第3章 14微练14 动力学中的连接体问题和临界、极值问题(作业课件)-【赢在微点·顶层设计】2026年高中物理高考一轮总复习（粤教版）

微练14 动力学中的连接体问题 和临界、极值问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 一、选择题(1~5题为单项选择题，6~9题为多项选择题) 1.(2025·深圳模拟)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 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 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，两式联立解得飞船和空间站之间的作用力F'=F，A项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.(2025·佛山模拟)高铁已成为重要的“中国名片”。一辆由8节车厢编组的列车，从车头开始的第2、3、6和7共四节为动力车厢，其余为非动力车厢。列车在平直轨道上匀加速启动时，若每节动力车厢牵引力大小均为F，每节车厢质量均为m，所受阻力均为f，则( ) A.列车的加速度为 B.列车的加速度为 C.第2节车厢对第3节车厢的作用力为0 D.第2节车厢对第3节车厢的作用力为F-2f 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据牛顿第二定律得4F-8f=8ma ，解得a= ，A、B两项错误；对前两节车厢根据牛顿第二定律得F+F23-2f=2ma ，解得F23=0，C项正确，D项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 3.如图，质量为M的斜面体置于水平面上，将一个质量为m的小物块放在斜面上，若向右对小物体施加恒力F1或向左对斜面体施加恒力F2,都能恰好使得两者不相对滑动，不计一切摩擦，F1和F2的大小之比为( ) A.m∶M B.M∶m C.(M+m)∶M D.(M+m)∶m 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 由于不计一切摩擦，分析题图中左图，对整体受力分析，竖直方向FN地1=(m+M)g，水平方向，列牛顿第二定律F1=(m+M)a1，再对斜面体受力分析，设斜面倾角为θ，竖直方向FN地1=Mg+FN1cos θ，水平方向,列牛顿第二定律FN1sin θ=Ma1，解得F1=(m+M)。同理，分析右图，对整体受力分析，竖直方向FN地2=(m+M)g，水平方向，列牛顿第二定律F2=(m+M)a2，再对小物块受力分析，竖直方向FN2cos θ=mg，水平方向，列牛顿第二定律FN2sin θ=ma2，解得F2=(m+M)gtan θ，所以F1∶F2=m∶M，A项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 4.如图，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 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 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，解得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，解得a1=g，则a1=a，B项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 5.(2024·全国甲卷)如图，一轻绳跨过光滑定滑轮，绳的一端系物块P，P置于水平桌面上，与桌面间存在摩擦；绳的另一端悬挂一轻盘 (质量可忽略)，盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量m，并测量P的加速度大小a，得到a-m图像。重力加速度大小为g。在下列a-m图像中，可能正确的是( ) 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 设P的质量为M，P与桌面的滑动摩擦力为f；以P为研究对象，根据牛顿第二定律得T-f=Ma，以盘和砝码为研究对象，根据牛顿第二定律得mg-T=ma，联立解得a==，当砝码的重力大于f 时，才有一定的加速度，当m趋于无穷大时，加速度趋近于g，D项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 6.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B受到的支持力FN和摩擦力f正确的是( ) A.FN=m1g+m2g-Fsin θ B.FN=m1g+m2g+Fcos θ C.f=Fsin θ D.f=Fcos θ 对两个物体构成的整体进行分析,根据平衡条件有Fcos θ=f，Fsin θ+ FN=(m1+m2)g,解得f=Fcos θ，FN=m1g+m2g-Fsin θ，A、D两项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 7.如图所示，均可视为质点的小球A、B通过跨过车厢顶部的光滑轻质定滑轮的轻绳连接，小球A用轻绳AC系于车厢侧壁，当小车在水平面上向左做匀加速直线运动时，定滑轮两侧的轻绳恰好垂直，轻绳AC恰好水平。已知A、B两小球的质量分别为0.4 kg、0.3 kg，取重力加速度大小g=10 m/s2，下列说法正确的是( ) A.轻绳AB中的张力大小为5 N B.小车的加速度大小为 m/s2 C.轻绳CA中的张力大小为3 N D.轻绳对定滑轮的作用力小于7 N 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 设轻绳AB中的张力大小为T，OA与竖直方向的夹角为θ，则有 Tsin θ=mBg=3 N，Tcos θ=mAg=4 N，解得T=5 N，A项正确；小球B受到的合力为F=Tcos θ=4 N，其加速度大小为a== m/s2= m/s2，B项正确；A、B加速度大小相等，设轻绳CA中的张力大小为T'，则有T'-Tsin θ=mAa，解得T'= N，C项错误；轻绳对定滑轮的作用力大小为=5 N，D项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 8.(2025·东莞模拟)如图所示，水平恒力F推着平板小车和货物在水平地面一起做匀加速直线运动，小车和货物的质量分别为M和m，货物与小车间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。小车与地面间的滚动摩擦力不计，且货物与平板车左侧推杆不接触，在运动过程中，下列分析正确的是( ) A.货物受到的合力大小为F B.货物受到的合力大小一定为μmg C.货物受到的摩擦力大小一定为F D.水平恒力F大于μmg时，货物会发生相对滑动 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 对小车和货物整体根据牛顿第二定律可得F=(M+m)a，根据牛顿第二定律，货物受到的合力大小F合=ma=F，A项正确；小车与货物之间的滑动摩擦力大小为f'=μFN=μmg，小车与货物之间相对静止为静摩擦力，货物受到的摩擦力不一定等于最大静摩擦力，B项错误；小车对货物的摩擦力提供货物加速度，即小车对货物的摩擦力大小为f=F合=F，C项正确；货物即将发生相对滑动 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 时，小车与货物之间的摩擦力为最大静摩擦力，则f'=μFN=μmg，对货物，根据牛顿第二定律可得f'=ma，对整体，根据牛顿第二定律可得F=(m+M)a=μ(m+M)g，则至少需要μ(m+M)g的推力才会相对滑动，D项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 9.(2025·深圳模拟)如图所示，质量分别为m1、m2的A、B两个物体放在斜面上，中间用一个轻杆相连，A、B与斜面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2，它们在斜面上加速下滑，关于杆的受力情况，下列说法正确的是( ) A.μ1>μ2，m1=m2，则杆受到压力 B.μ1=μ2，m1>m2，则杆受到拉力 C.μ1<μ2，m1<m2，则杆受到压力 D.μ1=μ2，m1≠m2，则杆无作用力 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 设斜面倾角为θ，A、B一起下滑，以物体A、B整体为研究对象，由牛顿第二定律得m1gsin θ+m2gsin θ-μ1m1gcos θ-μ2m2gcos θ= (m1+m2)a，假设杆受拉力，则以物体A为研究对象有m1gsin θ-F-μ1m1gcos θ=m1a，联立可得F=。若μ1>μ2，则F为负值，杆受压力，A项正确；若μ1<μ2，则F为正值，杆受拉力，C项错误；若μ1=μ2，F为零，则杆无作用力，B项错误，D项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 二、非选择题 10.(2025·东莞模拟)一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都可不计,盘内放一个物体P处于静止状态。P的质量m=12 kg，弹簧的劲度系数k=800 N/m。现给P施加一个竖直向上的力F，使P从静止开始向上做匀加速直线运动，如图所示。已知在头0.2 s内F的大小是变化的，在0.2 s以后F是恒力，g取10 m/s2。求： (1)未施加力F时，弹簧的压缩量； (2)物体做匀加速直线运动的加速度大小； (3)F的最小值和最大值。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)未施加力F时，根据受力平衡可得mg=kx0， 解得弹簧的压缩量为x0=0.15 m。 (2)根据题意可知，在t=0.2 s时，物体P与秤盘开始分离，此时弹簧处于原长状态，则在0~0.2 s内，根据运动学公式可得x0=at2， 解得物体做匀加速直线运动的加速度大小 a=7.5 m/s2。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)物体P与秤盘分离前，以物体P为对象，根据牛顿第二定律可得 F+FN-mg=ma， 由于秤盘质量忽略不计，则有FN=kx， 由于压缩量逐渐减小，FN逐渐减小，则F逐渐增大；可知初始时刻F最小，则有Fmin+kx0-mg=ma， 解得Fmin=90 N， 当物体P与秤盘分离时，FN=0，此时F最大，则有Fmax-mg=ma， 解得Fmax=210 N。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 $$