2026届高考物理《连接体及动力学中的临界极值模型》含答案

连接体及动力学中的临界极值模型 1 6 (1)整体法：若连接体内的物体具有共同加速度，可以把它们看成一(2)隔离法：求系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统(3)整体法和隔离法交替使用：一般情况下，若连接体内各物体具有3.共速连接体对合力的“分配协议”12025·福建泉州·一模）如图，在粗糙水平地面上，两物某时刻将推力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()22025·四川达州·模拟预测）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2之间固定一个质量不计的压力传感器。t=0时，对物块1施加一水平力F，下列说法正确的是()D．若F随时间均匀变化，满足关系F=kt，则在t=时，四个物块刚好被推动F，每节车厢所受阻力大小均为f，各车厢的质量均为m。该列车动力全开沿水平直轨道行驶时，下列说法正确的是()过程中阻力与车重成正比，比例系数为k。则该动车组()52025·北京西城·二模）长方体木块A、B叠在一起，放在粗糙水平桌面上。B木个水平恒力F的作用，两木块始终保持相对静止。下列说法正确的是()62025·北京海淀·一模）如图所示，两相同物块用细线相连接，放在粗糙水平面上，在水平平面运动到光滑的水平面上且仍在F的作用下运动，则()72025·山东淄博·一模）如图所示，光滑水平面上放置质量均为m的两块木板，其上分别有质量均为2m的机器人，两机器人间用一不可伸长的轻绳相连。现用水平拉力F摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则轻绳对机器人的最大拉力大小为()A．3μmg46μmg53μmg5动摩擦因数分别为μ1和μ2(μ1>μ2如图甲所示。对A施加水平向右的恒力F时，A、B速运动，A、B间的弹力大小为F2，则()<F<F2B．F1<F2<FC．F1=F2<F92024·安徽合肥·模拟预测）如图，四个滑块叠放在倾角为θ的固定光滑斜面上，其中B和摩擦因数均为μ,重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则()A．拉力F的最大值为1.3μmgcosθB．C对D的摩擦力为0.3μmgcosθ时，A对B的摩擦力为μmgcosθ−5mgsinθC．当拉力F取得最大值时，轻绳上的弹力大小为0.8μmgcosθD．当拉力F取得最大值时，C、D间的摩擦力为μmgcosθA．如果恒力增大为2F，则两物体的加速度增大为2a1D．若水平面光滑，则加速度大小仍为a1112025·四川资阳·一模）如图所示，一足够长的轻质细线一端连接穿过固定水平细正确的是() D．若A缓慢向右运动，当θ=30°时，拉力F大小为初始时刻，物块P静止在粗糙水平面上的A点，此角为45°,此后物块P继续运动到最远处C点。则物块P从A点到C点的整个过程() 132025·四川遂宁·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已知木块的质量M=4kg，铁块的质量m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；1425-26高三上·四川绵阳·开学考试）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θ=53°(sin53°=0.8,cos53°=0.6)度为g。则P从A点到B点的过程中()C．轻绳对P做的功为8mgLD．P运动至B点的速度为1525-26高二上·河北石家庄·开学考试）如图所示，质量相同的两物体a、b，用不可伸长的轻绳跨接在一光滑的轻质定滑轮两侧，a在水平桌面的上用手固定住b使a、b静止，松手后，a开始运动．在a下降的过程中，b始终未离开桌面。在此过程中()A．a的动能大于b的动能B．a的重力势能的C．轻绳对a、b两物体的拉力的冲量相同D．轻绳的拉力对a所做的功与对b所做的功162025·浙江金华·一模）如图所示，物块地面对物块B的弹力为NB=80N，不计滑轮的重力及轻绳和滑轮之间的摩擦，下列说法正确的是()A．有可能θ1<θ2B．物体A的重力20N C．OP绳子的拉力为403ND．地面对物体B的摩擦力为40N172025·陕西安康·模拟预测）如图所示，一根遵循胡克定律的轻质弹性绳，其一端固定在正确的是()为3m的光滑圆环A，绕过光滑的定滑轮，再穿过质静摩擦力为0.5mg，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。初始时，A和定滑轮的水平距离为d，金属环相对杆滑动之前，下列说法正确的是()202025·贵州铜仁·模拟预测）如图所示，将内壁光滑的细管弯成四分之三圆形的轨道并竖(1)小球A运动到P点时的速度大小v；模型3动力学中的临界和极值问题(3)绳子断裂或松弛的临界条件：绳子断裂的临界条件是绳中张力等程中可能出现临界条件，也可能不出现临界212025·四川广安·模拟预测）如图所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端叠放两统处于静止状态。现用一方向竖直向上的拉力F作用在物体A上，使物体A开始的是() 静止，木板与地面间的动摩擦因数为μ,另一质量也为m的滑块B初始紧贴木板A的左侧面,下列选项正确的是()B．0~t1时间内B在竖直方向上的加速度大小为g8gh78gh7232025·江苏·二模）如图甲所示，倾角θ=37°的斜面体放置在水平面上，右侧靠着半径为。。(2)若斜面体在推力作用下由静止开始向右作用力的大小FN；面夹角θ为30°,现小球在F=10N的沿杆向上的拉力作用下，从A点静止出发沿杆向上运动。(2)若F作用2s后撤去，小球上滑过程中距A点最大距离sm。2524-25高三上·陕西·期中）如图所示，倾角为θ、足够长的光滑斜面固定在水平地面上，(1)物块沿斜面上升的最大高度h；速度为零，重力加速度为g。对物块的运动，下列描述正确的是()A．在T0时刻物块速度为0.5gT0C．在0~3T0时间内物块的位移大小为gT02D．在2T0~3T0时间内物块与墙壁保持相对静止模型4瞬时问题现只剪断其中一根绳，则下列说法不正确的是() B．若只剪断绳BC，则剪断绳后瞬间，小球2的加速度 止状态，重力加速度为g。在轻绳1被烧断后的瞬间，以下说法正确的是()302025·河北·三模）如图所示，在倾角θ=53°的光滑固定斜面上，物块P、Q质量均为m，剪断，下列说法正确的是()312025·湖北黄冈·一模）如图所示，细绳悬挂的木箱，水平箱底上有一个静止物块，物块322025·甘肃·模拟预测）如图所示，轻断细线，则在剪断细线瞬间，小球A与小球B的加速度大小分别为()连接体及动力学中的临界极值模型 1 (1)整体法：若连接体内的物体具有共同加速度，可以把它们看成一(2)隔离法：求系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统(3)整体法和隔离法交替使用：一般情况下，若连接体内各物体具有3.共速连接体对合力的“分配协议”12025·福建泉州·一模）如图，在粗糙水平地面上，两物某时刻将推力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()【答案】C二定律有F−μ(mP+mQ)g=(mP+mQ)a1对物块Q，水平方向上有FN=mQa1竖直方向上有μFN=mQg解得F=100N推力F减小为0.66F，对P、Q整体，水平方向上有0.66F−μ(mPg+f)=(mP+mQ)a2P、Q间的滑动摩擦力f=μFN′对物块P，竖直方向上，根据平衡条件有F支=mPg+f根据牛顿第三定律，此时P对地面的压力大小F压=F支解得F压=36N22025·四川达州·模拟预测）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2之间固定一个质量不计的压力传感器。t=0时，对物块1施加一水平力F，下列说法正确的是()D．若F随时间均匀变化，满足关系F=kt，则在t=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，B．一起匀加速时，根据整体法，对四个物块有F−4μmg=4ma设物块2对物块3的弹力为F23，对物块3、4有F23−2μmg=2ma设物块3对物块4的弹力为F34，对物块4有F34−μmg=maC．若F随时间均匀变化，满足关系F=kt，则在t=时，F=μmgD．若F随时间均匀变化，满足关系F=kt，则在t=时，F=4μmgF，每节车厢所受阻力大小均为f，各车厢的质量均为m。该列车动力全开沿水平直轨道行驶时，下列说法正确的是()【答案】C则对前3节车厢的整体分析可知2F−3f−F34=3maD．若列车匀加速行驶，则对第8节车厢分析可知F78−f=ma过程中阻力与车重成正比，比例系数为k。则该动车组()【答案】AC【详解】A．以最大速率行驶时，牵引力等于阻力，牵引力F总=8kmg，C．当列车加速运动时，对整体有2F−8kmg=8ma解得F=4ma+4kmg对前四节车厢，由牛顿第二定律得F−4kmg+F45=4maD．当两节动车都以额定功率使动车组做匀加速运动时，设第2、5、6节车厢间的作用力为F56，加速度为a，每节动车产生的牵引力为F，每节车厢所受的阻对整列动车组，由牛顿第二定律可得2F−8kmg=8ma52025·北京西城·二模）长方体木块A、B叠在一起，放在粗糙水平桌面上。B木个水平恒力F的作用，两木块始终保持相对静止。下列说法正确的是()【答案】C对A有fBA=ma解得fBA=62025·北京海淀·一模）如图所示，两相同物块用细线相连接，放在粗糙水平面上，在水平平面运动到光滑的水平面上且仍在F的作用下运动，则()【答案】A牛顿第二定律可得F−2μmg=2ma1以左侧物体为对象，根据牛顿第二定律可得T−μmg=ma1当水平地面光滑时，以两物块为整体，根据牛顿第二定律可得F=2ma272025·山东淄博·一模）如图所示，光滑水平面上放置质量均为m的两块木板，其上分别有质量均为2m的机器人，两机器人间用一不可伸长的轻绳相连。现用水平拉力F摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则轻绳对机器人的最大拉力大小为()【答案】B【详解】设轻绳拉力最大值为F，对左边一组物体分析受力，由牛顿第二定律F=3ma分析受力，由牛顿第二定律有μ·2mg=5ma动摩擦因数分别为μ1和μ2(μ1>μ2如图甲所示。对A施加水平向右的恒力F时，A、B速运动，A、B间的弹力大小为F2，则()<F<F2B．F1<F2<FC．F1=F2<F【答案】BF−μ1mg−F1=ma1F−μ2mg=ma12FF−F2−mgsinθ−μ1mgcosθ=ma2F2−mgsinθ−μ2mgcosθ=ma2−μ2)mgcosθF<F2<F92024·安徽合肥·模拟预测）如图，四个滑块叠放在倾角为θ的固定光滑斜面上，其中B和摩擦因数均为μ,重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则()A．拉力F的最大值为1.3μmgcosθB．C对D的摩擦力为0.3μmgcosθ时，A对B的摩擦力为μmgcosθ−5mgsinθC．当拉力F取得最大值时，轻绳上的弹力大小为0.8μmgcosθD．当拉力F取得最大值时，C、D间的摩擦力为μmgcosθ【答案】Cμmgcosθ−5mgsinθ=5maF−8mgsinθ=8maF=1.6μmgcosθT=0.8μmgcosθfCD−3mgsinθ=3mafCD=0.6μmgcosθB．C对D的摩擦力为0.3μmgcosθ时，对D进行受力分析，根据牛顿第二定律有0.3μmgcosθ−3mgsinθ=3ma'F−5mgsinθ=5ma'F=0.5μmgcosθA．如果恒力增大为2F，则两物体的加速度增大为2a1D．若水平面光滑，则加速度大小仍为a1【答案】CF−μmag−μmbg=(ma+mb)a1对物体b有kx−μmbg=mba1112025·四川资阳·一模）如图所示，一足够长的轻质细线一端连接穿过固定水平细正确的是() 【答案】C根据平衡条件可得轻绳的拉力T=2mg轻绳在竖直方向的分力为Tsinθ=2mgsinθ>mg根据正交分解，在竖直方向上有Tsinθ=mg+N在水平方向上有F=f+Tcosθ又f=μN联立解得F=2mgcosθ+2μmgsinθ−μmg变形可得F=2mg−μmg滑块A继续向右缓慢移动，当θ<30。时轻绳在竖直方向的分力为Tsinθ=2mgsinθ<mg根据正交分解，在竖直方向上有Tsinθ+N=mg在水平方向上有F=f+Tcosθ又f=μN联立解得F=2mgcosθ−2μmgsinθ+μmg变形可得F=2mg+μmg因θ从30。开始继续减小，则sin(60。−θ)增大，可知F逐渐增大，当θ=0。时F最大，其最B．当滑块A缓慢向右移动时，刚开始轻绳在竖直方向的分力为Tsinθ=2mgsinθ>mg根据正交分解，在竖直方向上有Tsinθ=mg+Nθ减小，sinθ减小，N减小；当Tsinθ=mg时N=0之后Tsinθ<mg，则有N=mg−Tsinθθ减小，sinθ减小，N增大；根据滑动摩擦力公式f=μNA．开始时T=2mg设A向右滑行一段距离，此时轻绳与水平细杆的夹角为θ,对AB两滑块速度关系分析如图所示根据几何关系有vB=vAcosθ若A向右做匀速运动，θ逐渐减小，则cosθ逐渐增大，所以vB逐渐增大，故B加速上升，故T>2mg当θ等于0时，AB速度相等，后一起向右匀速，故T=2mg初始时刻，物块P静止在粗糙水平面上的A点，此角为45°,此后物块P继续运动到最远处C点。则物块P从A点到C点的整个过程()【答案】C后向上做减速运动，有mQg−FT=mQa′（FT<mQg）132025·四川遂宁·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；【答案】(1)20NF=mg=20N（2）此时木块恰好处于静止状态，根据平衡条件可得F=μMg+F弹由胡克定律可得F弹=kh联立解得k=300N/m（3）若突然剪断弹簧，整体受力分析，根据牛顿第二定律可得mg−μMg=(m+M)a对铁块受力分析则有mg−F'=ma代入数据联立解得F'=16N1425-26高三上·四川绵阳·开学考试）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θ=53°(sin53°=0.8,cos53°=0.6)度为g。则P从A点到B点的过程中()C．轻绳对P做的功为8mgLD．P运动至B点的速度为【答案】CD重物Q下降的高度为H=OA−OB=−OB=2LB两点弹簧的弹性势能相等，根据机械能守恒定律可知4mgH−mgh=1525-26高二上·河北石家庄·开学考试）如图所示，质量相同的两物体a、b，用不可伸长的轻绳跨接在一光滑的轻质定滑轮两侧，a在水平桌用手固定住b使a、b静止，松手后，a开始运动．在a下降的过程中，b始终未离开桌面。在此过程中()A．a的动能大于b的动能B．a的重力势能的C．轻绳对a、b两物体的拉力的冲量相同D．轻绳的拉力对a所做的功与对b所做的功【答案】B则有va=vbcosθ<vb162025·浙江金华·一模）如图所示，物块地面对物块B的弹力为NB=80N，不计滑轮的重力及轻绳和滑轮之间的摩擦，下列说法正确的是()A．有可能θ1<θ2B．物体A的重力20N C．OP绳子的拉力为403ND．地面对物体B的摩擦力为40N【答案】Cτ6有f=Tcos竖直方向有NB+Tsin又T=GA联立解得GA=40N172025·陕西安康·模拟预测）如图所示，一根遵循胡克定律的轻质弹性绳，其一端固定在正确的是()【答案】D【详解】A．物块C受重力2mg，弹性绳的弹力F弹和地面的支持力N，平衡方程为N+F弹y=2mg设弹性绳的形变量为ΔL，劲度系数为k，弹性绳与竖直方向的夹角为θ,由几何关系可得F弹y=F弹cosθ=kΔLcosθ=khAB当系统静止时，绳子竖直，物块B恰好与地面接触，但没有挤压作用，可知khAB=mg故N=2mg−F弹y=mgB．水平方向，根据平衡条件可得F=F弹x=F弹sinθ代入数据得F=mgtanθ当x增大，θ增大，tanθ增大，F随x增大而增大，B错误；C．滑动摩擦力f=μN=μmg为3m的光滑圆环A，绕过光滑的定滑轮，再穿过质静摩擦力为0.5mg，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。初始时，A和定滑轮的水平距离为d，【答案】(1)2.4mg(2)aA=0.8g，竖直向下，aB=0.5g，竖直向下对A进行分析有F+2Tsinθ=3mg解得F=2.4mg（2）静止释放后，B和绳之间存在相对滑动，结合上述，B上方绳子张力对A进行分析，根据牛顿第二定律有3mg−2Tsinθ=3maA解得aA=0.8g方向竖直向下。对B进行分析，根据牛顿第二定律有mg−0.5mg=maB解得aB=0.5g金属环相对杆滑动之前，下列说法正确的是()【答案】D对金属环2进行分析，竖直方向上，由平衡条件可得Tsinα=G2水平方向上，由牛顿第二定律可得N2−Tcosα=m2aAB．对金属环1进行分析，竖直方向上，由平衡条件可得N1=Tsinα+G1水平方向上，由牛顿第二定律可知，当a较小时，f向右，则有Tcosα−f=m1a当a较大时，f向左，则有Tcosα+f=m1a由此可知，随着a的增加，金属环1与水平杆之间的弹力N1不变，若a一直增大，则金属环1与水平杆之间的摩擦力f先向右减小、后向左增大，故AB错误。202025·贵州铜仁·模拟预测）如图所示，将内壁光滑的细管弯成四分之三圆形的轨道并竖(1)小球A运动到P点时的速度大小v；有mg=m模型3动力学中的临界和极值问题(3)绳子断裂或松弛的临界条件：绳子断裂的临界条件是绳中张力等程中可能出现临界条件，也可能不出现临界212025·四川广安·模拟预测）如图所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端叠放两统处于静止状态。现用一方向竖直向上的拉力F作用在物体A上，使物体A开的是() 【答案】ABD【详解】A．施加外力F前，系统处于静止状态，对整体受力分析，由平衡条件得2mg=kx0代入数据解得x0=0.4m对整体，由牛顿第二定律得F−2mg+kx0=2ma代入数据解得F=8NB．设A、B分离时，弹簧的形变量为x2，对B受力分析，由牛顿第二定律得kx2−mg=ma代入数据解得x2=0.28m所以A物体的位移大小为x0−x2=0.4m−0.28m=0.1析，由平衡条件得kx3=mg代入数据解得x3=0.2m静止，木板与地面间的动摩擦因数为μ,另一质量也为m的滑块B初始紧贴木板A的左侧面,下列选项正确的是()B．0~t1时间内B在竖直方向上的加速度大小为g8gh78gh7【答案】AB对B，有F−FN=max，a=gx7可得动摩擦因数为μ=0.5可得B在竖直方向上的加速度大小ay=g2y88gh7232025·江苏·二模）如图甲所示，倾角θ=37°的斜面体放置在水平面上，右侧靠着半径为(2)若斜面体在推力作用下由静止开始向右作用力的大小FN；(2)FN=2mg竖直方向有F斜支cosθ=mg水平方向有F球压sinθ=F0根据牛顿第三定律有F斜支=F球压可知tanθ=由x=v0t+at2可得a球=atanθ如图所示，在竖直方向，由牛顿第二定律有FNcosθ−mg=ma球斜面体水平方向的速度为v1，球竖直方向的速度为v2，由tanθ=可得v2=v1tanθ由v2−v=2ax得v=2a球h面夹角θ为30°,现小球在F=10N的沿杆向上的拉力作用下，从A点静止出发沿杆向上运动。(2)若F作用2s后撤去，小球上滑过程中距A点最大距离sm。【答案】(1)2m/s2【详解】（1）在力F作用时有F−mgsin30°−μmgcos30°=代入数据解得a1=2m/s2小球的位移t1=4m撤去力F后，小球上滑时有mgsin30°+μmgcos30°=ma2代入数据解得a2=8m/s2则小球上滑的最大距离为sm=s1+s2=5m2524-25高三上·陕西·期中）如图所示，倾角为θ、足够长的光滑斜面固定在水平地面上，【答案】(1)7.2mmgsinθ=ma2且2Fcosθ−mgsinθ=ma1FN=Fsinθ+mgcosθ且速度为零，重力加速度为g。对物块的运动，下列描述正确的是()A．在T0时刻物块速度为0.5gT0C．在0~3T0时间内物块的位移大小为gT02D．在2T0~3T0时间内物块与墙壁保持相对静止【答案】ACF=mgf=μF=0.5mgmg−f=maa=0.5gF=2mgf=μF=mgvT0=0