内容正文:
微专题一 动力学中的连接体问题和临界、极值问题
目录
第一部分 风向速递 洞察考向,感知前沿 1
第二部分 分层突破 固本培优,精准提分 3
A组•保分基础练 3
题型01 动力学中的连接体问题 3
题型02 动力学中的临界、极值问题 7
B组•抢分能力练 8
第三部分 真题验证 对标高考,感悟考法 9
1.【跨章节综合】(2025·陕西商洛·模拟预测)(多选)某升降电梯的原理图如图所示,轿厢A与平衡配重B跨过轻质定滑轮通过轻质缆绳连接,电机通过轻质缆绳拉动平衡配重B,使轿厢A由静止开始向上运动。在某次电梯运行时,轿厢A(含乘客)、B的质量分别为1000kg和800kg,电动机输出功率保持不变,运动过程中轿厢A、配重B一直未与定滑轮相撞,不考虑空气阻力与摩擦阻力,重力加速度,下列说法正确的是( )
A.轿厢A先做匀加速直线运动,再做加速度减小的直线运动,最后做匀速直线运动
B.轿厢A能达到的最大速度为2m/s
C.轿厢A向上的加速度为时,配重B下端的牵引绳上拉力为7400N
D.轿厢A从静止开始到上升的高度为5m时(箱体已处于匀速状态),所用的时间为5.45s
2.【解决实际问题】(2025·四川达州·模拟预测)(多选)某电视节目通过造浪机验证了洪水来临时自救的最科学方式:选取纵向“1字”阵列,由前往后依次按身体素质从强到弱的顺序站定,如图甲所示。某同学为分析各处的受力情况,建立了如图乙所示的物理模型:水平地面上并排放置四个质量均为的相同物块,每个物块与地面间的动摩擦因数均为,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块1、2之间固定一个质量不计的压力传感器。时,对物块1施加一水平力,下列说法正确的是( )
A.若四个物块均静止,则物块之间的弹力的比例从左往右依次为
B.若四个物块一起向右匀加速运动,则物块之间的弹力的比例从左往右依次为
C.若随时间均匀变化,满足关系,则在时,压力传感器的示数
D.若随时间均匀变化,满足关系,则在时,四个物块刚好被推动
01 动力学中的连接体问题
1.(2026·安徽黄山·一模)如图所示,高空滑索早期是用于贫困山区的交通工具,后发展为高山自救及军事突击行动,如今发展为现代化体育游乐项目。现简化该模型如下:固定的足够长斜杆粗糙程度未知,与水平面的夹角为,杆上套一个金属环,不可伸长的轻绳连接着金属环和小球,质量分别为m、M。现给环和球组成的系统一沿杆方向的初速度,经过一段时间后两者保持相对静止,忽略空气阻力。下列说法正确的是( )
A.两者相对静止位置如图1时,系统一定处于静止状态
B.两者相对静止位置如图2时,系统一定沿杆下滑
C.两者相对静止位置如图3时,系统一定沿杆下滑
D.两者相对静止位置如图4时,系统一定沿杆下滑
2.(2026·河北·一模)(多选)氢气球常被用作装饰。如图所示,用一根轻质细绳将不计重力的氢气球与水平地面上质量m0.4kg的小物块连接,氢气球受F3N、水平恒定的风力作用,氢气球与小物块相对静止时,细绳与水平方向的夹角为θ。已知地面粗糙,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,风对小物块的作用力不计,小物块始终没有脱离地面,重力加速度g取则下列说法正确的是( )
A.小物块一定受到4个力的作用
B.小物块的加速度可能为
C.细绳与水平方向的夹角θ不可能大于
D.若小物块始终处于静止状态,则小物块与地面间的动摩擦因数可能为0.6
3.(2025·湖南长沙·一模)(多选)如图甲所示,质量为的小车放在光滑水平面上,小车上用细线悬吊一质量为的小球,,用一力水平向右拉小球,使小球和车一起以加速度向右运动时,细线与竖直方向成 角,细线的拉力大小为若用一力水平向左拉小车,使小球和车一起以加速度向左运动时,细线与竖直方向也成 角,如图乙所示,细线的拉力大小为,则( )
A. B. C. D.
4.(2025·四川内江·一模)如图所示,一端带有滑轮的轻杆固定在竖直平面上,轻杆与竖直面成60°角,用不可伸长的轻质细绳一端连接小车,另一端跨过轻质定滑轮连接质量为m的物块,不计细绳与滑轮间的摩擦,重力加速度为g。当小车水平向左匀速运动时,细绳对滑轮作用力的大小和方向分别为( )
A.2mg,与竖直方向夹角为30°斜向左下方
B.,与竖直方向夹角为60°斜向左下方
C.,与竖直方向夹角为45°斜向左下方
D.,与竖直方向夹角为60°斜向左下方
5.(2025·山东·模拟预测)如图所示,质量分别为、的两个物体A、B在水平拉力的作用下,沿光滑水平面一起向右运动,已知,光滑动滑轮及细绳质量不计,物体A、B间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为,则下列说法中正确的是( )
A.A对B的摩擦力向右
B.A、B一起向右运动的加速度大小为
C.A、B间的摩擦力大小为
D.要使A、B之间不发生相对滑动,则的最大值为
6.(2025·北京海淀·一模)如图所示,材料相同的物体、由轻绳连接,质量分别为和,在恒定拉力的作用下沿固定斜面向上加速运动。则( )
A.轻绳拉力的大小与斜面的倾角有关
B.轻绳拉力的大小与物体和斜面之间的动摩擦因数有关
C.轻绳拉力的大小为
D.若改用同样大小拉力沿斜面向下拉连接体加速运动,轻绳拉力的大小可能为零
7.(2025·四川遂宁·二模)(多选)幼儿园的小朋友用一轻弹簧将A、B两辆玩具小车(视为质点)连接在一起,在两侧施加外力F1、F2进行“拔河”游戏,观察小车的运动情况,如图所示。已知轻弹簧的原长为L、劲度系数为k,两小车质量相同,一切摩擦均可忽略。下列说法正确的是 ( )
A.若,且两小车相对静止,则两车距离为
B.若,且两小车相对静止,则两车距离为
C.若,且两小车相对静止,则两车距离为
D.若,且两小车相对静止,则两车距离为
8.(2025·湖北武汉·三模)如图所示,一质量为m=0.2kg的物块静置于矩形的木箱内,物块和箱底之间的动摩擦因数为μ=0.3,一劲度系数为20N/m的轻质弹簧的两端分别与物块右端、木箱右壁连接。初始时,木箱处于静止状态,弹簧长度为L=5cm并与木箱底面平行,弹簧的形变量未知。现在给木箱一加速度a,使物块恰好能相对木箱底面移动起来。若弹簧形变量始终在弹性限度范围内,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度,求
(1)若且方向竖直向下,则弹簧的原长为多少;
(2)若加速度是水平方向,且初始时弹簧的伸长量为2cm,则加速度a有多大?
02 动力学中的临界、极值问题
9.(2025·云南红河·一模)如图所示,一质量的凹形槽在水平拉力F作用下沿水平地面向左做匀加速直线运动,这时凹形槽内一质量的铁块恰好能静止在后壁上。已知凹形槽与水平地面间的动摩擦因数,铁块与凹形槽间的动摩擦因数。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取,则( )
A.铁块对凹形槽压力的大小为20N B.凹形槽的加速度为
C.水平拉力F的大小为108N D.水平面对凹形槽支持力的大小为25N
10.(2025·福建泉州·一模)如图,在粗糙水平地面上,两物块P、Q在水平向右的推力F作用下,恰好能一起向右做匀加速运动。已知P的质量为3kg,Q的质量为1kg,P与地面间、P与Q间的动摩擦因数均为0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小为10m/s2。某时刻将推力F减小为0.66F,则Q相对P下滑的过程中,P对地面的压力大小为( )
A.23.2N B.35.75N C.36N D.40N
11.(2026·湖南·一模)(多选)如图所示,装有轻质光滑定滑轮的长方体木箱静置于光滑水平地面上,木箱上的物块甲通过不可伸长的水平轻绳绕过定滑轮与物块乙相连。木箱质量为,甲、乙两物块质量均为,甲与木箱之间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块乙始终不与木箱接触,重力加速度取。现以水平向右的推力作用在木箱上使三者保持相对静止,则下列判断正确的是( )
A.轻绳对物块乙的弹力方向斜向右上
B.轻绳上弹力大小为
C.物块甲所受摩擦力方向有可能水平向右
D.要使三者保持相对静止,水平推力的大小至少为
12.(2026·福建·一模)如图所示,质量分别为的物体A、B用跨过定滑轮的轻绳连接,其中物体A位于水平地面上,与水平地面间的动摩擦因数μ=0.1,与滑轮距离足够;物体B带正电,带电量,位于倾角θ=30°的光滑绝缘斜面上,斜面上与物体B相距d=1.5m的C点下方存在沿斜面向上的匀强电场,电场强度大小为E=7000N/C。t=0时刻将物体B由静止释放,物体A、B视为质点,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)物体B由静止释放后细绳对A的拉力大小;
(2)物体B到达C点时的速度大小;
(3)物体B从开始到第一次运动至最低点的过程中克服电场力做的功。
13.(2025·青海西宁·三模)(多选)如图所示,截面为直角三角形的斜面体固定在水平面上,两斜面光滑,斜面倾角分别为和,左侧斜面底端固定一挡板,物块a紧挨挡板放置,斜面顶端固定一轻质定滑轮,轻绳一端连接物块a,一端跨过定滑轮与劲度系数为k的弹簧上端连接,弹簧的下端连接物块b。初始状态,用手托住物块b(处于P处),使两物块a、b均静止,弹簧处于原长且轻绳刚好伸直,轻绳和弹簧都与斜面平行。现释放物块b,物块b从P运动到最低点Q的过程中,物块a恰好没有离开挡板。已知弹簧的弹性势能表达式(x为弹簧形变量),物块a的质量为M,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.物块b被释放瞬间,其加速度大小为
B.物块a、b的质量之比为
C.弹簧的最大弹性势能为
D.物块b运动到PQ中点时速度大小为
1.(2024·全国甲卷·高考真题)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,得到图像。重力加速度大小为g。在下列图像中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
2.(2025·湖北·高考真题)一个宽为L的双轨推拉门由两扇宽为的门板组成。门处于关闭状态,其俯视图如图(a)所示。某同学用与门板平行的水平恒定拉力作用在一门板上,一段时间后撤去拉力,该门板完全运动到另一边,且恰好不与门框发生碰撞,其俯视图如图(b)所示。门板在运动过程中受到的阻力与其重力大小之比为,重力加速度大小为g。若要门板的整个运动过程用时尽量短,则所用时间趋近于( )
A. B. C. D.
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微专题一 动力学中的连接体问题和临界、极值问题
目录
第一部分 风向速递 洞察考向,感知前沿 1
第二部分 分层突破 固本培优,精准提分 4
A组•保分基础练 4
题型01 动力学中的连接体问题 4
题型02 动力学中的临界、极值问题 11
B组•抢分能力练 13
第三部分 真题验证 对标高考,感悟考法 16
1.【跨章节综合】(2025·陕西商洛·模拟预测)(多选)某升降电梯的原理图如图所示,轿厢A与平衡配重B跨过轻质定滑轮通过轻质缆绳连接,电机通过轻质缆绳拉动平衡配重B,使轿厢A由静止开始向上运动。在某次电梯运行时,轿厢A(含乘客)、B的质量分别为1000kg和800kg,电动机输出功率保持不变,运动过程中轿厢A、配重B一直未与定滑轮相撞,不考虑空气阻力与摩擦阻力,重力加速度,下列说法正确的是( )
A.轿厢A先做匀加速直线运动,再做加速度减小的直线运动,最后做匀速直线运动
B.轿厢A能达到的最大速度为2m/s
C.轿厢A向上的加速度为时,配重B下端的牵引绳上拉力为7400N
D.轿厢A从静止开始到上升的高度为5m时(箱体已处于匀速状态),所用的时间为5.45s
【答案】CD
【详解】A.电动机输出功率保持不变,速度增大时,根据
可知牵引力减小,所以轿厢A做加速度减小的加速直线运动,最后做匀速直线运动,故A错误;
B.当轿厢A的速度达到最大时,轿厢A做匀速直线运动,此时电动机的牵引力为
又
联立解得,故B错误;
C.当A向上的加速度为时,设A、B之间绳的拉力大小为F1,对A有
重物B下端绳的拉力大小为F,对B有
联立解得,故C正确;
D.假设轿厢A从静止开始到上升的高度为5m时,轿厢已处于匀速状态,对A、B整体,由动能定理得
解得
若假设成立,则
代入数据,解得
所以,假设成立,此时轿厢达到匀速,故D正确。
故选CD。
2.【解决实际问题】(2025·四川达州·模拟预测)(多选)某电视节目通过造浪机验证了洪水来临时自救的最科学方式:选取纵向“1字”阵列,由前往后依次按身体素质从强到弱的顺序站定,如图甲所示。某同学为分析各处的受力情况,建立了如图乙所示的物理模型:水平地面上并排放置四个质量均为的相同物块,每个物块与地面间的动摩擦因数均为,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块1、2之间固定一个质量不计的压力传感器。时,对物块1施加一水平力,下列说法正确的是( )
A.若四个物块均静止,则物块之间的弹力的比例从左往右依次为
B.若四个物块一起向右匀加速运动,则物块之间的弹力的比例从左往右依次为
C.若随时间均匀变化,满足关系,则在时,压力传感器的示数
D.若随时间均匀变化,满足关系,则在时,四个物块刚好被推动
【答案】BD
【详解】A.四个物块都静止时,由于静摩擦力的大小无法确定,故彼此间的弹力无法确定,故A错误;
B.一起匀加速时,根据整体法,对四个物块有
设物块1对物块2的弹力为,对物块2、3、4有
设物块2对物块3的弹力为,对物块3、4有
设物块3对物块4的弹力为,对物块4有
联立解得,,
则物块之间的弹力的比例从左往右依次为,故B正确;
C.若随时间均匀变化,满足关系,则在时,
可知压力传感器的示数为0,故C错误;
D.若随时间均匀变化,满足关系,则在时,
根据整体法可知,四个物块刚好被推动,故D正确。
故选BD。
01 动力学中的连接体问题
1.(2026·安徽黄山·一模)如图所示,高空滑索早期是用于贫困山区的交通工具,后发展为高山自救及军事突击行动,如今发展为现代化体育游乐项目。现简化该模型如下:固定的足够长斜杆粗糙程度未知,与水平面的夹角为,杆上套一个金属环,不可伸长的轻绳连接着金属环和小球,质量分别为m、M。现给环和球组成的系统一沿杆方向的初速度,经过一段时间后两者保持相对静止,忽略空气阻力。下列说法正确的是( )
A.两者相对静止位置如图1时,系统一定处于静止状态
B.两者相对静止位置如图2时,系统一定沿杆下滑
C.两者相对静止位置如图3时,系统一定沿杆下滑
D.两者相对静止位置如图4时,系统一定沿杆下滑
【答案】C
【详解】A.两者相对静止位置如图1时,小球的加速度为0,系统加速度为0,系统可能静止,也可能处于匀速直线运动状态,A错误;
BD.两者相对静止位置如图2、图4时,小球的加速度方向沿杆向下,其运动方向可能沿杆向上减速,也可能沿杆向下加速,BD错误;
C.两者相对静止位置如图3时,小球的加速度方向沿杆向上,其运动方向只可能沿杆向下减速,不可能向上加速(根据能量关系判断),C正确。
故选C。
2.(2026·河北·一模)(多选)氢气球常被用作装饰。如图所示,用一根轻质细绳将不计重力的氢气球与水平地面上质量m0.4kg的小物块连接,氢气球受F3N、水平恒定的风力作用,氢气球与小物块相对静止时,细绳与水平方向的夹角为θ。已知地面粗糙,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,风对小物块的作用力不计,小物块始终没有脱离地面,重力加速度g取则下列说法正确的是( )
A.小物块一定受到4个力的作用
B.小物块的加速度可能为
C.细绳与水平方向的夹角θ不可能大于
D.若小物块始终处于静止状态,则小物块与地面间的动摩擦因数可能为0.6
【答案】BC
【详解】A.若小物块刚好与地面接触无挤压,则小物块受到重力、拉力2个力的作用,故A错误;
B.对系统整体分析,若小物块刚好与地面接触无挤压,根据牛顿第二定律
解得
故B正确;
C.当小物块刚好与地面接触无挤压时,细绳与水平方向的夹角θ最大,此时对氢气球水平方向受力分析知
对小物块在竖直方向分析知
联立解得
故θ最大为,故C正确;
D.小物块处于静止状态时,系统整体平衡,可知,水平方向
由滑动摩擦力公式得
若
解得
竖直方向,对小物块分析
产生矛盾,小物块不可能静止在地面上,故小物块与地面间的动摩擦因数不可能为0.6,故D错误。
故选BC。
3.(2025·湖南长沙·一模)(多选)如图甲所示,质量为的小车放在光滑水平面上,小车上用细线悬吊一质量为的小球,,用一力水平向右拉小球,使小球和车一起以加速度向右运动时,细线与竖直方向成 角,细线的拉力大小为若用一力水平向左拉小车,使小球和车一起以加速度向左运动时,细线与竖直方向也成 角,如图乙所示,细线的拉力大小为,则( )
A. B. C. D.
【答案】BD
【详解】对题图甲中小车和小球组成的整体,根据牛顿第二定律有
对题图甲中小球受力分析,如图所示
对小球,根据牛顿第二定律有
联立解得
对题图乙中小车和小球组成的整体,根据牛顿第二定律有
对题图乙中小球受力分析,如图所示
对小球,根据牛顿第二定律有
解得
综合可知
因为
所以
故BD符合题意。
故选BD。
4.(2025·四川内江·一模)如图所示,一端带有滑轮的轻杆固定在竖直平面上,轻杆与竖直面成60°角,用不可伸长的轻质细绳一端连接小车,另一端跨过轻质定滑轮连接质量为m的物块,不计细绳与滑轮间的摩擦,重力加速度为g。当小车水平向左匀速运动时,细绳对滑轮作用力的大小和方向分别为( )
A.2mg,与竖直方向夹角为30°斜向左下方
B.,与竖直方向夹角为60°斜向左下方
C.,与竖直方向夹角为45°斜向左下方
D.,与竖直方向夹角为60°斜向左下方
【答案】C
【详解】当小车水平向左匀速运动时,物块匀速上升,由平衡可得
对滑轮分析,受到水平向左的拉力T和竖直向下的拉力T,根据勾股定理求得细绳对滑轮作用力,与竖直方向夹角为45°斜向左下方,该力的方向与轻杆的夹角没有关系。
故选C。
5.(2025·山东·模拟预测)如图所示,质量分别为、的两个物体A、B在水平拉力的作用下,沿光滑水平面一起向右运动,已知,光滑动滑轮及细绳质量不计,物体A、B间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为,则下列说法中正确的是( )
A.A对B的摩擦力向右
B.A、B一起向右运动的加速度大小为
C.A、B间的摩擦力大小为
D.要使A、B之间不发生相对滑动,则的最大值为
【答案】D
【详解】B.对AB整体分析可知
可知AB一起向右运动的加速度大小为,B错误;
AC.对A分析,假设B对A的摩擦力向右,可知
解得
因可知,假设成立,则由牛顿第三定律可知,对的摩擦力向左,AC错误;
D.要使A、B之间不发生相对滑动,则只需满足
即
即的最大值为,D正确。
故选D。
6.(2025·北京海淀·一模)如图所示,材料相同的物体、由轻绳连接,质量分别为和,在恒定拉力的作用下沿固定斜面向上加速运动。则( )
A.轻绳拉力的大小与斜面的倾角有关
B.轻绳拉力的大小与物体和斜面之间的动摩擦因数有关
C.轻绳拉力的大小为
D.若改用同样大小拉力沿斜面向下拉连接体加速运动,轻绳拉力的大小可能为零
【答案】C
【详解】ABC.以物体A、B及轻绳整体为研究对象,根据牛顿第二定律得
解得
再隔离B进行分析,根据牛顿第二定律得
解得
故绳子的拉力与斜面倾角无关,与动摩擦因数无关,与两物体的质量有关,故C正确,AB错误;
D.若改用同样大小拉力沿斜面向下拉连接体加速运动,整体由牛顿第二定律得
解得
再隔离A进行分析,假设轻绳拉力的大小为零,则根据牛顿第二定律得
解得
故D错误。
故选C。
7.(2025·四川遂宁·二模)(多选)幼儿园的小朋友用一轻弹簧将A、B两辆玩具小车(视为质点)连接在一起,在两侧施加外力F1、F2进行“拔河”游戏,观察小车的运动情况,如图所示。已知轻弹簧的原长为L、劲度系数为k,两小车质量相同,一切摩擦均可忽略。下列说法正确的是 ( )
A.若,且两小车相对静止,则两车距离为
B.若,且两小车相对静止,则两车距离为
C.若,且两小车相对静止,则两车距离为
D.若,且两小车相对静止,则两车距离为
【答案】AC
【详解】AB.由于,且两小车相对静止,此时系统处于静止状态,根据胡克定律结合平衡条件可得
解得弹簧的伸长量为
则两车距离为,故A正确,B错误;
CD.若,且两小车相对静止,对整体根据牛顿第二定律有
以A为对象,根据牛顿第二定律可得
联立解得弹簧的伸长量为
则两车距离为,故C正确,D错误。
故选AC。
8.(2025·湖北武汉·三模)如图所示,一质量为m=0.2kg的物块静置于矩形的木箱内,物块和箱底之间的动摩擦因数为μ=0.3,一劲度系数为20N/m的轻质弹簧的两端分别与物块右端、木箱右壁连接。初始时,木箱处于静止状态,弹簧长度为L=5cm并与木箱底面平行,弹簧的形变量未知。现在给木箱一加速度a,使物块恰好能相对木箱底面移动起来。若弹簧形变量始终在弹性限度范围内,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度,求
(1)若且方向竖直向下,则弹簧的原长为多少;
(2)若加速度是水平方向,且初始时弹簧的伸长量为2cm,则加速度a有多大?
【答案】(1)7.7cm或2.3cm
(2)见解析
【详解】(1)对物块,竖直方向上
水平方向上
联立解得
所以弹簧原长为
或者
(2)对物块,竖直方向上
水平方向上,若摩擦力向右
联立解得
水平向右;
若摩擦力向左
联立解得
水平向左。
02 动力学中的临界、极值问题
9.(2025·云南红河·一模)如图所示,一质量的凹形槽在水平拉力F作用下沿水平地面向左做匀加速直线运动,这时凹形槽内一质量的铁块恰好能静止在后壁上。已知凹形槽与水平地面间的动摩擦因数,铁块与凹形槽间的动摩擦因数。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取,则( )
A.铁块对凹形槽压力的大小为20N B.凹形槽的加速度为
C.水平拉力F的大小为108N D.水平面对凹形槽支持力的大小为25N
【答案】C
【详解】A.设铁块对凹形槽压力大小为,对铁块,竖直方向,根据平衡条件
解得,故A错误;
B.水平方向,根据牛顿第二定律,故B错误;
C.对铁块和凹形槽整体,根据牛顿第二定律
可得,故C正确;
D.对铁块和凹形槽整体,竖直方向,根据平衡条件可得水平面对凹形槽支持力的大小,故D错误。
故选C。
10.(2025·福建泉州·一模)如图,在粗糙水平地面上,两物块P、Q在水平向右的推力F作用下,恰好能一起向右做匀加速运动。已知P的质量为3kg,Q的质量为1kg,P与地面间、P与Q间的动摩擦因数均为0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小为10m/s2。某时刻将推力F减小为0.66F,则Q相对P下滑的过程中,P对地面的压力大小为( )
A.23.2N B.35.75N C.36N D.40N
【答案】C
【详解】在推力F作用下,两物块恰好能一起向右做匀加速运动,对P、Q整体,根据牛顿第二定律有
对物块Q,水平方向上有
竖直方向上有
解得
推力F减小为0.66F,对P、Q整体,水平方向上有
对物块Q,水平方向上有
P、Q间的滑动摩擦力
对物块P,竖直方向上,根据平衡条件有
根据牛顿第三定律,此时P对地面的压力大小
解得
11.(2026·湖南·一模)(多选)如图所示,装有轻质光滑定滑轮的长方体木箱静置于光滑水平地面上,木箱上的物块甲通过不可伸长的水平轻绳绕过定滑轮与物块乙相连。木箱质量为,甲、乙两物块质量均为,甲与木箱之间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块乙始终不与木箱接触,重力加速度取。现以水平向右的推力作用在木箱上使三者保持相对静止,则下列判断正确的是( )
A.轻绳对物块乙的弹力方向斜向右上
B.轻绳上弹力大小为
C.物块甲所受摩擦力方向有可能水平向右
D.要使三者保持相对静止,水平推力的大小至少为
【答案】AD
【详解】AB.对整体分析可知
加速度方向水平向右,对物块乙分析可知,由于相对静止,其加速度水平向右,所以与其连接的轻绳弹力方向斜向右上,其大小满足
可知弹力大小大于物块乙的重力,A正确,B错误;
C.对物块甲,假设摩擦力方向水平向左,可知
联立可得
可知取正值,所以假设正确,摩擦力方向水平向左,C错误;
D.对物块甲知,所以
故
联立可得,D正确。
故选AD。
12.(2026·福建·一模)如图所示,质量分别为的物体A、B用跨过定滑轮的轻绳连接,其中物体A位于水平地面上,与水平地面间的动摩擦因数μ=0.1,与滑轮距离足够;物体B带正电,带电量,位于倾角θ=30°的光滑绝缘斜面上,斜面上与物体B相距d=1.5m的C点下方存在沿斜面向上的匀强电场,电场强度大小为E=7000N/C。t=0时刻将物体B由静止释放,物体A、B视为质点,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)物体B由静止释放后细绳对A的拉力大小;
(2)物体B到达C点时的速度大小;
(3)物体B从开始到第一次运动至最低点的过程中克服电场力做的功。
【答案】(1)0.8N
(2)3m/s
(3)6.3J
【详解】(1)物体A与水平面的滑动摩擦力
设物体B由静止释放后细绳对A的拉力大小为,对B由牛顿第二定律得
对A由牛顿第二定律得
解得,
(2)当物体B到达C点时
代入数据得
(3)B冲入电场后,假设绳子松弛,则对B物体有
代入数据得
对A物体有
代入数据得
由于
所以B物体减速得更快,绳子松弛,假设成立,B物体运动到最低点的过程中,由速度—位移公式有
再根据功的公式得
代入数据得
13.(2025·青海西宁·三模)(多选)如图所示,截面为直角三角形的斜面体固定在水平面上,两斜面光滑,斜面倾角分别为和,左侧斜面底端固定一挡板,物块a紧挨挡板放置,斜面顶端固定一轻质定滑轮,轻绳一端连接物块a,一端跨过定滑轮与劲度系数为k的弹簧上端连接,弹簧的下端连接物块b。初始状态,用手托住物块b(处于P处),使两物块a、b均静止,弹簧处于原长且轻绳刚好伸直,轻绳和弹簧都与斜面平行。现释放物块b,物块b从P运动到最低点Q的过程中,物块a恰好没有离开挡板。已知弹簧的弹性势能表达式(x为弹簧形变量),物块a的质量为M,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.物块b被释放瞬间,其加速度大小为
B.物块a、b的质量之比为
C.弹簧的最大弹性势能为
D.物块b运动到PQ中点时速度大小为
【答案】AB
【详解】AB.由题意可知,物块b在PQ之间做简谐运动,在P点时的加速度大小为
由对称性可知物块b在Q点的加速度大小也是,根据牛顿第二定律有
解得
故AB正确;
C.物块由P到Q的过程,由机械能守恒可知重力势能减少量等于弹簧弹性势能的增加量,设PQ的长度为x,则
解得
所以弹性势能
故C错误;
D.从P点到PQ中点由能量守恒定律得
解得
故D错误。
故选AB。
1.(2024·全国甲卷·高考真题)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,得到图像。重力加速度大小为g。在下列图像中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】细绳或弹簧相连的连接体问题
【详解】设P的质量为,P与桌面的动摩擦力为;以P为对象,根据牛顿第二定律可得,以盘和砝码为对象,根据牛顿第二定律可得,联立可得,可知,a-m不是线性关系,排除AC选项,可知当砝码的重力小于物块P最大静摩擦力时,物块和砝码静止,加速度为0,当砝码重力大于时,才有一定的加速度,当趋于无穷大时,加速度趋近等于。
故选D。
2.(2025·湖北·高考真题)一个宽为L的双轨推拉门由两扇宽为的门板组成。门处于关闭状态,其俯视图如图(a)所示。某同学用与门板平行的水平恒定拉力作用在一门板上,一段时间后撤去拉力,该门板完全运动到另一边,且恰好不与门框发生碰撞,其俯视图如图(b)所示。门板在运动过程中受到的阻力与其重力大小之比为,重力加速度大小为g。若要门板的整个运动过程用时尽量短,则所用时间趋近于( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】设拉力为,作用时间为,撤去外力后运动的时间为,运动过程的最大速度为,则由动量定理,有
得
撤销拉力后,有
得
对于全过程,有
得
对于全过程有
故运动的总时间
可知当越大时,越小,当时,取最小值。
则
则
故选B。
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