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高考物理二轮复习【真题练习】第14讲 整体法与隔离法的应用
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高考物理一轮复习策略
首先,要学会听课:
1、有准备的去听,也就是说听课前要先预习,找出不懂的知识、发现问题,带着知识点和问题去听课会有解惑的快乐,也更听得进去,容易掌握;
2、参与交流和互动,不要只是把自己摆在“听”的旁观者,而是“听”的参与者。
3、听要结合写和思考。
4、如果你因为种种原因,出现了那些似懂非懂、不懂的知识,课上或者课后一定要花时间去弄懂。
其次,要学会记忆:
1、要学会整合知识点。把需要学习的信息、掌握的知识分类,做成思维导图或知识点卡片,会让你的大脑、思维条理清醒,方便记忆、温习、掌握。
2、合理用脑。
3、借助高效工具。学习思维导图,思维导图是一种将放射性思考具体化的方法,也是高效整理,促进理解和记忆的方法。最后,要学会总结:
一是要总结考试成绩,通过总结学会正确地看待分数。
1.摸透主干知识 2.能力驾驭高考 3.科技领跑生活
第14讲 整体法与隔离法的应用
【要点提炼】
1.连接体的类型
(1)弹簧连接体
(2)物物叠放连接体
(3)物物并排连接体
(4)轻绳连接体
(5)轻杆连接体
2.连接体的运动特点
(1)轻绳——轻绳在伸直状态下,两端的连接体沿绳方向的速度总是相等。
(2)轻杆——轻杆平动时,连接体具有相同的平动速度;轻杆转动时,连接体具有相同的角速度,而线速度与转动半径成正比。一般情况下,连接体沿杆方向的分速度相等。
(3)轻弹簧——在弹簧发生形变的过程中,两端连接体的速度不一定相等;在弹簧形变最大时,两端连接体的速率相等。
3.连接体的受力特点
轻绳、轻弹簧的作用力沿绳或弹簧方向,轻杆的作用力不一定沿杆。
【方法指导】
1.处理连接体问题的方法
(1)整体法
若连接体内各物体具有相同的加速度,且不需要求物体之间的作用力,可以把它们看成一个整体,分析整体受到的合力,应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量)。
(2)隔离法
若连接体内各物体的加速度不相同,或者要求出系统内各物体之间的作用力时,就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、隔离法交替运用
若连接体内各物体具有相同的加速度,且要求物体之间的作用力时,可以先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”。若已知物体之间的作用力,求连接体所受外力,则“先隔离求加速度,后整体求外力”。
2.应用整体法和隔离法的解题技巧
(1)如图所示,一起加速运动的物体系统,若力作用于m1上,则m1和m2间的相互作用力为F12=。此结论与有无摩擦无关(有摩擦,两物体与接触面的动摩擦因数必须相同),物体系统沿水平面、斜面、竖直方向运动时,此结论都成立。两物体的连接物为轻弹簧、轻杆时,此结论不变。
(2)通过跨过滑轮的绳连接的连接体问题:若要求绳的拉力,一般都必须采用隔离法。绳跨过定滑轮连接的两物体的加速度虽然大小相同但方向不同,故采用隔离法。
3.叠加体系统临界问题的求解思路
【例题精析】
考点一 轻绳连接体
[例题1] 两物体A、B置于粗糙水平面上,中间用细线相连,现用一力F作用在物体上,已知mA=2kg,mB=2kg,F=12N,μA=μB=0.2,g=10m/s2,求物体的共同加速度时中间细线上的张力多大( )
A.12N B.5N C.6N D.7N
【解答】解:把A、B看成一个整体,有F﹣μAmAg﹣μBmBg=(mA+mB)a
对B分析,有TB﹣μBmBg=mBa
联立解得:TB=6N,故C正确;ABD错误;
故选:C。
[练习1] (多选)质量为M的木块穿在光滑水平细杆上,木块下方用轻质细线悬挂一质量为m的小球。用水平向右的恒力拉小球,小球和木块一起向右匀加速运动,加速大小为a1,此时细线与竖直方向成α角,如图甲所示。若保持该恒力大小不变,方向改为向左拉木块,小球和木块一起向左匀加速运动,加速度大小为a2,此时细线与竖直方向成β角,如图乙所示。若M>m,则下列关系式正确的是( )
A.a1>a2 B.a1=a2 C.α>β D.α<β
【解答】解:AB、对甲图中的整体,根据牛顿第二定律,有:F=(M+m)a1,再对乙图中整体,根据牛顿第二定律,有:F=(M+m)a2,所以:a1=a2,故A错误,B正确。
CD、对甲图中木块,根据牛顿第二定律,有T1sinα=Ma1,小球在竖直方向平衡,有:T1cosα﹣mg=0,解得a1=mgtanαM;
对乙图中小球,根据牛顿第二定律,有mgtanβ=ma2,解得:a2=gtanβ;
因为:a1=a2、M>m,所以α>β,故C正确,D错误。
故选:BC。
[练习2] 如图所示,带有孔的小球A套在粗糙的倾斜直杆上,与正下方的小球B通过轻绳连接,处于静止状态。给小球B施加水平力F使其缓慢上升,直到小球A刚要滑动.在此过程中( )
A.水平力F的大小不变
B.杆对小球A的支持力不变
C.轻绳对小球B的拉力先变大后变小
D.杆对小球A的摩擦力先变小后变大
【解答】解:AC、对球B受力分析,受拉力F、重力和细线的拉力T,根据平衡条件,三个力可以构成首尾相连的矢量三角形,如图1所示:
随着绳子的拉力与竖直方向之间的夹角θ的增加,拉力F和细线张力T均增加,故AC错误;
BD、再对A、B球整体分析,受重力、拉力F、支持力N和静摩擦力f,如图2所示:
设杆与水平方向的夹角为α,根据平衡条件,在垂直杆方向,有:N=(M+m)gcosα+Fsinα,随着F的增加,支持力N增加;
在平行杆方向,有:Fcosα+f=(M+m)gsinα,故:f=(M+m)gsinα﹣Fcosα,随着F的增加,静摩擦力逐渐减小,当(M+m)gsinα=Fcosα时,摩擦力为零,此后静摩擦力反向增加,所以杆对小球A的摩擦力先变小后变大,故B错误、D正确。
故选:D。
考点二 弹簧连接体
[例题2] 如图所示,质量为mA物块A放在倾角为θ直角三角形斜面体B上面,质量为mB的物体B放在弹簧上面并紧挨着竖直墙壁,初始时A、B静止,现用力F沿斜面向上推A,但A、B仍未动。已知重力加速度为g则施力F后,下列说法正确的是( )
A.A、B之间的摩擦力一定变大
B.B与墙面间的弹力等于Fsinθ
C.B与墙面间可能没有摩擦力
D.弹簧弹力等于(mA+mB)g
【解答】解:A、对A,开始受重力、B对A的支持力和静摩擦力平衡,当施加F后,仍然处于静止,开始A所受的静摩擦力大小为mAgsinθ,若F=2mAgsinθ,则A、B之间的摩擦力大小可能不变,如果F<2mAgsinθ,则摩擦力变小,故A错误;
B、对整体分析,开始时B与墙面的弹力为零,后来加F后,由于力F具有沿水平方向的分量,则墙壁对B的弹力增大,大小等于F沿水平方向的分量,为f=Fcosa,故B错误;
C、对整体分析,由于AB不动,弹簧的形变量不变,则弹簧的弹力不变,开始弹簧的弹力等于A、B的总重力,施加F后,弹簧的弹力不变,总重力不变,根据平衡条件知,则B与墙之间一定有摩擦力,故C错误;
D、没有施加F时,整体只受到重力和弹簧弹力,根据平衡条件可得弹簧弹力:T=(mA+mB)g,施加力F后,弹簧的形变量不变,弹力不变,故D正确。
故选:D。
[练习3] 如图,在光滑的水平地面上放置着两个质量均为m的物块A、B,两物块间用劲度系数为k的轻质弹簧连接,在水平向右的外力F的作用下,两物块最终一起做匀加速直线运动,则此时的加速度大小和弹簧的伸长量分别为(弹簧始终在弹性限度内)( )
A.Fm Fk B.F2m F2k C.Fm F2k D.F2m Fk
【解答】解:设加速度大小为a,弹簧的弹力大小为f,设弹簧的伸长量为x,
由牛顿第二定律得:
对A、B整体:F=2ma
对B:f=ma
由胡克定律得:f=kx
解得:a=F2m,x=F2k,故B正确,ACD错误。
故选:B。
考点三 板块叠加连接体
[例题3] (多选)A、B两物体叠放在一起,放在光滑的水平面上,从静止开始受到一变力的作用,该力与时间的关系如图所示,A、B始终相对静止则下列说法正确的是( )
A.t0时刻,B速度最大
B.2t0时刻,A、B位移最小
C.t0时刻,A、B间静摩擦力最小
D.2t0时刻,A、B间静摩擦力最小
【解答】解:A、0﹣t0时间内,A、B一起做变加速直线运动,速度越来越大,在t0时刻,加速度为零,速度达到最大,故A正确;
B、0﹣t0时间内,A、B一起做变加速直线运动,t0﹣2t0时间内,A、B一起做减速运动,运动方向不变,2t0时刻A、B位移最大,故B错误;
C、t0时刻,A、B的加速度为零,对A由牛顿第二定律知,A的合力为零,所以A不受摩擦力,所以A、B间的摩擦力为零;故C错误;
D、2t0时刻A、B的加速度不为零,对A由牛顿第二定律知,A的合力不为零,所以A受摩擦力,所以A、B间的摩擦力不为零。故D错误。
故选:AC。
[练习4] (多选)如图,质量均为2kg的三个物块A、B、C叠放在水平地面上,物块A受到大小为5N、方向水平向右的力F1的作用,物块B受到大小为10N、方向水平向右的力F2的作用,物块C受到大小为8N、方向水平向左的力F3的作用,三者均处于静止状态,已知A、B间的动摩擦因数为0.4,重力加速度g取10m/s2,则( )
A.物体B对物体A的摩擦力大小为5N
B.物体C对物体B的摩擦力大小为15N
C.地面对物体C的摩擦力大小为8N
D.地面对物体C的摩擦力方向水平向左
【解答】解:A、对A受力分析,A受到重力、支持力、水平方向的拉力F1的作用,A处于平衡状态,则存在B对A的摩擦力,与F1的作用大小相等(5N),方向相反,故A正确;
B、AB组成的整体竖直方向受到重力与支持力,水平方向受到水平向右的力F1=5N与力F2=10N的作用,因处于平衡状态,则C对B的摩擦力大小fCB=F2+F1=5N+10N=15N,方向向左,故B正确;
CD、ABC组成的整体竖直方向受到重力与支持力,水平方向受到水平向右的力F1=15N、F2=10N的作用,与水平向左的力F3=8N的作用,因处于平衡状态,则地面对C的摩擦力大小:fC=F1+F2﹣F3=5N+10N﹣8N=7N,方向水平向左,故C错误,D正确;
故选:ABD。
[练习5] (多选)如图甲所示,足够长的木板B静置于光滑水平面上,其上放置小滑块A,A受到随时间t变化的水平拉力F作用,用传感器测出A的加速度,得到如图乙所示的a﹣F图像,g=10m/s2,则( )
A.滑块A的质量为2kg
B.木板B的质量为6kg
C.当F=12N时,木板B的加速度为2m/s2
D.滑块A与木板B间的动摩擦因数为0.4
【解答】解:ABD.设滑块A的质量m,木板B的质量为M,滑块A与木板B间的动摩擦因数为
μ。
由题图乙可知,当F=Fm=10N时,滑块A与木板B达到最大共同加速度am=1m/s2,根据牛顿第二定律有Fm=(M+m)am
解得
M+m=10kg
当F>10N时,A与B将发生相对滑动,对A单独应用牛顿第二定律有
F﹣μmg=ma
整理得a=Fm−μg
根据题图乙解得m=2kg,μ=0.4,则M=8kg,故AD正确,B错误;
C.当F=12N时,木板B的加速度为aB=μmgM
代入数据解得aB=1m/s2,故C错误。
故选:AD。
考点四 板块叠加+轻绳连接体
[例题4] 如图所示,一细绳跨过光滑定滑轮,其一端悬挂物块B,另一端与斜面上的物块A相连,此时绳与斜面垂直,系统处于静止状态。现用水平向右的拉力缓慢拉动B,直至悬挂B的细绳与竖直方向成60°。已知A与斜面始终保持静止,则在此过程中( )
A.水平拉力大小可能减小
B.A所受斜面的支持力一直增大
C.地面对斜面的摩擦力一直增大
D.A所受斜面的摩擦力一直增大
【解答】解:A、以B为研究对象,受力情况如图所示;根据平衡条件可得水平拉力:F=mBgtanθ,随着θ增大F逐渐增大,故A错误;
B、根据图象可知绳子拉力:T=mBgcosθ,随着θ增大T逐渐增大;
设斜面倾角为α,对A分析可知,A所受斜面的支持力N=mAgcosα﹣T,由于T一直增大,则A所受斜面的支持力一直减小,故B错误;
C、对A和斜面整体分析,水平方向根据平衡条件可得地面对斜面的摩擦力:f=Tsinα,由于T一直增大,则地面对斜面的摩擦力一直增大,故C正确;
D、对A分析,沿斜面方向根据平衡条件可知,A所受斜面的摩擦力fA=mAgsinα,保持不变,故D错误。
故选:C。
[练习6] 如图所示,物体A和物体D重分别为400N、200N,物体A与桌面间、物体A和物体D间的动摩擦因数均为0.4,它们间的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。AC绳水平,OC绳与竖直方向的夹角为30°,求:
(1)整个系统静止时,物体A和物体D间摩擦力为多少;
(2)当物体B重100N时,A所受桌面的摩擦力为多少;
(3)如果保证A静止不动,问所挂物体B的最大重量为多少。(结果可用根式表示)
【解答】解:(1)整个系统静止时,物体A和D处于平衡状态,在水平方向上受力为零,所以物体A和D间的摩擦力大小为0N;
(2)以C点为研究对象,建立直角坐标系:x轴上,根据平衡条件得:TA=Tsin30°
y轴上,根据平衡条件得:Tcos30°=GB
联立解得:TA=GBtan30°=100×33N=10033N,
对A受力分析可知A受到的静摩擦力f=TA=10033N,方向水平向右
(3)逐渐加大B的重力时,要使系统处于平衡状态,A不能滑动,即达到最大静摩擦力,即
fm=μ(GA+GB)=0.4×(400+200)N=240N,由上述表达式可知:GBm=TAtan30°=24033N=2403N,
答:(1)整个系统静止时,物体A和物体D间摩擦力为0N;
(2)当物体B重100N时,A所受桌面的摩擦力为10033N;
(3)如果保证A静止不动,问所挂物体B的最大重量为2403N.
[练习7] 如图所示,质量均为m的物块A、B之间用劲度系数为k的轻质弹簧连接,竖直放置于水平地面上,轻绳的一端与A连接并绕过其正上方的光滑定滑轮P及与P等高的光滑定滑轮Q,另一端可挂到放在斜面上的物块C上。轻绳挂上C之后,将把A往上拉升直至重新的平衡位置。已知B未离开地面,QC段轻绳与斜面平行,固定的斜面倾角为θ,C与斜面间的动摩擦因数为μ(μ<tanθ),重力加速度为g,C与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)求不挂C时弹簧的压缩量。
(2)求所挂C的质量的最大值。
(3)若细绳挂上质量为M的C后,C恰好不会向上滑动,求因细绳挂上C而使A上升的高度。
【解答】解:(1)不挂C时物块A静止,由平衡条件得:mg=kx1
所以不挂C 时弹簧的压缩量:x1=mgk
(2)C在细绳拉力下处于平衡状态,其受力情况如图乙所示
当C的质量到达最大值Mm时C有沿斜面向下滑动的趋势,则有:Mmgsinθ﹣μMmgcosθ=T
将A、B作为一个整体,此时地面支持力为零,细绳拉力T=2mg
解得 Mm=2msinθ−μcosθ
(3)细绳连接C之前,弹簧处于压缩状态;当细绳挂上C之后,A位置上升处于新的平衡状态时,C恰好不会向上滑动,对于C有:Mgsinθ+μMgcosθ=T′
对于A,若T′>mg,则弹簧处于拉伸状态,形变量为x2,则:T′=kx2+mg
A的上升高度:H=x1+x2
解得:H=Mg(sinθ+μcosθ)k
若T′<mg,则弹簧仍处于压缩状态,形变量为x2',则:kx2'+T=mg
A的上升高度:H=x1﹣x2'
解得:H=Mg(sinθ+μcosθ)k。
答:(1)不挂C时弹簧的压缩量为mgk;
(2)所挂C的质量的最大值为2msinθ−μcosθ;
(3)若细绳挂上质量为M的C后,C恰好不会向上滑动,因细绳挂上C而使A上升的高度为Mg(sinθ+μcosθ)k。
【强化专练】
1. 一个大理石球固定在水平地面上,一只小蚂蚁正缓慢从图中A点沿圆弧爬向最高点B点,在此过程中( )
A.大理石球对小蚂蚁的支持力将变大
B.大理石球对小蚂蚁的摩擦力将变大
C.大理石球对小蚂蚁的合力将变大
D.大理石球对地面的压力将变大
【解答】解:ABC、对蚂蚁受力分析如图:
可知大理石球对蚂蚁的作用力为支持力与摩擦力的合力,大小始终等于蚂蚁的重力,保持不变;蚂蚁受到的摩擦力:f=mgsinθ,蚂蚁受到的支持力:FN=mgcosθ;小蚂蚁正缓慢从图中A点沿圆弧爬向最高点B点的过程中θ逐渐减小,则蚂蚁受到的支持力增大,摩擦力减小,故A正确,BC错误;
D、选取大理石球与蚂蚁组成的整体为研究对象,可知二者只受到重力与地面的支持力,所以大理石球受到地面得支持力始终等于二者重力的和,保持不变,故D错误。
故选:A。
2. 如图所示,竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘,两个带有同种电荷的小球A、B分别位于竖直墙面和水平地面,且处于同一竖直平面内,若用图示方向的水平推力F作用于小球B,则两球静止于图示位置.如果将小球向左推动少许,待两球重新达到平衡时,跟原来相比( )
A.两小球间距离将增大,推力F将减小
B.两小球间距离将增大,推力F将增大
C.两小球间距离将减小,推力F将增大
D.两小球间距离将减小,推力F将减小
【解答】解:以A球为研究对象,分析受力,作出力图如图1所示:
设B对A的库仑力F与墙壁的夹角为θ,由平衡条件得竖直墙面对小球A的弹力为:
N1=mAgtanθ,
将小球B向左推动少许时θ减小,则N1减小。
B对A的库仑力 F库=mAgcosθ,θ减小时,cosθ增大,F库减小,根据库仑定律分析得知,两球之间的距离将增大。
再以AB整体为研究对象,分析受力如图2所示,由平衡条件得:
F=N1
则F将减小,故A正确,B、C、D错误。
故选:A。
3. 如图所示,在高度不同的两水平台阶上放有质量分别为m1、m2的两物体,物体间用轻弹簧相连,弹簧与竖直方向夹角为θ.在m1左端施加水平拉力F,使m1、m2均处于静止状态,已知m1表面光滑,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.弹簧可能处于原长状态
B.弹簧弹力的大小为m1gcosθ
C.地面对m2的摩擦力大小为F
D.地面对m2的支持力可能为零
【解答】解:A、隔离对m1分析,在水平方向上平衡,拉力F等于弹簧在水平方向上的分力,可知弹簧处于伸长状态,故A错误。
B、对m1分析,水平方向上有:F弹sinθ=F,则弹簧弹力F弹=Fsinθ,竖直方向上有:m1g+F弹cosθ=N,可知F弹=N−m1gcosθ,故B错误。
C、对整体分析,地面对m2的摩擦力大小等于F,故C正确。
D、物体m2在水平方向上平衡,可知m2在水平方向上受到摩擦力,则支持力不为零,故D错误。
故选:C。
4. (多选)为庆祝祖国成立70周年,在赣州黄金广场,一小孩将印有五星红旗的球形氢气球通过结实细线系在一个石块上,如图所示,风沿水平方向吹,气球受到的风力大小与风速大小的二次方成正比,开始时石块静止于水平地面上,则( )
A.无论风速多大,石块都不会离开地面
B.若风速增大,气球可能会连同石块一起沿地面向右滑动
C.若风速逐渐增大,则石块对地面的压力逐渐减小
D.若风速逐渐减小,则细线的张力逐渐变大
【解答】解解:AC、以气球和石块整体研究,受力分析如图1所示,竖直方向:N+F1=G1+G2;水平方向:f=F,可得出N不变,则地面受到小石块的压力不变;与风力无关,故小石块不会连同气球一起被吹离地面,故A正确,C错误;
B、在石块滑动前,石块受到静摩擦力作用,静摩擦力随风力F增大而增大,当石块滑动,受到的滑动摩擦力,气球可能会连同石块一起沿地面向右滑动,故B正确;
D、气球受力如图2所示,F减小,F1、G1 不变,三者合力变小,则由力的合成知,T变小,故D错误;
故选:AB。
5. (多选)两重叠在一起的滑块,置于固定的、倾角为θ的斜面上,如图所示,滑块A、B的质量分别为M、m,A与斜面间的动摩擦因数为μ1,B与A之间的动摩擦因数为μ2,已知两滑块都从静止开始以相同的加速度从斜面滑下,滑块B受到的摩擦力( )
A.等于零 B.方向沿斜面向上
C.大小等于μ1mgcosθ D.大小等于μ2mgcosθ
【解答】解:对A、B整体受力分析如图所示,
在沿斜面方向由牛顿第二定律得:
(m+M)gsinθ﹣F=(m+M)a ①
且滑动摩擦力F=μ1(m+M)gcosθ②
解①②得a=g(sinθ﹣μ1cosθ)
假设B受的摩擦力f方向沿斜面向上,B受重力、A的支持力和摩擦力
在沿斜面方向上由牛顿第二定律得:mgsinθ﹣f=ma,③
由以上三式解得f=μ1mgcosθ,
正表示f方向与假设的方向相同,即A对B的摩擦力沿斜面向上。故BC正确,故AD错误。
故选:BC。
6. 如图所示,两个相间的物体A、B叠在一起放在粗糙的水平桌面上,连在物体B上的轻绳通过定滑轮与空箱C相连,箱内放有一小球与箱内壁右侧接触,整个系统处于静止状态,已知A、B的质量均为m、C的质量为M,小球的质量为m0,物体B与桌面的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,不计滑轮摩擦和空气阻力,下列说法中正确的是( )
A.物体A受到三个力的作用
B.小球受到三个力的作用
C.桌面受到物体的摩擦力大小为2μmg
D.桌面受到物体的摩擦力大小为(M+m0)g
【解答】解:A、以A为研究对象,由平衡条件可知,B对A没有摩擦力,否则A在水平方向上受力不平衡,则A受到重力和B的支持力二个力作用,故A错误。
B、小球受到两个力:重力和箱底的支持力,故B错误。
CD、以AB整体为研究对象,由平衡条件得知,桌面对B的摩擦力等于(M+m0)g,B与桌面间的静摩擦力不一定达到最大,所以桌面对B的摩擦力不一定等于2μmg,由牛顿第三定律知桌面受到物体的摩擦力大小为(M+m0)g,故C错误,D正确。
故选:D。
7. 有一个直角支架AOB,AO水平放置,表面粗糙,OB竖直向下,表面光滑;AO上套有小环P,OB上套有小环Q,两环质量均为m,两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡(如图所示).现将P环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,AO杆对P环的支持力FN和摩擦力f的变化情况是( )
A.FN不变,f变小 B.FN不变,f变大
C.FN变大,f变大 D.FN变大,f变小
【解答】解:对小环Q受力分析,受到重力、支持力和拉力,如图
根据三力平衡条件,得到T=mgcosθ,N=mgtanθ;
再对P、Q整体受力分析,受到总重力、OA杆支持力、向右的静摩擦力、BO杆的支持力,如图
根据共点力平衡条件,有:
N=f,FN=(m+m)g=2mg;
故f=mgtanθ,
当P环向左移一小段距离,角度θ变小,故静摩擦力f变小,支持力FN不变;所以A正确、BCD错误。
故选:A。
8. 如图所示,甲、乙两带电小球的质量均为m,所带电量分别为+q和﹣q,两球问用绝缘细线连接,甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上,在两球所在空间有方向向左的匀强电场,电场强度为E,平衡时细线都被拉紧.两根绝缘线张力大小为( )
A.T1=2mg,T2=(mg)2+(qE)2
B.T1>2mg,T2>(mg)2+(qE)2
C.T1<2mg,T2<(mg)2+(qE)2
D.T1=2mg,T2<(mg)2+(qE)2
【解答】解:对整体受力分析可知,整体在竖直方向受重力和绳子的拉力;水平方向两电场力大小相等方向相反,故在竖直方向上,拉力等于重力,故T1=2mg;
对下面小球进行受力分析,小球受重力、电场力、库仑力及绳子的拉力而处于平衡;由图可知,
绳子的拉力及库仑力的合力应等于电场力与重力的合力为(mg)2+(qE)2,故绳子的拉力小于(mg)2+(qE)2;
故选:D。
9. (多选)如图所示,在倾角为θ的粗糙斜面上放置与轻弹簧相连的物体A,弹簧另一端通过轻绳连接到轻质定滑轮Q上,三个物体B、C、D通过绕过定滑轮Q的轻绳相连而处于静止状态。现将物体D从C的下端取下挂在B上,松手后物体仍处于静止状态,若不计轮轴与滑轮。绳与滑轮间的摩擦,则下列有关描述正确的是( )
A.物体D挂在物体B下面比D挂在C下面时,物体A所受的摩擦力减小了
B.物体D挂在物体B下面比D挂在C下面时,弹簧的形变量减小了
C.物体D挂在物体B下面比D挂在C下面时,地面对斜面体的支持力减小了
D.物体D挂在物体B下面比D挂在C下面时,地面对斜面体有向左的摩擦力
【解答】解:开始时BCD的系统静止,对B:mBg=T1…①
对CD:T1=mCg+mDg…②
可知:mB=mC+mD…③
当将物体D从C的下端取下挂在B上时:对BD:(mB+mD)a=(mB+mD)g﹣T2…④
对C:mCa=T2﹣mCg…⑤
所以:T2=(mB+mD)⋅2mCg(mB+mC+mD)⋯⑥
由于公式比较复杂,采用取特殊值的方法,如取:mC=mD=m
则:mB=2m
代入公式⑥得:T2=34mBg<T1
可知将物体D从C的下端取下挂在B上后BC之间的绳子的拉力减小,所以拉滑轮Q的力减小,则拉弹簧的力减小。
AB、初始平衡时弹簧处于伸长状态,A此时所受的摩擦力可能沿斜面向上,可能沿斜面向下,还可能为零;当D挂在B下面时,平衡被打破,弹簧的拉力减小,A静止时它所受的摩擦力可能变大,也可能减小。故A错误;B正确;
C、以A、斜面体以及斜面体上的滑轮组成的系统为研究对象,整体受到重力、地面的支持力、PQ处绳子向下的拉力。当D挂在B下面时绳子的拉力减小,地面对斜面体的支持力减小,故C正确;
D、以A、斜面体以及斜面体上的滑轮组成的系统为研究对象,整体受到重力、地面的支持力、PQ处绳子向下的拉力,没有水平方向的外力,当D挂在B下面时仍然没有水平方向的外力,所以斜面体不受地面的摩擦力。故D错误
故选:BC。
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