假期作业(16)连结体 临界和极值问题-【百汇大课堂·寒假作业】2024-2025学年高一物理假期作业

有女代商一寒假·物理 假期作业（十六） 连结体 临界和极值问题 一、选择题 平向右做匀加速运动时，细绳拉力大小为F 1.如图所示，若滑板和运动员以初速度= 取g=10ms,sin37°=0.6，cos37°=0.8.设 16m/s冲上倾角为0=37°足够长的滑雪轨 上述运动过程中小球与斜面始终保持相对静 道，已知滑板的质量为2kg,运动员质量为m =73kg,滑板与斜坡间动摩擦因数=0.25， 止为 不计空气阻力，重力加速度g取10ms2, sin37°=0.6，cos37°=0.8，则运动员沿斜坡 A号 上滑的最大距离为 D. 6 4.如图A、B两个物体相互接触但并不黏合，放置 77777777777777777 A.4 m B.6 m 在光滑水平面上，两物体的质量m4为4kg,mg C.8 m D.16m 为6kg.从t=0开始，推力FA和拉力F:分别 2.如图所示，倾角为0的光滑斜面放置在水平 作用于A、B上，FA、F:随时间变化规律为 地面上.当把斜面固定时，一个滑块沿着这个 FA=(8一2t)(N)、FB=(2+2)(N).下列说法 斜面下滑（如甲图所示），滑块对斜面的压力 正确的是 大小为F;若该斜面在水平外力F的推动下 一AB 水平向右加速运动，且该滑块与斜面恰好保 wAK8 A.t=1.0s时A、B分离 持相对静止状态（如乙图所示），这时滑块对 B.t=1.5s时A、B分离 斜面的压力大小为F2.则F：F,等于 C.t=2.0s时A、B分离 ( D.A、B分离前加速度一直在变化 5.如图所示，两个质量均为m的物块 77777777777777n77777 叠放压在一个轻弹簧上面，处于静 甲 A.sin 1 B.cos0 1 止状态，弹簧的劲度系数为k,t=0 C.cos 0 sin 0 D.1:1 时刻，给物体A一个竖直向上的作 WwWW事 3.如图所示，在倾角0=37°的 用力F,使得物体AB整体以0.5g(g为重 光滑斜面上用细绳拴一质量 力加速度)的加速度匀加速上升，则A与B m=2kg的小球，小球和斜 分离时B的速度为 面静止时，细绳平行于斜面.当斜面以5m/s A.g m 2k B.g 2k 的加速度水平向右做匀加速运动时，细绳拉 /2m 力大小为F:当斜面以20ms的加速度水 C.g D.2g m 48 假期作业 为 6.如图所示，用力F提起用轻绳连在一 A.汽车保持静止时，桶B对桶C的支持力 起的A、B两物体匀加速竖直上升，已 一定大于2mg 知A、B的质量分别为1kg和2kg,g 取10m/s2,绳子所能承受的最大拉力是 B.汽车向左加速时，桶B对桶C的支持力 30N,为使绳不被拉断，作用在A物体上的 可能小于桶A对桶C的支持力 拉力F的最大值是 C.汽车向左加速时，桶A对桶C的支持力 A.30N B.45N 可能为0 C.60N D.75N D.汽车向左加速时，加速度的最大值为 38 7.如图，水平桌面上放置着质量为m、2m的 10.(多选)如图所示，水平地 A、B两物体，A与B,B与水平面间的动摩 面上固定着一根劲度系数 擦因数均为4.现用水平拉力F拉B,使A、 B以相同的加速度运动.设最大静摩擦力等 k=300N/m的轻弹簧，弹 于滑动摩擦力，则拉力F的最大值为( 簧一端与质量为1kg的托 盘Q相连，在托盘Q上放 7777717777 2m 置一质量为2kg重物P,开始时系统处于 mmmm办L 静止状态.现给P施加一个方向竖直向上 A.3umg B.4umg 的力F,使它从静止开始向上做匀加速直 C.5umg D.6umg 8.如图所示，静止在光滑水平 门 线运动，已知P运动号、后F变为恒力， 面上的斜面体，质量为M,倾 取重力加速度大小g=10m/s2.下列说法 角为α，其斜面上有一静止的滑块，质量为 正确的是 m,重力加速度为g.现给斜面体施加水平向 右的力使斜面体加速运动，若要使滑块做自 A.0~② s内，力F随时间均匀增大 由落体运动，图中水平向右的力F的最小值 B.P、Q分离瞬间，托盘Q对重物P恰好没 为 有支持力 A.Mg B.Mg C.重物P的加速度大小为5m/s tan a sin a D.力F的最大值为30N C.Mg D.Mg cos a 二、非选择题 9.(多选)如图所示，一辆货 11.一条轻绳跨过光滑的轻质定滑 yNiW型 车运载着规格相同的圆柱 轮，滑轮离地足够高，绳的一端 形光滑空油桶，质量均为 系一重物质量m1=5kg,重物 .在车厢底，一层油桶平整排列，相互紧贴 静置于地面上，绳的另一端接触 并被牢牢固定，上一层只有一只桶C,自由 地面，有一质量m2=10kg的猴 地摆放在桶A、B之间，没有用绳索固定.若 子，从绳子的另一端从地面开始沿绳向上 桶C与汽车始终保持相对静止状态，重力加 爬，如图所示，已知绳子承受的拉力最大为 速度为g,以下说法正确的是 ( Fm=150N.求：(g=10m/s2) 49 有太代落商一寒假·物理 (1)重物上升的最大加速度a1和猴子向上 F 爬的最大加速度a2· 3.12 12 (1)由图b可知，木块与木板之间的最大静 摩擦力fm和滑动摩擦力∫分别是多大？ (2)在(1)问中，猴子爬过L=12.5m长的 绳子时，重物的离地高度h. (2)木块与木板之间的动摩擦因数：是 多大？ (3)若木块在与水平方向成0=37°角斜向 12.在研究摩擦力特点的实验中，将木块放在 右上方F=4.5N的恒定拉力作用下在上 水平长木板小车上，长木板小车放在光滑 述固定的水平长木板小车上运动，从静止 地面上.如图a所示，用力沿水平方向拉长 开始做匀变速直线运动，如图c所示，经过 木板小车，拉力从0开始逐渐增大.分别用 一段时间后撤去拉力.木块从开始运动到 力传感器采集拉力和木块所受到的摩擦 停止发生的位移s=24m.求木块运动的总 力，并用计算机绘制出摩擦力F,随拉力F 时间t. 的变化图像如图b所示.已知木块质量为 m=0.78kg.取重力加速度g=10m/s2, sin37°=0.60，cos37°=0.80. 50假期作业学 误；由甲图知F一21，根据牛顿第二定律得，加速度为a= 假期作业（十六）连结体临界和极值问题 F-_21=2=名1-2由乙图可知，图线的斜事k=2 mm 1.D[由牛顿第二定律得 -1.据得m=2kg,测动摩整图数为-品=01，故 (M+m)gsin37°+(M+m)gcos37°=(M+m)a, A、C正确：由t图线围成的面积知，速度的变化量为 解得加速度大小为 a=gsin37°+4gcos37 d=号×3X3ms=4.5ms,可知4s末的速度为 =(10×0.6+0.25×10×0.8)m/s 4.5m/s,故D正确.] =8m/s2, 9.AD[对货物受力分析，受重力mg和拉力F,根据牛顿第 根据速度位移关系可得0一%2=一2a.x, 二定律，有下F-mg=ma·则整理可以得到a=F-g.当F 所以上滑的最大距离为x一之一28m=16m,故选D] =0时，a=一g,即图线与纵轴的交点M的值aM=一g, 2.B[当滑块在斜面上下滑时，则滑块对斜面的压力大小 故A正确；当a=0时，F=mg,故图线与横轴的交点N的 F1=mg©Os0.若该斜面在水平外力F的推动下水平向右 值FN=mg,故B错误；图线的斜率表示质量的倒数 加速运动，则斜面的支持力和重力的合力产生加速度，则 m 故C错误，D正确.] 物块对斜面的压力B-则B1B=co01,故 10.AD[开始运动2s后物体以2m/s的速度匀速运动，则 选B.] 2；末物体受力平衡，根据图像可知，摩擦力 3.C[小球刚好离开斜面时的临界条件是斜面对小球的弹 f=F2十ngsin0. 力恰好为零，斜面对小球的弹力恰好为零时，设细绳的拉 0~2s内，由加速度定义得 力为F,斜面的加速度为4，以小球为研究对象，根据牛颜 -是-22m=1m, 第二定律有F=。=mao,解得ao=n品)≈ 根据牛顿第二定律得 13.3ms2.由于a1=5m's2<ao,可知小球仍在斜面上， F1十ngsin0-f=ma, 此时小球的受力情况如图甲所示，以小球为研究对象，根 解得物体的质量m=1kg,f=7N,故A正确，B错误： 据牛顿第二定律有F1sin0+FNcos0=mg,F1cos0+ 根据滑动痒擦力公式∫=mngcos0, Fssin0=ma1,代入数据解得F1=20N. 得7，放C得误，D正魂] 11.解析(1)物体上抛过程中，根据牛顿第二定律： mg十f=ma1: 根据图像：一a1=024m'2=-12m2 0 2 g ng 联立方程解得阻力：=2N: 见 之 (2)下落过程中：mg一∫=ma2, 由于a2=20m/s2>a,可知小球离开了斜面，此时小球的 解得：a2=8m/s2; 受力情况如图乙所示，绳子的拉力与重力的合力水平向 物体在上升过程中：0-2=一2a1x, 右，则绳子的拉力大小为 下降过程中：2”=2a2.x, F2=√(mg)2+(na2)2=20V5N, 解得：2=8√6m/s. 答案(1)f=2N(2)86m/s. 号-品tC 12.解析(1)由牛顿第二定律可得 4.C[A、B分离前，对整体受力分析根据牛顿第二定律有a mgsin24°-mgcos24°=ma1 E1十FB=1m/g2,则A,B分离前加滤度-直不变，D nA十mB 代入数据解得a1=2m/s2 错误：由题意可知，当A、B间的作用力为0时开始分离， (2)由货物在滑轨上做匀加速运动可得2=2a1l1 设时间为t,则对于A而言FA=m,对于B而言FB= 代入数据解得v=4m/s m,解得1=2s,A,B错误，C正确.] (3)由货物在滑轨上做匀减速运动可得0一7=2a2l2 a2=一只g 5B[初扶态，弹美的压缩量=2。 代入数据解得2=2.7m 分离时，A、B间的弹力为零，由于B具有向上的加速度， 答案(1)2m/s2(2)4m/s(3)2.7m 合力向上，可知弹簧处于压缩状态，根据牛顿第二定律得 73 有太代高一寒假·物理 k:x2一mg=ma, F-(mo+mp)g十F舞=(mp十mQ)a, 解得-3兴， 解得F=(mp十ma)(g十a)一F躁， 1 则物体B上升的高度为△=一= 其中F弹=(x1-2a1), 则有△r=a2,解得1=√四 2m 即P=(mp十moa十之a,放A程误： 在P、Q分离之前F为变力，分离后，F为恒力，两物体分 则分离时B的速度为B=a=及√保，故选B] 离瞬间，P对Q无作用力，故B正确：设两者刚好分离 时，弹簧压缩量为x2,则对Q, 6.B[设当绳子上的拉力达到最大时两物体的加速度为：， k.x2-mog=mQ2· 对B由牛顿第二定律得 Fr一mBg=mA, 在首侣：时同内，由运动学公式得 对A、B整体由牛顿第二定律得 F-(mA十mB)g=(mA十mB)a, 联立解得F=45N,故选B.] 联立解得a=5m's2, 7.D[当A、B之问恰好不发生相对滑动时力F最大，此时 最终分离后力F最大，由F2一mPg=npa,即 A物体所受的合力为mg,由牛顿第二定律知 F2=mp(g+a)=2×(10+5)N=30N 故C,D正确.] aA=m坚=g 11.解析(1)绳子拉力达到最大值，物体加速废最大 对于A、B整体，加速度a=aA=g, 对重物有：T一m1g=ma1· 由牛顿第二定律得 解得：a1=20m/s2,方向竖直向上： F-u(m+2m)g=3ma=3umg. 对猴子：T-m2g=m2a2, 可得F=6mg,故选D.] 解得：a2=5m/s2,方向竖直向上. 8.A[如图所示，要使滑块数自由落体运动， (2)猴子爬行的绳长是重物上升距离和猴子上升距离之 滑块与斜面体之间没有力的作用，滑块的加 和，设该过程时间为t,则有： 速度为g,设此时M的加速度为a,对M: -2+ F-Ma,其中g=tana,联立解得： 解得：1=1s, F=Mg,故A正确.] tan a 重物的离地高定：h-之02=10m 9.ACD[对C进行受力分析如图所示， 答案(1)20m/s2竖直向上5m/s2竖直向上 汽车保持静止时，FA与FB大小相 (2)10m 等，这两个力的合力与桶C的重力 12.解析(1)由图b可知 mg等大反向，此时桶B对桶C支 fm=4N,f=3.12N, 持力FB的大小一定大于号mg,A 2器了m:滑。-会器- 正确：汽车向左加速时，桶B对桶C的支持力FB与桶 (3)根据牛顿第二定律，存在拉力F时物体的加速度 A对桶C的支持力FA在水平方向的合力水平向左，因此 大小 FB>FA,B错误：汽车向左加速时，当加速度达到最大时， -Fcos 0-(mg-Fsin 0)2 mls 桶A对桶C的支持力为0，此时竖直方向上Fgsin60°= mg,水平方向上Facos60°=ma,可得最大加速度a= 撒去拉力F后物体的加速度大小 得CD正. az=ug=4 m s2, 设撤去拉力时物体的速度为，则 1O.BCD[设刚开始时弹簧压缩量为x1,则有 =mQ+mp)g-1+2)X10】 + m=0.1m, k 300 得v=8m4s, 在0~侣：内，整体向上微匀加建运动，报指车顿第二定 全过程运动时间1=”十”=6s 律可得 答案(1)fm=4N=3.12N(2)0.4(3)6s 74