專題05-連接體問(wèn)題、板塊模型和傳送帶問(wèn)題-2024年高考物理二輪專題綜合能

第頁(yè)共13頁(yè)專題05連接體問(wèn)題、板塊模型、傳送帶問(wèn)題【窗口導(dǎo)航】TOC\o"1-2"\h\u高頻考法1連接體問(wèn)題 1角度1：疊放連接體問(wèn)題 2角度2：輕繩連接體問(wèn)題 3角度3：輕彈簧連接體問(wèn)題 5高頻考法2板塊模型 7高頻考法3傳送帶問(wèn)題 10角度1：水平傳送帶模型 11角度2：傾斜傳送帶模型 14高頻考法1連接體問(wèn)題1．常見(jiàn)連接體三種情況中彈簧彈力、繩的張力相同(接觸面光滑，或A、B與接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等)常用隔離法常會(huì)出現(xiàn)臨界條件連接體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)（1）疊放連接體——常出現(xiàn)臨界條件，加速度可能不相等、速度可能不相等。（2）輕繩連接體——輕繩在伸直狀態(tài)下，兩端的連接體沿繩方向的速度和加速度總是大小相等。（3）輕彈簧連接體——在彈簧發(fā)生形變的過(guò)程中，兩端連接體的速度不一定相等；在彈簧形變量最大時(shí)，兩端連接體的速率相等。1．加速度相同的連接體問(wèn)題的處理方法（1）若求解整體的加速度，可用整體法。將整個(gè)系統(tǒng)看作一個(gè)研究對(duì)象，分析整體受外力情況，再由牛頓第二定律求出加速度。（2）若求解系統(tǒng)內(nèi)力，可先用整體法求出整體的加速度，再以所求力的受力物體或反作用力的受力物體為研究對(duì)象，分析受力，用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解。2．加速度不同的連接體問(wèn)題的處理方法若系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的加速度不同，一般應(yīng)采用隔離法。將各個(gè)物體分別作為研究對(duì)象，對(duì)每個(gè)研究對(duì)象進(jìn)行受力和運(yùn)動(dòng)情況分析，分別應(yīng)用牛頓第二定律建立方程，并注意各個(gè)物體間的相互作用關(guān)系，聯(lián)立求解。角度1：疊放連接體問(wèn)題【典例1】（2023·江蘇鹽城·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，質(zhì)量均為的兩物塊、疊放后靜止在光滑水平面上的點(diǎn)，其中通過(guò)水平輕彈簧與豎直墻壁相連，彈簧勁度系數(shù)?，F(xiàn)對(duì)施加一水平向左的推力，使、一起緩慢向左移至點(diǎn)后釋放。已知、間動(dòng)摩擦因數(shù)，重力加速度，設(shè)兩物塊間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，下列說(shuō)法中正確的是（）

A．間距離最大為 B．釋放后將從上滑出C．釋放后的加速度可能為 D．釋放后、將一起向右做勻加速運(yùn)動(dòng)【變式】（2023·廣東·廣州市第二中學(xué)校聯(lián)考三模）豎直輕彈簧下端固定在水平地面上，上端與木塊A連接，物塊B疊放在A上，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖（a）所示?，F(xiàn)對(duì)B施加豎直向上的拉力F，使B以恒定的加速度a豎直向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，直至分離后一小段時(shí)間，力F的大小隨B的位移x變化的關(guān)系如圖（b）所示，重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的是（）

A．物塊B的質(zhì)量B．當(dāng)物塊B運(yùn)動(dòng)到x0時(shí)，彈簧恰好處于原長(zhǎng)位置C．從0到x0的過(guò)程中，力F與B的重力所做功的代數(shù)和等于物塊B的動(dòng)能增加量D．從0到x0的過(guò)程中，力F所做的功小于A和B構(gòu)成的系統(tǒng)的機(jī)械能增加量角度2：輕繩連接體問(wèn)題【典例2】（2023·四川雅安·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）如圖甲所示，長(zhǎng)木板固定放置在水平桌面上，長(zhǎng)木板的上表面B點(diǎn)處安裝有光電門(mén)，右側(cè)安裝有定滑輪，帶有遮光條的滑塊（總質(zhì)量為m）放置在長(zhǎng)木板上，輕質(zhì)細(xì)線跨過(guò)定滑輪，左端與滑塊連接，右端與安裝在天花板上的力傳感器連接，在繩上放置帶重物的動(dòng)滑輪，現(xiàn)讓滑塊從A處由靜止釋放（A、B兩點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng)），穩(wěn)定時(shí)記下力傳感器的示數(shù)F以及遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t，更換重物，讓滑塊仍從A處由靜止釋放，記錄多組相對(duì)應(yīng)的F、t，作出圖像如圖乙所示，重力加速度為g，輕質(zhì)細(xì)線與滑輪之間的摩擦力忽略不計(jì)，下列說(shuō)法正確的是（）A．長(zhǎng)木板上方的細(xì)線與長(zhǎng)木板可以不平行B．輕質(zhì)細(xì)線的拉力大小等于力傳感器示數(shù)C．由圖乙所給的信息可得遮光條的寬度為D．由圖乙所給的信息可得滑塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為【變式2】（2023·江蘇揚(yáng)州·統(tǒng)考三模）如圖所示，傾角為30°的光滑斜面固定在水平地面上，質(zhì)量均為m的物體A、B通過(guò)輕繩輕質(zhì)滑輪連接，輕繩傾斜部分與斜面平行，重力加速度為g，從靜止釋放A到B落地前（）

A．A的動(dòng)能增加量是B的4倍 B．B的重力勢(shì)能變化量是A的2倍C．B的加速度為g D．輕繩中的拉力為mg角度3：輕彈簧連接體問(wèn)題【典例3】（2023·河南·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）質(zhì)量均為m的甲、乙兩物塊，中間連接一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧，如圖所示，把甲放在水平面上，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)給乙施加一豎直向上的拉力，使乙向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為g，重力加速度取g，下列說(shuō)法正確的是（）A．乙剛要運(yùn)動(dòng)時(shí)，豎直向上的拉力為B．當(dāng)彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)，豎直向上的拉力為C．從乙開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到甲剛要離地，對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為D．甲剛要離地，乙的速度為【變式】（2023·湖南長(zhǎng)沙·長(zhǎng)郡中學(xué)?？家荒＃┤鐖D所示，質(zhì)量分別為m和的A、B兩個(gè)物塊置于粗糙固定的足夠長(zhǎng)的斜面上，且固定在一輕質(zhì)彈簧兩端，已知彈簧的勁度系數(shù)為k，兩物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，斜面的傾角為，現(xiàn)沿斜面向上在物塊B上施加一拉力F，使兩物塊一起沿斜面向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的是（??）

A．減小動(dòng)摩擦因數(shù)，其他條件不變，則彈簧的總長(zhǎng)將變大B．改變斜面的傾角，保持拉力F方向仍然沿斜面向上，大小不變，則彈簧的總長(zhǎng)將隨傾角的變化而變化C．如果兩物塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中突然撤去拉力F，撒去F瞬間物塊A的加速度大小為D．如果兩物塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中突然撤去拉力F，撤去F瞬間物塊B的加速度大小為高頻考法2板塊模型分析“板—塊”模型的四點(diǎn)注意(1)從速度、位移、時(shí)間角度，尋找滑塊與滑板之間的聯(lián)系。(2)滑塊與滑板共速是摩擦力發(fā)生突變的臨界條件。(3)滑塊與滑板存在相對(duì)滑動(dòng)的條件①運(yùn)動(dòng)學(xué)條件：若兩物體速度不相等，則會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。②力學(xué)條件：一般情況下，假設(shè)兩物體間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，先用整體法算出一起運(yùn)動(dòng)的加速度，再用隔離法算出滑塊“所需要”的摩擦力Ff，比較Ff與最大靜摩擦力Ffm的關(guān)系，若Ff>Ffm，則發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。(4)滑塊不從滑板上掉下來(lái)的臨界條件是滑塊到達(dá)滑板末端時(shí)，兩者共速?！镜淅?】（2024·四川巴中·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）如圖，在水平面上有質(zhì)量m1=1kg的長(zhǎng)木板A緊靠固定臺(tái)階EF放置（A上表面與臺(tái)階表面齊平），臺(tái)階EF=30cm，且右端固定一擋板，臺(tái)階上放置一原長(zhǎng)為20cm的輕質(zhì)彈簧，其右端與擋板連接，質(zhì)量m?=2kg的物塊B（可視為質(zhì)點(diǎn)），靠近彈簧左端（物塊B與彈簧不粘連），在外力作用下，向右緩慢壓縮彈簧，此時(shí)彈簧長(zhǎng)度為10cm并保持靜止，彈簧彈性勢(shì)能Ep=9.4J，突然撤去外力，B沿臺(tái)階向左運(yùn)動(dòng)滑上木板A，已知B與臺(tái)階間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1，木板與地面動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.2，B與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ?=0.4，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g=10m/s2，求：（1）物塊B剛滑上木板A的速度v0；（2）若物塊B能停在木板A上，木板A長(zhǎng)度L的最小值；（3）若物塊B能停在木板A上，求全過(guò)程A對(duì)B的沖量。

【變式1】（2023·廣東茂名·茂名市第一中學(xué)?？既＃┤鐖D所示，右側(cè)帶有擋板的長(zhǎng)木板質(zhì)量M=6kg、放在水平面上，質(zhì)量m=2kg的小物塊放在長(zhǎng)木板上，小物塊與長(zhǎng)木板右側(cè)的擋板的距離為L(zhǎng)。此時(shí)水平向右的力F作用于長(zhǎng)木板上，長(zhǎng)木板和小物塊一起以v0=4m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)。已知長(zhǎng)木板與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1=0.6，物塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2=0.4，某時(shí)刻撤去力F，最終小物塊會(huì)與右側(cè)擋板發(fā)生碰撞，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g=10m/s2。（1）求力F的大小；（2）撤去力F時(shí)，分別求出長(zhǎng)木板和小物塊的加速度大?。唬?）小物塊與右側(cè)擋板碰撞前物塊的速度v與L的關(guān)系式。

【變式2】（2023·陜西榆林·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，靜止在水平地面上的木板的質(zhì)量，現(xiàn)讓一個(gè)質(zhì)量的物塊（視為質(zhì)點(diǎn)）以大小的速度從左端沖上木板，已知物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，木板足夠長(zhǎng)，取重力加速度大小，求：（1）物塊剛滑上木板時(shí)，物塊的加速度大小以及木板的加速度大??；（2）從物塊沖上木板到木板停下，物塊相對(duì)地面發(fā)生的位移大小。

高頻考法3傳送帶問(wèn)題1．處理傳送帶問(wèn)題的兩個(gè)關(guān)鍵（1）關(guān)注兩個(gè)時(shí)刻①初始時(shí)刻：物體相對(duì)于傳送帶的速度或滑動(dòng)方向決定了該時(shí)刻的摩擦力方向。②物體與傳送帶速度相等的時(shí)刻：摩擦力的大小、方向和性質(zhì)(滑動(dòng)摩擦力或靜摩擦力)可能會(huì)發(fā)生突變。（2）物體在傾斜傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體與傳送帶速度相同后需要比較tanθ與μ的大小關(guān)系：μ≥tanθ，速度相同后一起運(yùn)動(dòng)，相對(duì)靜止；μ<tanθ，速度相同后，物體的加速度沿傳送帶向下，根據(jù)v與a的方向關(guān)系即可判定運(yùn)動(dòng)情況。2．傳送帶問(wèn)題的常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程總結(jié)（1）水平傳送帶模型項(xiàng)目圖示滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況情景1①可能一直加速；②可能先加速后勻速情景2①v0>v，可能一直減速，也可能先減速再勻速；②v0＝v，一直勻速；③v0<v，可能一直加速，也可能先加速再勻速情景3①傳送帶較短時(shí)，滑塊一直減速到達(dá)左端；②傳送帶較長(zhǎng)時(shí)，滑塊還要被傳送帶傳回右端，其中若v0>v，返回時(shí)速度為v，若v0<v，返回時(shí)速度為v0（2）傾斜傳送帶模型項(xiàng)目圖示滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況情景1①可能一直加速；②可能先加速后勻速；③可能無(wú)法沿傳送帶向上移動(dòng)情景2①可能一直加速；②可能先加速后勻速；③可能先以a1加速，后以a2加速角度1：水平傳送帶模型【典例5】（2020·全國(guó)·統(tǒng)考高考真題）如圖，相距L=11.5m的兩平臺(tái)位于同一水平面內(nèi)，二者之間用傳送帶相接。傳送帶向右勻速運(yùn)動(dòng)，其速度的大小v可以由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)需要設(shè)定。質(zhì)量m=10kg的載物箱（可視為質(zhì)點(diǎn)），以初速度v0=5.0m/s自左側(cè)平臺(tái)滑上傳送帶。載物箱與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.10，重力加速度取g=10m/s2。(1)若v=4.0m/s，求載物箱通過(guò)傳送帶所需的時(shí)間；(2)求載物箱到達(dá)右側(cè)平臺(tái)時(shí)所能達(dá)到的最大速度和最小速度；(3)若v=6.0m/s，載物箱滑上傳送帶后，傳送帶速度突然變?yōu)榱恪Ｇ筝d物箱從左側(cè)平臺(tái)向右側(cè)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，傳送帶對(duì)它的沖量。

【變式1】（2022·安徽·統(tǒng)考二模）如圖所示，一足夠長(zhǎng)的水平傳送帶以v＝4m/s的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)將一質(zhì)量為m＝1kg的小物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）以v0＝2m/s的速度從左端水平滑上傳送帶，當(dāng)小物塊運(yùn)動(dòng)到距離傳送帶左端的距離L＝4m時(shí)，由于某種故障，傳送帶立即以大小為a0＝4m/s2的加速度做勻減速運(yùn)動(dòng)直至停止轉(zhuǎn)動(dòng)。已知小物塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.25，重力加速度g＝10m/s2：（1）小物塊從滑上傳送帶到運(yùn)動(dòng)L＝4m的位移所需要的時(shí)間；（2）小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，小物塊和傳送帶系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量Q?！咀兪?】（2023·陜西·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，質(zhì)量為長(zhǎng)木板A靜止在光滑的平臺(tái)上，長(zhǎng)木板A的上表面與水平傳送帶齊平，二者間的縫隙可忽略，傳送帶左右兩端距離，沿逆時(shí)針?lè)较蛞院愣ㄋ俣绒D(zhuǎn)動(dòng)。傳送帶的上表面距地面的高度，質(zhì)量為的物塊B以初速度從光滑水平面的下方點(diǎn)斜向上拋出，點(diǎn)距傳送帶右端的水平距離為，恰好無(wú)碰撞地滑上水平傳送帶。物塊B與傳送帶、長(zhǎng)木板A間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，物塊B可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度。求：（1）物塊B拋出的初速度的大小和方向；（2）若傳送帶的速度，則物塊B在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；（3）若傳送帶的速度，若物塊B不能滑離長(zhǎng)木板A，求木板A的長(zhǎng)度至少為多少？

角度2：傾斜傳送帶模型【典例6】（2021·遼寧·統(tǒng)考高考真題）機(jī)場(chǎng)地勤工作人員利用傳送帶從飛機(jī)上卸行李。如圖所示，以恒定速率v1=0.6m/s運(yùn)行的傳送帶與水平面間的夾角，轉(zhuǎn)軸間距L=3.95m。工作人員沿傳送方向以速度v2=1.6m/s從傳送帶頂端推下一件小包裹（可視為質(zhì)點(diǎn)）。小包裹與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8。取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8.求：（1）小包裹相對(duì)傳送帶滑動(dòng)時(shí)加速度的大小a；（2）小包裹通過(guò)傳送帶所需的時(shí)間t?！咀兪?】（2022·遼寧大連·?？家荒＃┤鐖D所示，傳送帶的傾角，從A到B長(zhǎng)度為，傳送帶以的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。在傳送帶上A端無(wú)初速度地放一個(gè)質(zhì)量的黑色煤塊，它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。煤塊在傳送帶上經(jīng)過(guò)會(huì)留下黑色劃痕。已知，，，求：（1）煤塊從A到B的時(shí)間；