方向的加速度增大,则斜面体对楔形物体的支持力也增大,
则支持力在竖直方向的分力大于重力,有向上的加速度,所以楔形
物体将会相对斜面体沿斜面向上运动,D正确。
甲 乙
BD
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11.(2025·温州模拟)如图所示,一条轻绳上端系在车的左上角的A点,另一条轻绳一端系在车左端B点,B点在A点的正下方,A、B距离为b,两条轻绳另一端在C点相结并系一个质量为m的小球,轻绳AC长度为b,轻绳BC长度为b、两条轻绳能够承受的最大拉力均为2mg。
(1)轻绳BC刚好被拉直时,车的加速度是多大?
【解析】 绳BC刚好被拉直时,小球受力如图甲所示,
因为 AB=BC=b,AC=b,所以绳BC方向与AB垂直,有cos θ=,得θ=45°;由牛顿第二定律得mgtan θ=ma,可得a=g。
【答案】 g
甲
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(2)在不拉断轻绳的前提下,求车向左运动的最大加速度是多大?
【解析】 小车向左的加速度增大,AB、BC绳方向不变,而AC绳在竖直方向的分力等于重力,所以AC绳拉力不变; 随着加速度的增大,BC绳拉力变大,BC绳拉力最大时,小车向左的加速度最大,小球受力如图乙所示,
由牛顿第二定律,得T m+mgtan θ=ma m,其中T m=2mg,所以最大加速度为am=3g。
【答案】 3g
乙
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12.(多选)如图所示,A、B物块间的接触面与斜面平行,从斜面上静止释放后,保持相对静止一起沿斜面加速下滑。已知A的质量为m,A、B之间的动摩擦因数为μ1,B与斜面之间的动摩擦因数为μ2,重力加速度为g。下列说法中,正确的有( )
A.A、B间的摩擦力为μ1mgcos θ
B.A、B间的摩擦力为μ2mgcos θ
C.若斜面光滑,则A、B间的摩擦力为0
D.μ1可能小于μ2
【解析】 设B物块的质量为mB,对A、B整体由牛顿第二定律得(m+mB)gsin θ-μ2(m+mB)gcos θ=(m+mB)a,解得a=gsin θ-μ2gcos θ,设A、B间静摩擦力大小为f,B对A的静摩擦力方向沿斜面向上,规定沿斜面向下为正方向,对A由牛顿第二定律得mgsin θ-f=ma,得f=μ2mgcos θ,若斜面光滑,则μ2=0,A、B间的摩擦力为0,A错误,B、C正确;因A、B间的最大静摩擦力Fm=μ1mgcos θ>f,即μ1mgcos θ≥μ2mgcos θ,所以μ1≥μ2,μ1不可能小于μ2,D错误。
BC
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