专题强化03动力学中的连接体和临界、极值问题(专项训练)(天津专用)2027年高考物理一轮复习讲练测
2026-06-29
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2份
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37页
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 力学 |
| 使用场景 | 高考复习-一轮复习 |
| 学年 | 2027-2028 |
| 地区(省份) | 天津市 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 8.53 MB |
| 发布时间 | 2026-06-29 |
| 更新时间 | 2026-06-29 |
| 作者 | xuekwwuli |
| 品牌系列 | 上好课·一轮讲练测 |
| 审核时间 | 2026-06-29 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58527533.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
聚焦动力学连接体与临界极值问题,按绳、杆、弹簧、接触面分类训练,梯度覆盖基础到重难,强化科学思维与模型建构。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|绳连接体|4题|轻绳不可伸长,考查拉力冲量、机械能守恒|从二体系统受力分析到多体动量关系递进|
|杆连接体|4题|刚性杆弹力方向可变,涉及分离条件与机械能|结合圆周运动与直线运动模型,突出瞬时性|
|弹簧连接体|4题|弹簧弹力渐变,含碰撞与振动综合|从平衡态到动态过程分析,强化能量转化观念|
|接触面连接体|4题|摩擦与相对运动,含叠放与系统加速度|从静摩擦力到滑动摩擦力临界条件过渡|
|临界极值|4题|加速度、弹力临界值,需极值条件推导|综合应用牛顿定律与数学极值方法,提升科学推理能力|
内容正文:
专题强化03动力学中的连接体和临界、极值问题(专项训练)
目 录
模拟·基础演练 1
题型01 绳连接体问题 1
题型02 杆连接体问题 5
题型03 弹簧连接体问题 6
题型04 接触面连接体问题 8
题型05 动力学中的临界和极值问题 9
重难·创新演练 10
真题·实战演练 13
模拟·基础演练
⏳题型01 绳连接体问题
1.(2026·天津宝坻·三模)(多选)一根不可伸长的轻质细绳跨过轻质定滑轮,细绳的两端分别系有小球A和B。用手托住B球,当细绳刚好被拉紧时,B球离地面的高度为h,A球静止于地面,如图所示。已知B球的质量是A球的k倍(),忽略一切摩擦和空气阻力。B球从释放至刚好落地的过程中,下列判断正确的是( )
A.A球和B球组成系统的动量守恒
B.细绳对A球拉力冲量的大小等于细绳对B球拉力冲量的大小
C.k越大,细绳拉力的大小越接近A球所受重力的大小
D.细绳对A球拉力做的功等于A球机械能的增加量
【答案】BD
【详解】A.对A、B组成的系统,所受合外力为
由于,即,合外力不为零,系统动量不守恒,故A错误;
B.同一根轻绳拉力大小处处相等,作用时间相同,根据可知细绳对A球拉力冲量的大小等于细绳对B球拉力冲量的大小,故B正确;
C.对系统应用牛顿第二定律有
对A球有
联立解得
当越大时,越接近2,即拉力越接近,而不是,故C错误;
D.根据功能关系,除重力以外的力做的功等于机械能的变化量,对A球而言,只有重力和拉力做功,故细绳对A球拉力做的功等于A球机械能的增加量,故D正确;
故选BD。
2.(2026·天津滨海新区·模拟预测)建筑工地常用如图所示装置将建材搬运到高处,光滑杆竖直固定在地面上,斜面体固定在水平面上,配重和建材用轻绳连接后跨过光滑的定滑轮,配重穿过光滑竖直杆,建材放在斜面体上,且轻绳与斜面平行,开始时建材静止在斜面上,之后增加配重质量,建材沿斜面上滑,下列分析正确的是( )
A.当、滑动时,则、速度大小一定相等
B.当、滑动时,减小的机械能一定等于增加的机械能
C.当、静止时,细线上的拉力一定大于竖直杆对的弹力
D.当、静止时,斜面对的摩擦力一定沿斜面向上
【答案】C
【详解】A.沿竖直杆运动,沿斜面运动,两者通过轻绳连接。由于绳子不可伸长,的速度沿绳方向的分量等于的速度。但的速度方向竖直,与绳方向有夹角,因此的速度满足,只有在时才相等,故A错误;
B.开始时建材静止在斜面上,说明系统除了重力,还受到斜面对的摩擦力。摩擦力做功会导致机械能损失,因此减小的机械能大于增加的机械能,故B错误;
C.对进行受力分析,受竖直向下重力,绳子拉力沿绳斜向上,与竖直方向夹角为,杆对的弹力水平向左
静止时,水平方向,竖直方向
,故拉力一定大于弹力,故C正确;
D.静止在斜面上,受力有重力沿斜面向下的分力,绳子拉力沿斜面向上,静摩擦力,沿斜面方向合力有
若,则摩擦力沿斜面向下;若,则摩擦力沿斜面向上。
因此摩擦力并非一定沿斜面向上,故D错误。
故选C。
3.(25-26高二上·陕西渭南·阶段检测)(多选)如图,装有轻质光滑定滑轮的长方体木箱静置在水平地面上,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。乙拉着甲从静止开始运动,木箱始终保持静止。已知甲、乙质量均为1.0kg,甲与木箱之间的动摩擦因数为0.5,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,则在乙下落的过程中( )
A.甲对木箱的摩擦力方向向左
B.地面对木箱的支持力不变
C.乙受到绳子的拉力大小为5.0N
D.甲运动的加速度大小为2.5m/s2
【答案】BD
【详解】A.因为物块甲向右运动,木箱静止,根据相对运动可知甲对木箱的摩擦力方向向右,故A错误;
B.设乙运动的加速度为a,只有乙有竖直向下的恒定加速度,对甲、乙和木箱,由整体法,竖直方向受力分析由牛顿第二定律有
可知地面对木箱的支持力大小不变,故B正确;
CD.设甲乙质量均为m,绳子拉力为T,对甲,由牛顿第二定律有
对乙,由牛顿第二定律有
代入题中数据,联立解得,故C错误,D正确。
故选BD。
4.(2026·天津·一模)如图所示,物块A、B、C的质量分别为4kg、4kg、2kg,均可视为质点,三个物块用轻绳通过轻质滑轮连接,物块A在外力作用下静止于地面,物块B到C、C到地面的距离均是0.5m。现将三个物块由静止释放,若物块C与地面、物块B与C相碰后速度立即减为零,物块A距离滑轮足够远且不计一切阻力,重力加速度g取。求:
(1)刚释放时物块A的加速度大小及轻绳对A的拉力大小;
(2)物块C落地前瞬间的速度;
(3)物块A由最初位置上升的最大高度。
【答案】(1),
(2)
(3)
【详解】(1)对B与C整体
对A有
解得,
(2)物块C下落的过程中,根据速度位移关系
解得
(3)物块C落地后,物块A、B都匀速直线运动
物块B落地后物块A做上抛运动,上升高度为,根据
物块上升的最大高度,则
解得
⏳题型02 杆连接体问题
5.(25-26高一下·陕西汉中·阶段检测)(多选)如图所示,长度为L的轻杆上端连着一质量为m的小球A(可视为质点),杆的下端用铰链固接于水平面上的O点。置于同一水平面上的立方体B恰与A接触,立方体B的质量为M。今有微小扰动,使杆向右倾倒,各处摩擦均不计,而A与B刚脱离接触的瞬间,杆与地面夹角恰为30°,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.分离前B的机械能一直增加
B.分离时轻杆对小球A的作用力为零
C.A与B组成的系统机械能守恒
D.A、B质量之比为1∶3
【答案】ABC
【详解】A.分离前A球对B一直有水平向右的支持力,支持力一直对B做正功,所以B的机械能一直增加,A正确;
B.A与B刚脱离接触的瞬间,A、B水平方向的加速度相同且为0,速度也相同,所以B和杆对A的作用力都等于0,所以A只受到重力,B正确;
C.在杆从竖直位置开始倾倒到A与B恰好分离的过程中,A和B组成的系统机械能守恒,C正确;
D.A与B恰好分离时,对A进行受力分析
解得
结合关联速度
解得
由于A和B组成的系统机械能守恒,则有
解得,D错误。
故选ABC。
6.(25-26高一下·福建泉州·期中)(多选)如图所示,小球A、B的质量均为m,A套在固定竖直杆上,与光滑水平地面相距h,B放在地面上。A、B通过铰链用刚性轻杆连接,释放后由静止开始运动。不计一切摩擦,A、B可视为质点,重力加速度大小为g。则( )
A.A减少的重力势能等于B增加的动能
B.A落地前先做匀加速运动后做匀减速运动
C.A即将落地时的速度大小为
D.A落地前,当A的机械能最小时,B对地面的压力大小为mg
【答案】CD
【详解】AD.根据题意可知,小球A下落过程中,小球A、B组成系统的机械能守恒,则A减少的重力势能等于A、B增加的动能,A落地前,当A的机械能最小时,B的机械能最大,此时,B的速度最大,B所受合力为零,则杆对B的作用力为零,此时地面对B的支持力大小等于B的重力,由牛顿第三定律可知,B对地面的压力大小为,故A错误,D正确;
B.根据题意,对小球A受力分析可知,杆的作用力变化,小球的合力变化,小球不是做匀变速运动,故B错误;
C.由于A、B沿杆方向的速度大小相等,可知,A即将落地时,B的速度为零,由机械能守恒定律有
解得,故C正确。
故选CD。
7.(2026·山东泰安·模拟预测)如图所示,倾角为的斜面体固定在水平地面上,斜面足够长。两相同物块A、B用一根与斜面平行的轻质细杆连接,轻放在斜面上,一起沿斜面加速下滑。若斜面光滑,两物块加速度大小为,轻杆的弹力大小为;若斜面粗糙,两物块加速度大小为,轻杆的弹力大小为。则( )
A., B.,
C., D.,
【答案】B
【详解】若斜面光滑,对整体,根据牛顿第二定律
解得
设细杆的弹力为F1,对B根据牛顿第二定律
联立解得
设物块与斜面的摩擦因数为,对整体,根据牛顿第二定律
解得
设细杆的弹力为F2,对B根据牛顿第二定律
联立解得
由此可知,。
故选B。
8.(2026·云南昆明·模拟预测)如图所示,光滑的玻璃管竖直固定放置,管内一轻弹簧固定在玻璃管的底部,质量为的小球固定在轻弹簧的上端。质量均为的小球B、C用轻杆连接,在管内从球距A球高度处由静止释放。已知A、B、C三球的直径均略小于管的内径,A、B两球碰撞后粘在一起,重力加速度为,弹簧形变始终在弹性限度内,不计空气阻力。求:
(1)B球与A球碰撞前瞬间,B球的速度大小;
(2)B球与A球碰撞过程中,三球组成的系统损失的机械能;
(3)B球与A球碰撞后瞬间,轻杆对C球的作用力大小。
【答案】(1)
(2)mgh
(3)
【详解】(1)根据动能定理,有
解得
(2)B球与A球碰撞过程中,根据动量守恒,有
解得
三球组成的系统损失的机械能
(3)B球与A球碰撞后一瞬间,设A、B、C三球的加速度为a,根据牛顿第二定律
开始时
设碰撞后一瞬间,杆对小球C的作用力为T,则有
解得
⏳题型03 弹簧连接体问题
9.(25-26高一下·天津和平·期中)(多选)如图所示,一根轻质弹簧一端固定于光滑竖直杆上,另一端与质量为m的滑块P连接,P穿在杆上,一根轻绳跨过定滑轮将滑块P和重物Q连接起来,重物Q的质量为4m,把滑块从图中A点由静止释放后沿竖直杆上下运动,当它经过A、B两点时弹簧对滑块的弹力大小相等,已知OA与水平面的夹角,OB长为3L,与AB垂直,不计滑轮的摩擦力,重力加速度为g,滑块P从A到B的过程中,下列说法正确的是( )
A.滑块P的加速度先减小后增大 B.滑块P的最大速度为
C.轻绳对滑块P做功8mgL D.重力对重物Q做功的功率先增大后减小
【答案】ACD
【详解】A.由题知,在A、B两点弹簧对滑块P的弹力大小相等,可知在A点弹簧对滑块P的弹力向上,在B点弹簧对滑块P的弹力向下,故滑块P先加速上升再减速上升,滑块P从A点到速度最大点过程中,弹簧弹力不断减小,绳子拉力在竖直方向的分力减小,可知滑块P的加速度减小,滑块P从速度最大点到B点过程中,弹簧弹力向下,重力向下,绳子拉力在竖直方向的分力减小,可知滑块P的加速度增大,故滑块P的加速度先减小后增大,故A正确;
D.根据题意可知,滑块P从A点开始运动时,重物Q的速度为零,则重物Q重力的功率为零,当滑块P到达B点时,重物Q的速度也为零,此时,重物Q重力的功率为零,则滑块由A到B的过程中,重物Q的重力功率先增大后减小,故D正确;
C.根据题意可知,滑块P、重物Q和弹簧组成的系统机械能守恒,根据几何关系可知,滑块P上升的高度为
重物Q下降的高度为
设滑块P运动到位置B处速度大小为v,A、B两点时弹簧对滑块的弹力大小相等,可知A、B两点弹簧的弹性势能相等,根据机械能守恒定律有
联立解得在B点的速度为
对滑块P,设轻绳对滑块P做功为W,根据动能定理有
代入数据解得 ,故C正确;
B.在A点弹簧对P的弹力向上,在B点弹簧对P弹力向下,可知P先加速上升后减速上升,在A、B间某位置,合力为零,速度最大,则滑块P的最大速度大于,故B错误。
故选ACD。
10.(25-26高三上·天津滨海新区·期中)如图甲所示,竖直轻弹簧下端固定在水平地面上,上端与木块A连接,物块B叠放在A上(AB不粘连),系统处于静止状态。现对B施加竖直向上的拉力F,使A、B以大小的加速度竖直向上做匀加速直线运动直至分离,力F的大小随B的位移x变化的关系如图乙所示。当时撤去力F,撤去力F前B一直做匀加速直线运动。不计空气阻力,取。则有( )
A.物块B的质量为0.40kg
B.弹簧的劲度系数
C.从开始施加外力F到A、B分离所需要的时间是0.3s
D.A、B分离时A的速度大小是0.8m/s
【答案】C
【详解】A.由图乙可知,当物块B的位移大小时物块A与物块B恰好分离,物块A、物块B间的弹力为零,对物块B,根据牛顿第二定律有
其中,,代入数据解得,故A错误;
B.设物块A、物块B叠放在弹簧上静止时弹簧的压缩量为,根据平衡条件有
在物块A、物块B分离之前,对整体,根据牛顿第二定律有
联立可得
可知图像的斜率即为弹簧的劲度系数,结合乙图可得,故B错误;
C.物块A、B在分离前一直做匀加速直线运动,设从开始施加外力F到物块A、B分离所需要的时间为,则有
其中,,代入数据解得,故C正确;
D.物块A、B在分离前一直做匀加速直线运动,则在物块A、B分离时速度相同,则有,故D错误。
故选C。
11.(2024·江苏·模拟预测)如图所示,质量分别为m、2m的两物块A、B中间用轻弹簧相连,在推力F作用下,A、B一起沿倾角为的光滑斜面向上做匀加速直线运动,重力加速度大小为g,当突然撤去推力F的瞬间,则物块A的加速度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】以A、B为整体,根据牛顿第二定律可得
以B为对象,根据牛顿第二定律可得
解得
当突然撤去推力F的瞬间,以A为对象,根据牛顿第二定律可得
解得物块A的加速度大小为
故选C。
12.(2025·四川遂宁·一模)如图所示,放在水平桌面上的木块左端被水平轻质弹簧拴在竖直墙壁上,木块右端连接着不可伸长的轻质细绳,细绳绕过光滑定滑轮吊着一铁块,用手托着铁块使弹簧处于原长,手缓慢下降,当铁块下降h=4cm时手离开铁块,木块恰好处于静止状态。已知木块的质量M=4kg,铁块的质量m=2kg,木块与桌面间的动摩擦因数μ=0.2,取重力加速度大小g=10m/s²,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)求手离开铁块后,细绳的拉力大小F;
(2)求弹簧的劲度系数k;
(3)若突然剪断弹簧,求剪断弹簧瞬间绳子中的张力大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)手离开铁块后,以铁块为对象,根据平衡条件可得细绳的拉力大小为
(2)此时木块恰好处于静止状态,根据平衡条件可得
由胡克定律可得
联立解得
(3)若突然剪断弹簧,整体受力分析,根据牛顿第二定律可得
对铁块受力分析则有
代入数据联立解得
⏳题型04 接触面连接体问题
13.(2026·天津和平·一模)如图所示,向前行驶的车厢内有甲、乙两质量相同的货物,甲放在车厢地板上,乙放在货架上,货物在自身重力G与车厢(含货架)的作用力F的作用下与车厢保持相对静止,有一小球用细线悬挂在车厢的天花板上,某段时间内悬线与竖直方向夹角为保持不变。下列说法中正确的是( )
A.车厢的速度越大,悬线与竖直方向的夹角越大
B.甲受车厢地板的摩擦力可能为0
C.甲受到的车厢作用力F可能等于自身的重力G
D.车厢对甲的作用力与对乙的作用力相等
【答案】D
【详解】A.对小球受力分析可得
由牛顿第二定律可得
即,悬线与竖直方向的夹角与车厢的加速度有关,与车厢的速度无关,A错误;
B.由甲与小球加速度相同,则甲有水平向左的加速度
所以甲受到车厢地板的摩擦力,B错误;
C.甲受到车厢的作用力,C错误;
D.乙受到的车厢的作用力,所以车厢对甲的作用力与对乙的作用力相等,D正确。
故选D。
14.(22-23高三上·河北唐山·阶段检测)(多选)光滑水平面上放有相互接触但不粘连的两个物体A 、B,物体A质量m₁=1kg,物 体B质量m2=2kg 。如图所示, 作用在两物体A、B 上的力随时间变化的规律分别为FA=3+2t(N)、FB=8-3t(N)。下列说法正确的是( )
A.t=0时,物体A 的加速度大小为3m/s² B.t=1s时,物体B 的加速度大小为2.5m/s²
C.t=1s时,两物体A 、B恰好分离 D.,两物体A、B 恰好分离
【答案】BD
【详解】A.FA、FB的大小都随时间而变化,A、B整体受到的合力F合=FA+FB=(3+2t)N+(8-3t)N=(11-t)N
t=0时,F合=11N,以AB整体为研究对象,由牛顿第二定律得F合=(mA+mB)a0
解得a0=m/s2,故A错误;
CD.开始一段时间内A、B以相同的加速度做加速运动,随着t的推移,FA增大,弹力FAB逐渐减小,当A、B恰好分离时,A、B间的弹力为零,即:FAB=0,此时两者的加速度仍相等,有
即
解得:
即时,两物体A、B恰好分离,故C错误,D正确;
B.t=1s时,两物体已经分离,则B物体的加速度为,故B正确。
故选BD。
15.(2026·湖南·模拟预测)如图所示,A、B两物体叠放在水平地面上,两物体质量均为m。现对A施加一水平向左、大小为2mg的恒定拉力,A、B由静止开始一起运动,运动过程中B始终受到一个竖直向上的拉力,其大小与B的速度大小成正比为已知常量,经过时间t物体A、B恰好发生相对滑动。已知A、B间的动摩擦因数,A与地面间的动摩擦因数,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.物体A、B恰好发生相对滑动时的速度大小为
B.物体A、B恰好发生相对滑动时B的加速度大小为
C.从静止到恰好发生相对滑动过程B的位移大小为
D.从静止到恰好发生相对滑动过程B的位移大小为
【答案】D
【详解】AB.对A、B组成的整体进行分析,系统在竖直方向受力平衡,地面对A的支持力,即
整体受到的滑动摩擦力,即
根据牛顿第二定律有,即
化简得
对物体B进行隔离分析,在竖直方向有A对B的支持力
物体B随A一起向左加速,其向左的加速度由A对B的静摩擦力提供,故,即
当A、B恰好发生相对滑动时,A对B的静摩擦力达到最大静摩擦力,即,即
联立解得
解得此时的速度大小
代入加速度表达式解得此时B的加速度大小
故AB错误;
CD.从静止到恰好发生相对滑动的过程中,运用微元法,在极短时间内根据动量定理有,即
因微小位移,则有
对整个过程累加求和得
即
将代入,解得位移大小
故C错误,D正确。
故选D。
16.(2026·天津和平·二模)如图所示,质量为的一只长方体形空铁箱在水平拉力作用下沿水平面向右匀加速运动,铁箱与水平面间的动摩擦因数。这时铁箱内一个质量为的木块(可视为质点)恰好能静止在后壁上。木块与铁箱内壁间的动摩擦因数。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取。求:
(1)水平拉力的大小;
(2)减小拉力,木块沿铁箱左侧壁落到底部(不反弹),此时箱的速度为,立即撤去拉力,又经一段时间木块达铁箱右侧壁,此时木块的速度为,则铁箱的长度是多少?
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)木块在竖直方向上,根据平衡条件有
在水平方向上,根据牛顿第二定律有
对整体分析,根据牛顿第二定律有
联立解得
(2)对木块,根据牛顿第二定律有
根据运动学公式有,
对铁箱,根据牛顿第二定律有
根据运动学公式有
联立解得
⏳题型05 动力学中的临界和极值问题
17.(23-24高一上·天津和平·期末)一个质量为0.2kg的小球用细线吊在倾角的斜面顶端,如图,斜面静止时,球紧靠在斜面上,细线与斜面平行,不计摩擦及空气阻力,当斜面以10m/s²的加速度向右做加速运动时,则(sin53°=0.8,cos53°=0.6,取g=10m/s2)( )
A.细线的拉力为1.60N B.细线的拉力为
C.斜面对小球的弹力为1.20N D.斜面对小球的弹力为0.40N
【答案】B
【详解】当小球对斜面的压力恰为零时,小球离开斜面的临界加速度为,受力分析如图所示
由牛顿第二定律得
解得
因为
所以当斜面以10m/s²的加速度向右做加速运动时,小球一定离开斜面,斜面对小球的弹力为零,这时小球受力如图所示
则水平方向由牛顿第二定律得
竖直方向由受力平衡得
联立解得
故选B。
18.(23-24高一上·北京东城·期末)如图所示,某幼儿园要做一个儿童滑梯,设计时根据场地大小确定滑梯的水平跨度为L,滑板和儿童之间的动摩擦因数为μ,假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力,为使儿童在滑梯中能沿滑板无初速滑下,则滑梯高度至少为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】由题意为使儿童在滑梯中能沿滑板滑下,则应该让儿童恰好能匀速下滑,即
故
由几何关系可得
解得
故选A。
19.(2026·安徽·三模)如图所示,水平地面上一车厢内固定有倾角为的光滑斜面,一根平行斜面的轻绳一端固定在斜面顶端,另一端连接质量为的小球置于斜面上。已知重力加速度为,不计空气阻力,当整个装置一起水平向左做匀加速直线运动时,下列说法正确的是( )
A.小球一定受2个力的作用
B.小球一定受3个力的作用
C.当装置水平向左的加速度大小为时,轻绳的拉力大小为
D.当装置水平向左的加速度大小为时,小球受3个力的作用
【答案】C
【详解】若支持力恰好为零,对小球受力分析如图
受到重力和绳子拉力,小球向左加速,根据牛顿第二定律,有,
解得,
由以上分析可知,若装置的加速度,小球将飘离斜面受2个力作用;,小球在斜面上受3个力作用。
故选C。
20.(25-26高一下·河南·阶段检测)如图所示,倾角的斜面固定在水平地面上,轻质弹簧一端固定在斜面底端的挡板上,另一端与质量为的小物块相连,质量为的小物块初始时紧靠着,、均可视为质点。在外力作用下,、一起沿着斜面缓慢向下运动一段距离。撤去外力后,、由静止开始沿斜面向上运动,在、分离瞬间,、的速度大小均为,向上运动一段时间后恰好静止在斜面上。已知与斜面间无摩擦力的作用,弹簧的劲度系数为且始终在弹性限度内,重力加速度大小为,取,,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)与斜面间的动摩擦因数;
(2)在、分离后,向上运动的位移大小;
(3)从、分离前速度最大瞬间到、分离瞬间,的位移大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)恰好静止在斜面上,对受力分析,根据受力平衡有,
解得。
(2)、分离后向上运动的过程中做匀减速直线运动,对分析,根据牛顿第二定律有
根据运动规律有
解得。
(3)、分离前速度最大瞬间,对、组成的整体受力分析,设此时弹簧的压缩量为,根据受力平衡有
在、分离瞬间,设此时弹簧的伸长量为,对分析,根据牛顿第二定律有
根据几何关系有
解得。
重难·创新演练
一、单选题
1.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。现用一力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α角,细线的拉力为T;若用另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α角,细线的拉力为。则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】第一种情况对小车水平方向分析有
对小球竖直方向分析有
解得,
第二种情况对小球水平方向分析有
竖直方向有
解得,
因,则,
故选B。
2.如图所示为玩具升降机简图,、、三物体质量分别为、和,用足够长的轻绳和轻滑轮连接,不计一切摩擦,重力加速度为,则( )
A.固定,释放,运动过程中和的速率相等
B.固定,释放,运动过程中绳子张力大小为
C.同时静止释放和,运动过程中与的速率比1∶2
D.同时静止释放和,运动过程中绳子张力的大小为
【答案】D
【详解】A.固定,释放,根据动滑轮原理,绳端(物体)移动的距离是滑轮(物体)移动距离的2倍,即
对时间求导可知,故错误;
B.固定,释放,设绳子张力为,的加速度大小为,则的加速度大小
对应用牛顿第二定律:
对应用牛顿第二定律
联立解得:,,故错误;
C.同时静止释放和,绳子张力处处相等,设为。对:
对:
则
由于初速度均为0,运动过程中速率比,故错误;
D.同时静止释放和,设、加速度大小分别为、,的加速度大小为。由绳长约束关系可知,、向中间运动的位移之和等于下降位移的2倍,即
故加速度关系为
对应用牛顿第二定律:
联立,,得:
代入数据:
解得,故正确。
故选D。
3.如图所示,甲、乙两物块用水平细线相连,大小为的水平恒力作用在物块乙上,两物块在水平地面上一起向右运动。若物块甲的质量是物块乙质量的倍,两物块与地面各处间的动摩擦因数相同,则细线的拉力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】设物块乙的质量为,物块乙与地面间的动摩擦因数为,两物块的加速度大小为,对两物块组成的系统,根据牛顿第二定律有
其中为重力加速度大小,设细线的拉力大小为,对物块甲,根据牛顿第二定律有
解得
故选D。
4.如图所示,一足够长的细线一端连接穿过水平细杆的滑块A,另一端通过光滑定滑轮连接重物B,此时两边细线竖直。某时刻,水平拉力F作用在滑块A上,使A向右移动。已知A、B的质量分别为m和2m,滑块A与细杆间的动摩擦因数为则( )
A.若滑块A做匀速运动,则重物B处于超重状态
B.若重物B做匀速运动,则滑块A也做匀速运动
C.若滑块A缓慢向右运动,当细线与细杆间的夹角为30°时,拉力F有最小值
D.若滑块A缓慢向右运动到细线与细杆间的夹角为30°时,拉力F先增大再减小
【答案】A
【详解】AB.设细绳与水平细杆的夹角为,将滑块A的速度沿绳、垂直绳分解,得到重物B的速度满足
若滑块A向右做匀速运动,不变,减小则增大,因此增大,重物B加速上升,处于超重状态
若重物B做匀速运动,不变,减小则增大,因此减小,则滑块A做减速运动,故A正确,B错误;
CD.A缓慢运动时系统始终受力平衡,绳子拉力
对A列平衡方程,竖直方向有
水平方向
整理得
当时,
对求导得,拉力随的减小而增大
当时,
对求导得,拉力随的减小而增大
因此在A缓慢向右运动的过程中,拉力一直增大,最小值在处,故CD错误。
故选A。
5.如图所示,倾角为的固定斜面体顶端固定一光滑定滑轮,质量为的物块与物块(质量未知)通过轻绳连接后跨过定滑轮,轻绳与斜面体平行,物块放在斜面体上的点,物块刚好不下滑。已知段粗糙,点下侧光滑,轻弹簧固定在斜面体的底端,原长时上端位于点,某时刻剪断轻绳,物块运动到点的速度大小为,最终物块把轻弹簧压缩到最低点,随后物块能沿斜面上滑到最高点点(未画出),物块在点的加速度大小为,,弹性势能表达式为,为形变量,轻弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度为,。下列说法正确的是( )
A.物块与段的动摩擦因数为 B.物块的质量为
C.轻弹簧的劲度系数为 D.物块下滑的最大速度为
【答案】C
【详解】A.剪断细绳后,物块A从点由静止下滑,由运动学公式可得
由牛顿第二定律,下滑过程中满足
解得,故A错误;
B.初始时A刚好不下滑,沿斜面方向,A受向下的重力分力,向上的摩擦力和绳子拉力,由平衡条件
竖直方向,B受向下的重力和向上的绳子拉力,由平衡条件
联立解得,故B错误;
C.下滑过程中物块把轻弹簧压缩到最低点,此时A速度为零,加速度大小为,由牛顿第二定律解得
从b到c机械能守恒,满足
代入数据解得,,故C正确;
D.A从b点下滑压缩弹簧过程中,当加速度为零时速度最大,此时
解得
由机械能守恒计算最大动能
解得最大速度,故D错误。
故选C。
二、多选题
6.如图所示,某次高空物资放送任务中,质量为m的物资通过轻质弹性橡皮条和轻绳固定在机舱下部,到达指定位置悬停时,与竖直方向夹角为,水平拉直。已知重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.先断开的瞬间,对物资的作用力不会发生突变
B.同时断开和的瞬间,物资处于平衡状态
C.先断开的瞬间,物资的加速度大小为
D.先断开的瞬间,物资的加速度大小为g
【答案】CD
【详解】A.为轻绳,不具备缓冲作用,断开的瞬间,对物资的作用力会发生突变,A错误;
B.同时断开和的瞬间,物资加速度为g,不是平衡状态,B错误;
C.先断开的瞬间,由,可得瞬时加速度,C正确;
D.先断开的瞬间,的拉力为0,物资加速度为重力加速度g,D正确。
故选CD。
7.如图所示,A、B两个物体相互接触,但并不黏合,静止放置在水平面上,水平面与物体间的摩擦力可忽略不计,两个物体的质量,。从开始,推力和拉力后分别作用于A、B上,、随时间的变化规律为,,下列说法正确的是( )
A.0~2s时间内A的加速度一直在减小 B.时,A、B两物体刚好分离
C.2s~4s内B的加速度一直在增大 D.时,A速度达到最大值
【答案】BC
【详解】AB.对A与B整体分析,应用牛顿第二定律有
解得共同加速度为
若AB之间的弹力为0,对A分析有
当时,解得
即在2s时A与B物体恰好分离,故A错误,B正确;
C.在2s~4s内,B物体的加速度为
可知加速度大小在增大,故C正确;
D.在2s后,A的加速度为
根据公式可知在后A的加速度反向,A才开始做减速运动,2s末A的速度不是最大值,故D错误。
故选BC。
8.如图所示,质量为的半圆柱体放在水平面上,质量为的小球放在半圆柱体上,现用斜向下的外力作用在半圆柱体上,使半圆柱体和小球共同向左做匀加速直线运动。已知外力与水平方向的夹角为,小球与球心的连线与水平方向的夹角为,半圆柱体与水平面间的动摩擦因数为,忽略小球与半圆柱体间的摩擦力,重力加速度取,,。则下列说法正确的是( )
A.小球的加速度大小为
B.半圆柱体对小球的支持力大小为
C.外力的大小为
D.半圆柱体对水平面的压力大小为
【答案】BD
【详解】AB.小球与半圆柱体一起向左做匀加速运动,具有相同的加速度,对小球单独受力分析,受到重力与半圆柱体对它的支持力,竖直方向上受力平衡,有
水平方向上有
可解得半圆柱体对小球的支持力为
加速度为,故A错误,B正确;
CD.以小球和半圆柱体作为整体进行分析,竖直方向上有
水平方向上有
代入数据可解得外力
水平面对半圆柱体的支持力为
根据牛顿第三定律可知,半圆柱体对地面的压力也为70N。故C错误,D正确。
故选BD。
三、解答题
9.如图所示,不可伸长的轻绳穿过轻质定滑轮连接水平桌面上的物块A和B,桌面下方的物块通过轻质滑轮挂在绳上,三个物块的质量均为。桌面上有一阻挡装置P,起初物块A到P的距离为。现由静止同时释放三个物块,一段时间后物块A与阻挡装置P发生碰撞,在极短时间内达到静止。不计一切摩擦,重力加速度大小为。求:
(1)物块A与阻挡装置P碰撞前瞬间的速度大小;
(2)物块A运动过程中绳上张力大小;
(3)物块A与阻挡装置P碰撞过程中绳对物块B的冲量大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)物块A与阻挡装置P碰撞前通过的距离为,由对称性可知物块B向左通过的距离也为,所以物块C下降的高度为,根据动能定理有
解得
(2)对物块A分析,由运动学公式
物块A运动过程中绳上张力大小
(3)设物块A与阻挡装置P碰撞过程中绳上冲量大小为I,碰撞结束后瞬间物块B的速度大小为,物块C的速度大小为,极短时间内重力冲量可忽略。
对物块B由动量定理可得
对物块C由动量定理可得
碰后B、C的速度大小满足
解得
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专题强化03动力学中的连接体和临界、极值问题(专项训练)
目 录
模拟·基础演练 1
题型01 绳连接体问题 1
题型02 杆连接体问题 5
题型03 弹簧连接体问题 6
题型04 接触面连接体问题 8
题型05 动力学中的临界和极值问题 9
重难·创新演练 10
真题·实战演练 13
模拟·基础演练
⏳题型01 绳连接体问题
1.(2026·天津宝坻·三模)(多选)一根不可伸长的轻质细绳跨过轻质定滑轮,细绳的两端分别系有小球A和B。用手托住B球,当细绳刚好被拉紧时,B球离地面的高度为h,A球静止于地面,如图所示。已知B球的质量是A球的k倍(),忽略一切摩擦和空气阻力。B球从释放至刚好落地的过程中,下列判断正确的是( )
A.A球和B球组成系统的动量守恒
B.细绳对A球拉力冲量的大小等于细绳对B球拉力冲量的大小
C.k越大,细绳拉力的大小越接近A球所受重力的大小
D.细绳对A球拉力做的功等于A球机械能的增加量
2.(2026·天津滨海新区·模拟预测)建筑工地常用如图所示装置将建材搬运到高处,光滑杆竖直固定在地面上,斜面体固定在水平面上,配重和建材用轻绳连接后跨过光滑的定滑轮,配重穿过光滑竖直杆,建材放在斜面体上,且轻绳与斜面平行,开始时建材静止在斜面上,之后增加配重质量,建材沿斜面上滑,下列分析正确的是( )
A.当、滑动时,则、速度大小一定相等
B.当、滑动时,减小的机械能一定等于增加的机械能
C.当、静止时,细线上的拉力一定大于竖直杆对的弹力
D.当、静止时,斜面对的摩擦力一定沿斜面向上
3.(25-26高二上·陕西渭南·阶段检测)(多选)如图,装有轻质光滑定滑轮的长方体木箱静置在水平地面上,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。乙拉着甲从静止开始运动,木箱始终保持静止。已知甲、乙质量均为1.0kg,甲与木箱之间的动摩擦因数为0.5,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,则在乙下落的过程中( )
A.甲对木箱的摩擦力方向向左
B.地面对木箱的支持力不变
C.乙受到绳子的拉力大小为5.0N
D.甲运动的加速度大小为2.5m/s2
4.(2026·天津·一模)如图所示,物块A、B、C的质量分别为4kg、4kg、2kg,均可视为质点,三个物块用轻绳通过轻质滑轮连接,物块A在外力作用下静止于地面,物块B到C、C到地面的距离均是0.5m。现将三个物块由静止释放,若物块C与地面、物块B与C相碰后速度立即减为零,物块A距离滑轮足够远且不计一切阻力,重力加速度g取。求:
(1)刚释放时物块A的加速度大小及轻绳对A的拉力大小;
(2)物块C落地前瞬间的速度;
(3)物块A由最初位置上升的最大高度。
⏳题型02 杆连接体问题
5.(25-26高一下·陕西汉中·阶段检测)(多选)如图所示,长度为L的轻杆上端连着一质量为m的小球A(可视为质点),杆的下端用铰链固接于水平面上的O点。置于同一水平面上的立方体B恰与A接触,立方体B的质量为M。今有微小扰动,使杆向右倾倒,各处摩擦均不计,而A与B刚脱离接触的瞬间,杆与地面夹角恰为30°,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.分离前B的机械能一直增加
B.分离时轻杆对小球A的作用力为零
C.A与B组成的系统机械能守恒
D.A、B质量之比为1∶3
6.(25-26高一下·福建泉州·期中)(多选)如图所示,小球A、B的质量均为m,A套在固定竖直杆上,与光滑水平地面相距h,B放在地面上。A、B通过铰链用刚性轻杆连接,释放后由静止开始运动。不计一切摩擦,A、B可视为质点,重力加速度大小为g。则( )
A.A减少的重力势能等于B增加的动能
B.A落地前先做匀加速运动后做匀减速运动
C.A即将落地时的速度大小为
D.A落地前,当A的机械能最小时,B对地面的压力大小为mg
7.(2026·山东泰安·模拟预测)如图所示,倾角为的斜面体固定在水平地面上,斜面足够长。两相同物块A、B用一根与斜面平行的轻质细杆连接,轻放在斜面上,一起沿斜面加速下滑。若斜面光滑,两物块加速度大小为,轻杆的弹力大小为;若斜面粗糙,两物块加速度大小为,轻杆的弹力大小为。则( )
A., B.,
C., D.,
8.(2026·云南昆明·模拟预测)如图所示,光滑的玻璃管竖直固定放置,管内一轻弹簧固定在玻璃管的底部,质量为的小球固定在轻弹簧的上端。质量均为的小球B、C用轻杆连接,在管内从球距A球高度处由静止释放。已知A、B、C三球的直径均略小于管的内径,A、B两球碰撞后粘在一起,重力加速度为,弹簧形变始终在弹性限度内,不计空气阻力。求:
(1)B球与A球碰撞前瞬间,B球的速度大小;
(2)B球与A球碰撞过程中,三球组成的系统损失的机械能;
(3)B球与A球碰撞后瞬间,轻杆对C球的作用力大小。
⏳题型03 弹簧连接体问题
9.(25-26高一下·天津和平·期中)(多选)如图所示,一根轻质弹簧一端固定于光滑竖直杆上,另一端与质量为m的滑块P连接,P穿在杆上,一根轻绳跨过定滑轮将滑块P和重物Q连接起来,重物Q的质量为4m,把滑块从图中A点由静止释放后沿竖直杆上下运动,当它经过A、B两点时弹簧对滑块的弹力大小相等,已知OA与水平面的夹角,OB长为3L,与AB垂直,不计滑轮的摩擦力,重力加速度为g,滑块P从A到B的过程中,下列说法正确的是( )
A.滑块P的加速度先减小后增大 B.滑块P的最大速度为
C.轻绳对滑块P做功8mgL D.重力对重物Q做功的功率先增大后减小
10.(25-26高三上·天津滨海新区·期中)如图甲所示,竖直轻弹簧下端固定在水平地面上,上端与木块A连接,物块B叠放在A上(AB不粘连),系统处于静止状态。现对B施加竖直向上的拉力F,使A、B以大小的加速度竖直向上做匀加速直线运动直至分离,力F的大小随B的位移x变化的关系如图乙所示。当时撤去力F,撤去力F前B一直做匀加速直线运动。不计空气阻力,取。则有( )
A.物块B的质量为0.40kg
B.弹簧的劲度系数
C.从开始施加外力F到A、B分离所需要的时间是0.3s
D.A、B分离时A的速度大小是0.8m/s
11.(2024·江苏·模拟预测)如图所示,质量分别为m、2m的两物块A、B中间用轻弹簧相连,在推力F作用下,A、B一起沿倾角为的光滑斜面向上做匀加速直线运动,重力加速度大小为g,当突然撤去推力F的瞬间,则物块A的加速度大小为( )
A. B. C. D.
12.(2025·四川遂宁·一模)如图所示,放在水平桌面上的木块左端被水平轻质弹簧拴在竖直墙壁上,木块右端连接着不可伸长的轻质细绳,细绳绕过光滑定滑轮吊着一铁块,用手托着铁块使弹簧处于原长,手缓慢下降,当铁块下降h=4cm时手离开铁块,木块恰好处于静止状态。已知木块的质量M=4kg,铁块的质量m=2kg,木块与桌面间的动摩擦因数μ=0.2,取重力加速度大小g=10m/s²,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)求手离开铁块后,细绳的拉力大小F;
(2)求弹簧的劲度系数k;
(3)若突然剪断弹簧,求剪断弹簧瞬间绳子中的张力大小。
⏳题型04 接触面连接体问题
13.(2026·天津和平·一模)如图所示,向前行驶的车厢内有甲、乙两质量相同的货物,甲放在车厢地板上,乙放在货架上,货物在自身重力G与车厢(含货架)的作用力F的作用下与车厢保持相对静止,有一小球用细线悬挂在车厢的天花板上,某段时间内悬线与竖直方向夹角为保持不变。下列说法中正确的是( )
A.车厢的速度越大,悬线与竖直方向的夹角越大
B.甲受车厢地板的摩擦力可能为0
C.甲受到的车厢作用力F可能等于自身的重力G
D.车厢对甲的作用力与对乙的作用力相等
14.(22-23高三上·河北唐山·阶段检测)(多选)光滑水平面上放有相互接触但不粘连的两个物体A 、B,物体A质量m₁=1kg,物 体B质量m2=2kg 。如图所示, 作用在两物体A、B 上的力随时间变化的规律分别为FA=3+2t(N)、FB=8-3t(N)。下列说法正确的是( )
A.t=0时,物体A 的加速度大小为3m/s² B.t=1s时,物体B 的加速度大小为2.5m/s²
C.t=1s时,两物体A 、B恰好分离 D.,两物体A、B 恰好分离
15.(2026·湖南·模拟预测)如图所示,A、B两物体叠放在水平地面上,两物体质量均为m。现对A施加一水平向左、大小为2mg的恒定拉力,A、B由静止开始一起运动,运动过程中B始终受到一个竖直向上的拉力,其大小与B的速度大小成正比为已知常量,经过时间t物体A、B恰好发生相对滑动。已知A、B间的动摩擦因数,A与地面间的动摩擦因数,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.物体A、B恰好发生相对滑动时的速度大小为
B.物体A、B恰好发生相对滑动时B的加速度大小为
C.从静止到恰好发生相对滑动过程B的位移大小为
D.从静止到恰好发生相对滑动过程B的位移大小为
16.(2026·天津和平·二模)如图所示,质量为的一只长方体形空铁箱在水平拉力作用下沿水平面向右匀加速运动,铁箱与水平面间的动摩擦因数。这时铁箱内一个质量为的木块(可视为质点)恰好能静止在后壁上。木块与铁箱内壁间的动摩擦因数。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取。求:
(1)水平拉力的大小;
(2)减小拉力,木块沿铁箱左侧壁落到底部(不反弹),此时箱的速度为,立即撤去拉力,又经一段时间木块达铁箱右侧壁,此时木块的速度为,则铁箱的长度是多少?
⏳题型05 动力学中的临界和极值问题
17.(23-24高一上·天津和平·期末)一个质量为0.2kg的小球用细线吊在倾角的斜面顶端,如图,斜面静止时,球紧靠在斜面上,细线与斜面平行,不计摩擦及空气阻力,当斜面以10m/s²的加速度向右做加速运动时,则(sin53°=0.8,cos53°=0.6,取g=10m/s2)( )
A.细线的拉力为1.60N B.细线的拉力为
C.斜面对小球的弹力为1.20N D.斜面对小球的弹力为0.40N
18.(23-24高一上·北京东城·期末)如图所示,某幼儿园要做一个儿童滑梯,设计时根据场地大小确定滑梯的水平跨度为L,滑板和儿童之间的动摩擦因数为μ,假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力,为使儿童在滑梯中能沿滑板无初速滑下,则滑梯高度至少为( )
A. B.
C. D.
19.(2026·安徽·三模)如图所示,水平地面上一车厢内固定有倾角为的光滑斜面,一根平行斜面的轻绳一端固定在斜面顶端,另一端连接质量为的小球置于斜面上。已知重力加速度为,不计空气阻力,当整个装置一起水平向左做匀加速直线运动时,下列说法正确的是( )
A.小球一定受2个力的作用
B.小球一定受3个力的作用
C.当装置水平向左的加速度大小为时,轻绳的拉力大小为
D.当装置水平向左的加速度大小为时,小球受3个力的作用
20.(25-26高一下·河南·阶段检测)如图所示,倾角的斜面固定在水平地面上,轻质弹簧一端固定在斜面底端的挡板上,另一端与质量为的小物块相连,质量为的小物块初始时紧靠着,、均可视为质点。在外力作用下,、一起沿着斜面缓慢向下运动一段距离。撤去外力后,、由静止开始沿斜面向上运动,在、分离瞬间,、的速度大小均为,向上运动一段时间后恰好静止在斜面上。已知与斜面间无摩擦力的作用,弹簧的劲度系数为且始终在弹性限度内,重力加速度大小为,取,,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)与斜面间的动摩擦因数;
(2)在、分离后,向上运动的位移大小;
(3)从、分离前速度最大瞬间到、分离瞬间,的位移大小。
重难·创新演练
一、单选题
1.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。现用一力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α角,细线的拉力为T;若用另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α角,细线的拉力为。则( )
A. B.
C. D.
2.如图所示为玩具升降机简图,、、三物体质量分别为、和,用足够长的轻绳和轻滑轮连接,不计一切摩擦,重力加速度为,则( )
A.固定,释放,运动过程中和的速率相等
B.固定,释放,运动过程中绳子张力大小为
C.同时静止释放和,运动过程中与的速率比1∶2
D.同时静止释放和,运动过程中绳子张力的大小为
3.如图所示,甲、乙两物块用水平细线相连,大小为的水平恒力作用在物块乙上,两物块在水平地面上一起向右运动。若物块甲的质量是物块乙质量的倍,两物块与地面各处间的动摩擦因数相同,则细线的拉力大小为( )
A. B. C. D.
4.如图所示,一足够长的细线一端连接穿过水平细杆的滑块A,另一端通过光滑定滑轮连接重物B,此时两边细线竖直。某时刻,水平拉力F作用在滑块A上,使A向右移动。已知A、B的质量分别为m和2m,滑块A与细杆间的动摩擦因数为则( )
A.若滑块A做匀速运动,则重物B处于超重状态
B.若重物B做匀速运动,则滑块A也做匀速运动
C.若滑块A缓慢向右运动,当细线与细杆间的夹角为30°时,拉力F有最小值
D.若滑块A缓慢向右运动到细线与细杆间的夹角为30°时,拉力F先增大再减小
5.如图所示,倾角为的固定斜面体顶端固定一光滑定滑轮,质量为的物块与物块(质量未知)通过轻绳连接后跨过定滑轮,轻绳与斜面体平行,物块放在斜面体上的点,物块刚好不下滑。已知段粗糙,点下侧光滑,轻弹簧固定在斜面体的底端,原长时上端位于点,某时刻剪断轻绳,物块运动到点的速度大小为,最终物块把轻弹簧压缩到最低点,随后物块能沿斜面上滑到最高点点(未画出),物块在点的加速度大小为,,弹性势能表达式为,为形变量,轻弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度为,。下列说法正确的是( )
A.物块与段的动摩擦因数为 B.物块的质量为
C.轻弹簧的劲度系数为 D.物块下滑的最大速度为
二、多选题
6.如图所示,某次高空物资放送任务中,质量为m的物资通过轻质弹性橡皮条和轻绳固定在机舱下部,到达指定位置悬停时,与竖直方向夹角为,水平拉直。已知重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.先断开的瞬间,对物资的作用力不会发生突变
B.同时断开和的瞬间,物资处于平衡状态
C.先断开的瞬间,物资的加速度大小为
D.先断开的瞬间,物资的加速度大小为g
7.如图所示,A、B两个物体相互接触,但并不黏合,静止放置在水平面上,水平面与物体间的摩擦力可忽略不计,两个物体的质量,。从开始,推力和拉力后分别作用于A、B上,、随时间的变化规律为,,下列说法正确的是( )
A.0~2s时间内A的加速度一直在减小 B.时,A、B两物体刚好分离
C.2s~4s内B的加速度一直在增大 D.时,A速度达到最大值
8.如图所示,质量为的半圆柱体放在水平面上,质量为的小球放在半圆柱体上,现用斜向下的外力作用在半圆柱体上,使半圆柱体和小球共同向左做匀加速直线运动。已知外力与水平方向的夹角为,小球与球心的连线与水平方向的夹角为,半圆柱体与水平面间的动摩擦因数为,忽略小球与半圆柱体间的摩擦力,重力加速度取,,。则下列说法正确的是( )
A.小球的加速度大小为
B.半圆柱体对小球的支持力大小为
C.外力的大小为
D.半圆柱体对水平面的压力大小为
三、解答题
9.如图所示,不可伸长的轻绳穿过轻质定滑轮连接水平桌面上的物块A和B,桌面下方的物块通过轻质滑轮挂在绳上,三个物块的质量均为。桌面上有一阻挡装置P,起初物块A到P的距离为。现由静止同时释放三个物块,一段时间后物块A与阻挡装置P发生碰撞,在极短时间内达到静止。不计一切摩擦,重力加速度大小为。求:
(1)物块A与阻挡装置P碰撞前瞬间的速度大小;
(2)物块A运动过程中绳上张力大小;
(3)物块A与阻挡装置P碰撞过程中绳对物块B的冲量大小。
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