专题突破练习3 动力学的连接体和临界、极值问题-【高考DNA解码】2026年高考物理一轮总复习学生用书word（广东专用）

专题突破练习(三) 1．A　[根据题意，对整体应用牛顿第二定律有F ＝ (M＋m)a，对空间站分析有F′＝Ma，解两式可得飞船和空间站之间的作用力F′＝F，故选A。] 2．C　[设列车的加速度为a，每节车厢的质量为m，每节车厢受到的阻力为Ff，对后38节车厢，由牛顿第二定律有F－38Ff＝38ma；设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为F1，对后2节车厢，由牛顿第二定律得F1－2Ff＝2ma，联立解得F1＝，故选项C正确。] 3．C　[根据小铁球与光滑凹槽相对静止可知，系统有水平向右的加速度a＝g tan α，小铁球受到的合外力方向水平向右，凹槽对小铁球的支持力为，推力F＝(M＋m)g tan α，选项A、B、D错误，C正确。] 4．C　[当A、B整体相对车发生滑动时，a1＝＝μ1g，当A、B间发生相对滑动时，A的加速度a2＝＝μ2g，由于μ1>μ2，所以a1>a2，即当以a1刹车时，A、B间发生相对滑动，所以要求整体都处于相对静止时，汽车刹车的最大加速度为a2，则有＝2μ2gs0，解得v0＝，C项正确。] 5．ABD　[由题图可知拉手所受合力向左，则加速度向左，列车向左加速或向右减速，而前进方向向右，所以列车可能在减速进站，选项A正确；拉手与列车具有相同的加速度，即两拉手具有相同的加速度，受力分析可知F合＝mg tan α＝ma，F合＝mg tan β＝ma，所以α＝β，选项B正确；因列车加速度不变，则拉手的加速度不变，由F合＝mg tan α＝ma可知偏角不变，选项C错误；根据F合＝mg tan α＝ma可得，加速度大小a＝g tan α，选项D正确。] 6．C　[根据题图甲所示情境，设A、B间的静摩擦力达到最大值Ffmax时，系统的加速度为a，对A、B整体，根据牛顿第二定律有F＝(mA＋mB)a，对A，有Ffmax＝mAa，代入数据解得Ffmax＝2.0 N。根据题图乙所示情况，设A、B刚好相对滑动时系统的加速度为a′，以B为研究对象，根据牛顿第二定律有Ffmax＝mBa′，以A、B整体为研究对象，有Fm＝(mA＋mB)a′，代入数据解得Fm＝6.0 N，故C正确。] 7．B　[定滑轮两端各系一重物时，对整体，根据牛顿第二定律得(m1－m2)g＝(m1＋m2)a，得a＝g；当用一竖直向下的恒力F＝m1g代替m1时，对m2，根据牛顿第二定律得m1g－m2g＝m2a1，得a1＝g，则a1＝a，故A、C、D错误，B正确。] 8．D　[对球B受力分析，受重力、拉力和水平风力，如图所示，B球竖直方向受力平衡，则有T cos θ＝mBg，得T＝，所以C错误；水平方向，根据牛顿第二定律有F－T sin θ＝mBa，故F＝T sin θ＋mBa，所以A错误；对整体分析可知，在竖直方向整体受力平衡，故水平风力增大时不会改变杆对A环的支持力，所以B错误；风力增大时，整体的加速度增大，故拉力在水平方向上的分力增大，而竖直方向分力不变，故夹角增大，则拉力T＝增大，所以D正确。] 9．BD　[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mg tan 45°＝ma，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；外力F增大，则斜面体加速度增加，由于斜面体与楔形物体间无摩擦力，则楔形物体将会相对斜面体沿斜面上滑，D正确。 　] 10．B　[当用力F水平向右拉小球时，以小球为研究对象，竖直方向有F1cos θ＝mg，水平方向有F－F1sin θ＝ma，以整体为研究对象，有F＝(m＋M)a，解得a＝g tan θ；当用力F′水平向左拉小车时，以小球为研究对象，竖直方向有F1′cos θ＝mg，水平方向有F1′sin θ＝ma′，解得a′＝g tan θ。结合两种情况，有F1＝F1′，并结合M＞m有a′＞a，故B正确。] 11．C　[A、B分离前，A、B共同做加速运动，由于F是恒力，而弹力是变力，故A、B做变加速直线运动，故D错误；当两物体要分离时，FAB＝0，对B，有F－mg＝ma，对A，有kx－mg＝ma，即F＝kx时，A、B分离，此时弹簧处于压缩状态，又F＝mg，可得a＝0，故A、B错误；设用恒力F拉B前弹簧压缩量为x0，有2mg＝kx0，h＝x0－x，x＝，联立解得k＝，故C正确。] 12．解析：(1)打开降落伞前运动员做自由落体运动，则有h0＝＝20 m。 (2)由题图甲可知，当速度等于5 m/s时，运动员与降落伞做匀速运动，受力平衡 则有kv1＝2mg，可得k＝＝ N·s/m＝200 N·s/m 打开降落伞瞬间，根据牛顿第二定律得 a＝＝30 m/s2，方向竖直向上。 (3)刚打开降落伞时运动员加速度最大，绳承受的拉力最大 设此时每根绳的拉力为FT，以运动员为研究对象，根据牛顿第二定律得8FTcos 37°－mg＝ma 解得FT＝＝312.5 N 所以绳能够承受的拉力至少为312.5 N。 答案：(1)20 m　(2)200 N·s/m　30 m/s2，方向竖直向上　 (3)312.5 N 13．解析：(1)撤去推力前，设a、b间的弹力为N，对b，水平方向有 N－μ2(m1＋m2)g＝0 可得N＝3 N。 (2)撤去推力后，设a、b间弹力变为N1，b与桌面间弹力变为N2，a、b水平方向的加速度大小为ax，木块a竖直方向的加速度大小为ay，对a、b整体，水平方向有 μ2N2＝(m1＋m2)ax 对b竖直方向有 N2－m2g－μ1N1＝0 对a水平方向有 N1＝m1ax 对a竖直方向有 m1g－μ1N1＝m1ay 可得ax＝ m/s2，ay＝ m/s2 设撤去推力后经时间t，木块b停下，b的位移为 x＝axt2 对a竖直方向有 h＝ayt2 可得x＝0.2 m。 答案：(1)3 N　(2)0.2 m 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题突破练习(三)　动力学的连接体和临界、极值问题 说明：单选题每小题4分，多选题每小题6分；本试卷共76分 1．(2024·北京卷)如图所示，飞船与空间站对接后，在推力F作用下一起向前运动。飞船和空间站的质量分别为m和M，则飞船和空间站之间的作用力大小为(　　) A．F B．F C．F D．F 2．某运送物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为(　　) A．F B． C． D． 3．如图所示，质量为M、中空为半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上，光滑凹槽内有一质量为m的小铁球，现用一水平向右的推力F推动凹槽，小铁球与光滑凹槽相对静止时，凹槽圆心和小铁球的连线与竖直方向成α角。重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　) A．小铁球受到的合外力方向水平向左 B．凹槽对小铁球的支持力为 C．系统的加速度为a＝g tan α D．推力F＝Mg tan α 4．(2025·广东云浮高三检测)如图所示，钢铁构件A、B叠放在卡车的水平底板上，卡车底板与B间的动摩擦因数为μ1，A、B间的动摩擦因数为μ2，μ1>μ2，卡车刹车的最大加速度为a(a>μ2g)，可以认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，卡车沿平直公路行驶途中遇到紧急刹车情况时，要求其刹车后在s0距离内能安全停下，重力加速度为g，不计空气阻力，则卡车行驶的速度不能超过(　　) A． B． C． D． 5．(多选)(2024·广东潮州高三下学期第二次质检)京张高铁是北京冬奥会的重要交通保障设施。如图所示为某次高铁列车运行过程中某节车厢的截面示意图，车厢内两相同拉手A、B分别向前进方向在竖直方向偏离角度α和β并保持不变。重力加速度为g，不计空气等阻力，则下列说法正确的是(　　) A．列车可能在减速进站 B．两角度一定满足α＝β C．减小拉手悬绳长度，则偏角变大 D．列车加速度大小为a＝g tan α 6．在光滑水平面上有一辆小车A，其质量为mA＝2.0 kg，小车上放一个物体B，其质量为mB＝1.0 kg。如图甲所示，给B一个水平推力F，当F增大到稍大于3.0 N时，A、B开始相对滑动。如果撤去F，对A施加一水平推力F′，如图乙所示。要使A、B不相对滑动，则F′的最大值Fm为(　　) A．2.0 N B．3.0 N C．6.0 N D．9.0 N 7．如图所示，一轻绳跨过一定滑轮，两端各系一重物，它们的质量分别为m1和m2，且m1＞m2(滑轮质量及一切摩擦不计)，此时系统的加速度为a，今用一竖直向下的恒力F＝m1g代替m1，系统的加速度为a1，则a1和a的关系为(　　) A．a1＝a B．a1＝a C．a1＝a D．a1＝a 8．如图所示，水平光滑细杆上套一环A，环A与球B间用一不可伸长轻质绳相连，质量分别为mA和mB，由于B球受到水平风力作用，轻绳与竖直方向的夹角为θ，A环与B球一起向右做加速度为a的匀加速运动，g为重力加速度，则下列说法正确的是(　　) A．B球受到的风力大小为mBa B．当风力增大时，杆对A环的支持力变大 C．此时球B受到的绳子拉力大小为mBg cos θ D．当风力增大时，轻绳对B球的拉力将会变大 9．(多选)(2025·广东韶关检测)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，下列判断正确的是(　　) 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 10．如图所示，质量为M的小车放在光滑的水平面上，小车上用细线悬吊一质量为m的小球，M＞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θ角，细线的拉力为F1。若用一力F′水平向左拉小车，使小球和其一起以加速度a′向左运动时，细线与竖直方向也成θ角，细线的拉力为F1′。则(　　) A．a′＝a，F1′＝F1 B．a′＞a，F1′＝F1 C．a′＜a，F1′＝F1 D．a′＞a，F1′＞F1 11．如图所示，质量均为m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止，用大小等于mg(g为重力加速度)的恒力F向上拉B，运动距离h时，B与A分离。下列说法正确的是(　　) A．B和A刚分离时，弹簧长度等于原长 B．B和A刚分离时，它们的加速度为g C．弹簧的劲度系数等于 D．在B与A分离之前，它们做匀加速直线运动 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ＋0.5 12．(2025·广东茂名检测)某运动员做跳伞训练，他从悬停在空中的直升机上由静止跳下，跳离直升机一段时间后打开降落伞做减速下落，他打开降落伞后的速度图线如图甲所示。降落伞用8 根对称的绳悬挂运动员，每根绳与中轴线的夹角均为37°，如图乙所示。已知运动员的质量为50 kg，降落伞质量也为50 kg，不计运动员所受的阻力，打开降落伞后降落伞所受阻力f与速度v成正比，即f＝kv(g取10m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)。 (1)求打开降落伞前运动员下落的距离； (2)求阻力系数 k和打开降落伞瞬间的加速度a的大小和方向； (3)绳能够承受的拉力至少为多少？ 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ＋0.5 13．如图所示，木块a紧贴着木块b的竖直侧壁，对木块a施加水平推力F，a、b一起在水平桌面上匀速前进。a的质量m1＝0.2 kg，b的质量m2＝0.4 kg，a、b间的动摩擦因数为μ1＝0.8，b与桌面间的动摩擦因数为μ2＝0.5，a到桌面的高度h＝0.36 m。若撤去推力F，木块a落到桌面的同时木块b也刚好停下。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10 m/s2。求： (1)撤去推力前，a、b间的弹力大小； (2)撤去推力后，木块b前进的距离。 1 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$