新高考物理一輪復(fù)習(xí)分層提升練習(xí)專題17 動力學(xué)中的連接體問題、臨界極值問題（原卷版）

專題17動力學(xué)中的連接體問題、臨界極值問題導(dǎo)練目標(biāo)導(dǎo)練內(nèi)容目標(biāo)1加速度相同的連接體問題目標(biāo)2加速度不同的連接體問題目標(biāo)3動力學(xué)中的臨界極值問題【知識導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】動力學(xué)中的連接體問題1.處理連接體問題的方法(1)整體法的選取原則及解題步驟①當(dāng)只涉及系統(tǒng)的受力和運(yùn)動情況而不涉及系統(tǒng)內(nèi)某些物體的受力和運(yùn)動情況時，一般采用整體法。②運(yùn)用整體法解題的基本步驟：(2)隔離法的選取原則及解題步驟①當(dāng)涉及系統(tǒng)(連接體)內(nèi)某個物體的受力和運(yùn)動情況時，一般采用隔離法。②運(yùn)用隔離法解題的基本步驟：第一步：明確研究對象或過程、狀態(tài)。第二步：將某個研究對象或某段運(yùn)動過程、某個狀態(tài)從系統(tǒng)或全過程中隔離出來。第三步：畫出某狀態(tài)下的受力圖或運(yùn)動過程示意圖。第四步：選用適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解。加速度相同的連接體問題常見模型條件交叉內(nèi)力公式模型一地面光滑，m1和m2具有共同加速度整體：SKIPIF1<0（F1為m1所受到的外力）隔離m2：m2和m1之間繩的拉力T（內(nèi)力）大?。篠KIPIF1<0（注：分子是m2與作用在m1上的外力F1交叉相乘）模型二地面光滑，m1和m2具有共同加速度整體：SKIPIF1<0（F2為m2所受到的外力）隔離m1：m2和m1之間繩的拉力T（內(nèi)力）大?。篠KIPIF1<0（注：分子是m1與作用在m2上的外力F2交叉相乘）模型三地面光滑，m1和m2具有共同加速度整體：SKIPIF1<0（F2為m2所受到的外力，F(xiàn)1為m1所受到的外力）隔離m1：m2和m1之間繩的拉力T（內(nèi)力）大?。篠KIPIF1<0SKIPIF1<0（注：分子是m2與作用在m1上的外力F1交叉相乘“加上”m1與作用在m2上的外力F2交叉相乘）模型四地面光滑，m1和m2具有共同加速度整體：SKIPIF1<0隔離m1：內(nèi)力T：SKIPIF1<0SKIPIF1<0（注：分子是m2與作用在m1上的外力F1交叉相乘“減去”m1與作用在m2上的外力F2交叉相乘）模型五地面不光滑，m1和m2具有共同加速度類似于模型三：對m1把（F1-f1）的合力記作F1’；對m2把（F2+f2）的合力記作F2’，則有：整體：SKIPIF1<0隔離m1：SKIPIF1<0（注：F1’和F2’分別為兩個物體除內(nèi)力以外的各自所受所有外力的合力，等同于模型三中的F1和F2，公式形式相同）模型六地面不光滑，m1和m2具有共同加速度類似于模型三：水平外力分別是m1受到的F1和m2受到的摩擦力f2，此種情況的水平內(nèi)力為物體間的摩擦力Ff。整體：SKIPIF1<0隔離m1：m2和m1之間摩擦力Ff（內(nèi)力）大?。篠KIPIF1<0SKIPIF1<0模型七地面不光滑，m1和m2具有共同加速度類似于模型一和二：把m2受到的外力（F2-f2）的合力記作F2’，則有整體：SKIPIF1<0隔離m1：m2和m1之間摩擦力Ff（內(nèi)力）大?。篠KIPIF1<0進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)：①被研究的兩個對象必須有共同加速度；②此種方法適合做選擇題時使用，計算題還需使用整體法和隔離法規(guī)范的步驟展示；③交叉內(nèi)力公式求得是內(nèi)力大小，這個內(nèi)力可能是物體間繩的拉力，也可能是摩擦力等等；④公式分母是兩個物體的質(zhì)量之和，分子則是一個物體的質(zhì)量乘以作用在另外一個物體上的所有外力矢量和，交叉相乘后兩部分再相加或者相減（模型四）。⑤公式中的外力，指的是除了兩個物體以外，其他物體施加的力，一般分析的是沿加速度方向的外力?！纠?】如圖所示，質(zhì)量為2m的物塊A與水平地面的摩擦不計，質(zhì)量為m的物塊B與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，在與水平方向成60°的斜向下的恒力SKIPIF1<0的作用下，A和B一起向右做加速運(yùn)動，則A和B之間的作用力大小為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【例2】如圖所示，木板A與木塊B疊放在光滑的水平面上，兩者間的動摩擦因數(shù)為0.8，A的質(zhì)量是B的質(zhì)量的2倍，水平拉力F作用在木板B上，兩者一起做勻加速直線運(yùn)動，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，當(dāng)B相對A剛要滑動時，F(xiàn)與B的重力的比值為（）A．0.6 B．1 C．1.2 D．1.5【例3】如圖所示，質(zhì)量為SKIPIF1<0的載貨車廂通過懸臂固定在纜繩上，纜繩與水平方向夾角為SKIPIF1<0，當(dāng)纜繩帶動車廂以加速度SKIPIF1<0勻加速向上運(yùn)動時，質(zhì)量為SKIPIF1<0的貨物在車廂底板中與車廂恰好相對靜止。已知懸臂豎直，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為SKIPIF1<0，則（）A．貨物所受底板的摩擦力大小為SKIPIF1<0 B．底板對貨物的支持力大小為SKIPIF1<0C．懸臂對車廂的作用力大小為SKIPIF1<0 D．貨物與車廂的動摩擦因數(shù)約為0.14加速度不同的連接體問題方法一（常用方法）：可以采用隔離法，對隔離對象分別做受力分析、列方程。方法二（少用方法）：可以采用整體法，具體做法如下：此時牛頓第二定律的形式：SKIPIF1<0；SKIPIF1<0說明：①F合x、F合y指的是整體在x軸、y軸所受的合外力，系統(tǒng)內(nèi)力不能計算在內(nèi)；②a1x、a2x、a3x、……和a1y、a2y、a3y、……指的是系統(tǒng)內(nèi)每個物體在x軸和y軸上相對地面的加速度。【例4】雜技是一種集技能、體能、娛樂性很強(qiáng)的表演活動。如圖所示為雜技“頂竿”表演，一人A站在地上，肩上扛一質(zhì)量為2m的豎直竹竿，當(dāng)竿上一質(zhì)量為m的人B以加速度a加速下滑時，竿對人A的壓力大小為（已知重力加速度為g）（）A．3mg+ma B．3mg-ma C．3mg D．2mg【例5】如圖所示，有兩個物塊A和SKIPIF1<0，質(zhì)量分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，用同一根輕質(zhì)細(xì)線將兩個物塊連接在滑輪組上，滑輪質(zhì)量不計，不計一切摩擦及空氣阻力，重力加速度為g，現(xiàn)將兩物塊由靜止釋放，經(jīng)過一段時間，A的位移為SKIPIF1<0，在此過程中，下列說法正確的（）A．物塊A和SKIPIF1<0總勢能保持不變 B．A的位移為SKIPIF1<0時，SKIPIF1<0的速度為SKIPIF1<0C．細(xì)線的拉力大小為SKIPIF1<0 D．A和SKIPIF1<0重力的功率大小之比為1：3動力學(xué)中的臨界極值問題1．“四種”典型臨界條件(1)接觸與脫離的臨界條件：兩物體相接觸或脫離，臨界條件是彈力FN＝0。(2)相對滑動的臨界條件：兩物體相接觸且處于相對靜止時，常存在著靜摩擦力，則相對滑動的臨界條件是靜摩擦力達(dá)到最大值。(3)繩子斷裂與松弛的臨界條件：繩子所能承受的張力是有限度的，繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力，繩子松弛與拉緊的臨界條件是FT＝0。(4)速度達(dá)到最值的臨界條件：加速度為0。【例6】質(zhì)量為m的物體A和質(zhì)量為SKIPIF1<0的物體B用輕質(zhì)彈簧相連，靜置于水平面上，如圖甲所示?，F(xiàn)用一豎直向上的力F作用在B上，使其向上做勻加速運(yùn)動。用x表示B離開初始位置的位移，拉力F和x之間關(guān)系如圖乙所示。從拉力F作用在物塊上開始到A剛要離開地面的過程中，物塊B的位移為SKIPIF1<0，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A．拉力的最小值為SKIPIF1<0B．彈簧恢復(fù)原長時物體B的位移為SKIPIF1<0C．物體A離開地面時，物體B的動能為SKIPIF1<0D．彈簧的彈性勢能增加了SKIPIF1<0【例7】如圖所示，光滑水平面上有疊放在一起的長方形物體A和B，質(zhì)量均為m，它們之間的動摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g?，F(xiàn)在物體A上施加一水平外力F，下列說法正確的是（）A．B受到的摩擦力可能等于SKIPIF1<0 B．B受到的摩擦力一定等于SKIPIF1<0C．當(dāng)SKIPIF1<0時，A、B一定相對滑動 D．當(dāng)SKIPIF1<0時，A、B一定相對滑動2．“兩種”典型分析方法臨界法分析題目中的物理過程，明確臨界狀態(tài)，直接從臨界狀態(tài)和相應(yīng)的臨界條件入手，求出臨界值。解析法明確題目中的變量，求解變量間的數(shù)學(xué)表達(dá)式，根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式分析臨界值?！纠?】質(zhì)量為m1的數(shù)學(xué)書和質(zhì)量為m2的物理書疊放在桌面上，數(shù)學(xué)書和桌面之間的動摩擦因數(shù)為μ1，物理書和數(shù)學(xué)書之間的動摩擦因數(shù)為μ2，欲將數(shù)學(xué)書從物理書下抽出，則要用的力至少為（）A．（μ1+μ2）（m1+m2）g B．（m1+m2）g+μ1m2gC．（μ1+μ2）m2g D．（μ1m1+μ2m2）g【例9】如圖所示，一質(zhì)量m=0.4kg的小物塊，以v0=2m/s的初速度，在與斜面成某一夾角的拉力F作用下，沿斜面向上做勻加速運(yùn)動，經(jīng)t=2s的時間物塊由A點運(yùn)動到B點，A、B之間的距離L=10m。已知斜面傾角θ=30°，物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)μ=SKIPIF1<0。重力加速度g取10m/s2（1）求物塊加速度的大?。?）拉力F與斜面夾角多大時，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？【多維度分層專練】1．一個質(zhì)量為m的環(huán)套在一根傾角為SKIPIF1<0的滑桿上，一個質(zhì)量為M的小球通過細(xì)線吊在環(huán)上，先將兩者約束到一定的位置，再以相同的初速度釋放，在此后的運(yùn)動過程中，環(huán)和小球保持相對靜止。四套這樣的裝置在運(yùn)動過程中分別形成①、②、③、④所示的情境。只不過把它們畫在如圖所示的同一幅畫面中。情境②中，細(xì)線處于豎直狀態(tài)；情境③中，細(xì)線處于與桿垂直的狀態(tài)。對這幾種情況，下列分析正確的是（）A．情境①，環(huán)一定沿桿向下運(yùn)動的，環(huán)與桿之間的動摩擦因數(shù)SKIPIF1<0B．情境②，環(huán)一定沿桿向下運(yùn)動的，環(huán)與桿之間的動摩擦因數(shù)SKIPIF1<0C．情境③，環(huán)一定沿桿向下運(yùn)動的，環(huán)與桿之間的動摩擦因數(shù)SKIPIF1<0D．情境④，環(huán)一定沿桿向上運(yùn)動的，環(huán)與桿之間的動摩擦因數(shù)SKIPIF1<02．如圖所示，用輕繩連接的兩木塊放置在傾角SKIPIF1<0的粗糙斜面上，輕繩與斜面平行，兩木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)處處相同，SKIPIF1<0，兩木塊在沿斜面向上的恒力SKIPIF1<0作用下沿斜面向上加速運(yùn)動，若撤去SKIPIF1<0在F作用下從靜止開始從斜面底端運(yùn)動到頂端時間為SKIPIF1<0；若撤去SKIPIF1<0在F作用下從靜止開始從斜面底端運(yùn)動到頂端時間為SKIPIF1<0，g取SKIPIF1<0且SKIPIF1<0，以下說法正確的是（）A．兩木塊一起斜面向上加速運(yùn)動時，輕繩的張力等于SKIPIF1<0B．根據(jù)題設(shè)條件可得木塊與斜面間的滑動摩擦因數(shù)SKIPIF1<0C．保持其他條件不變，僅減小斜面傾角，則輕繩的張力減小D．不論如何調(diào)節(jié)斜面傾角，都不可能使兩木塊一起沿斜面向上勻速運(yùn)動3．如圖所示，木塊m和M疊放在光滑的斜面上，放手后它們以共同的加速度沿斜面加速下滑。斜面的傾角為α，m和M始終保持相對靜止，它們的質(zhì)量也分別以m和M表示。那么m給M的靜摩擦力f及m對M的壓力N的大小分別為（）A．f=mgsinαcosα

水平向右，N=mgcos2α B．f=mgsinαcosα

水平向左，N=mgcos2αC．f=0，N=mgsin2α D．f=0，N=mgsin2α4．如圖所示，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0三個質(zhì)量均為SKIPIF1<0的物塊，物塊SKIPIF1<0、SKIPIF1<0通過水平輕繩相連后放在水平面上，物塊SKIPIF1<0放在SKIPIF1<0上?，F(xiàn)用水平拉力作用于SKIPIF1<0，使三個物塊一起水平向右勻速運(yùn)動。各接觸面間的動摩擦因數(shù)均為SKIPIF1<0，重力加速度大小為SKIPIF1<0。下列說法正確的是（）A．SKIPIF1<0、SKIPIF1<0間輕繩的彈力為SKIPIF1<0B．物塊SKIPIF1<0受到的摩擦力大小為SKIPIF1<0C．當(dāng)該水平拉力增大為原來的SKIPIF1<0倍時，物塊SKIPIF1<0受到的摩擦力大小為SKIPIF1<0D．剪斷輕繩后，在物塊SKIPIF1<0向右運(yùn)動的過程中，物塊SKIPIF1<0受到的摩擦力大小為SKIPIF1<05．如圖所示，質(zhì)量為m2的物塊B放在光滑的水平桌面上，其上放置質(zhì)量為m1的物塊A，用通過光滑的定滑輪的細(xì)線將A與質(zhì)量為M的物塊C連接，釋放C，A和B一起以加速度大小a從靜止開始運(yùn)動，已知A、B間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g，則細(xì)線中的拉力大小為（）A．Mg B．M(g＋a)C．(m1＋m2)a D．m1a＋μm1g6．如圖所示，輕質(zhì)彈簧下端固定在水平面上，上端疊放著兩個質(zhì)量均為m的物體A、B，其中物體B與彈簧拴接，初始時物體處于靜止?fàn)顟B(tài)。t=0時，用豎直向上的拉力下作用在物體A上，使A開始向上做勻加速運(yùn)動，測得兩物體的SKIPIF1<0-t圖像如圖所示，已知重力加速度為g，則（）A．t=0時，F(xiàn)的大小為SKIPIF1<0B．彈簧的勁度系數(shù)為SKIPIF1<0C．A、B分離時彈簧彈力的大小為SKIPIF1<0D．0-t2過程中，B上升的高度為SKIPIF1<07．如圖所示，將一盒未開封的香皂置于桌面上的一張紙板上，用水平向右的拉力將紙板迅速抽出，香皂盒的移動很小，幾乎觀察不到，這就是大家熟悉的慣性演示實驗（示意圖如圖所示），若香皂盒和紙板的質(zhì)量分別為m1和m2，各接觸面間的動摩擦因數(shù)均為μ，重力加速度為g。若本實驗中，m1=100g，m2=5g，μ=0.2，香皂盒與紙板左端的距離d=0.1m，若香皂盒移動的距離超過l=0.002m，人眼就能感知，忽略香皂盒的體積因素影響，g取10m/s2，為確保香皂盒移動不被人感知，紙板所需的拉力至少是（

）A．1.41N B．1.42N C．1410N D．1420N8．如圖所示，2021的完全相同的小球通過完全相同的輕質(zhì)彈簧（在彈性限度內(nèi)）相連，在水平拉力F的作用下，一起沿水平面向右運(yùn)動，設(shè)1和2之間彈簧的彈力為SKIPIF1<0，2和3之間彈簧的彈力為SKIPIF1<0，……，2020和2021之間彈簧的彈力為SKIPIF1<0，則下列說法正確的是（）A．若水平面光滑，從左到右每根彈簧長度之比為SKIPIF1<0B．若水平面光滑，SKIPIF1<0C．若水平面粗糙，SKIPIF1<0的大小無法確定D．若水平面粗糙，撤去F的瞬間，第2020號小球的加速度不變9．如圖所示，A、B兩物塊的質(zhì)量分別為2m和m，靜止疊放在水平地面