高中物理重点专题练习：(临界问题)(精选.)

1圆周运动的临界问题一 ．与摩擦力有关的临界极值问题物体间恰好不发生相对滑动的临界条件是物体间恰好达到最大静摩擦力，如果只是摩擦力提供向心力，则有F m ＝m rv 2，静摩擦力的方向一定指向圆心；如果除摩擦力以外还有其他力，如绳两端连物体，其中一个在水平面上做圆周运动时，存在一个恰不向内滑动的临界条件和一个恰不向外滑动的临界条件，分别为静摩擦力达到最大且静摩擦力的方向沿半径背离圆心和沿半径指向圆心。

二 与弹力有关的临界极值问题压力、支持力的临界条件是物体间的弹力恰好为零；绳上拉力的临界条件是绳恰好拉直且其上无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力等。

【典例1】 (多选)(2014·新课标全国卷Ⅰ，20) 如图1，两个质量均为m 的小木块a 和b ( 可视为质点 )放在水平圆盘上，a 与转轴OO′的距离为l ，b 与转轴的距离为2l ，木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k 倍，重力加速度大小为g 。

若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是 ( )A ．b 一定比a 先开始滑动B ．a 、b 所受的摩擦力始终相等C ．ω＝lkg2是b 开始滑动的临界角速度 D ．当ω＝lkg32 时，a 所受摩擦力的大小为kmg 答案 AC解析 木块a 、b 的质量相同，外界对它们做圆周运动提供的最大向心力，即最大静摩擦力F f m ＝km g 相同。

它们所需的向心力由F 向＝mω2r知，F a < F b ，所以b 一定比a 先开始滑动，A 项正确；a 、b 一起2绕转轴缓慢地转动时，F 摩＝mω2r ，r 不同，所受的摩擦力不同，B 项错；b 开始滑动时有kmg ＝mω2·2l ，其临界角速度为ωb ＝l kg 2 ，选项C 正确；当ω ＝lkg32时，a 所受摩擦力大小为F f ＝mω2 r ＝32kmg ，选项D 错误【典例2】 如图所示，水平杆固定在竖直杆上，两者互相垂直，水平杆上O 、A 两点连接有两轻绳，两绳的另一端都系在质量为m 的小球上，OA ＝OB ＝AB ，现通过转动竖直杆，使水平杆在水平面内做匀速圆周运动，三角形OAB 始终在竖直平面内，若转动过程OB 、AB 两绳始终处于拉直状态，则下列说法正确的是( )A ．OB 绳的拉力范围为 0～33mg B ．OB 绳的拉力范围为33mg ～332mg C ．AB 绳的拉力范围为33mg ～332mg D ．AB 绳的拉力范围为0～332mg 答案 B解析 当转动的角速度为零时，OB 绳的拉力最小，AB 绳的拉力最大，这时两者的值相同，设为F 1，则2F 1cos 30°＝mg ， F 1＝33mg ，增大转动的角速度，当AB 绳的拉力刚好等于零时，OB 绳的拉力最大，设这时OB 绳的拉力为F 2，则F 2cos 30°＝mg ，F 2 ＝332mg ，因此OB 绳的拉力范围为33mg ～332mg ，AB 绳的拉力范围为 0～33mg ，B 项正确。

专题16 圆周运动中的临界问题【专题概述】物理中经常会出现一些词语，“物体恰好运动到最高点”；“恰好过最高点”“绳子刚好不拉断”等等这些词语，则表明有临界状况出现。

水平面内圆周运动的临界极值问题通常有两类，一类是与摩擦力有关的临界问题，一类是与弹力有关的临界问题. 1. 与摩擦力有关的临界极值问题物体间恰好不发生相对滑动的临界条件是物体间恰好达到最大静摩擦力，如果只是摩擦力提供向心力，静摩擦力的方向一定指向圆心；如果除摩擦力以外还有其他力，如绳两端连物体，其中一个在水平面上做圆周运动时，存在一个恰不向内滑动的临界条件和一个恰不向外滑动的临界条件，分别为静摩擦力达到最大且静摩擦力的方向沿半径背离圆心和沿半径指向圆心。

2. 与弹力有关的临界极值问题压力、支持力的临界条件是物体间的弹力恰好为零；绳上拉力的临界条件是绳恰好拉直且其上无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力等。

【典例精讲】一、水平方向上的临界问题：水平面内的很多圆周运动都存在临界状态，解答此类问题的关键是发现临界状态，找到临界条件。

例如“刚好不发生相对滑动”的临界条件是静摩擦力等于最大静摩擦力、“刚好不离开”的临界条件是接触面间正压力等于零。

下面是火车拐弯问题分析。

在火车转弯处，让外轨高于内轨，如图所示，转弯时所需向心力由重力和弹力的合力提供。

设车轨间距为l ，两轨高度差为h ，车转弯半径为r ，质量为M 的火车运行时应当有多大的速度?据三角形边角关系知sin θ= ，对火车的受力情况分析得tan θ=。

因为θ角很小，所以sin θ≈tanθ，故 =，所以向心力F 合= Mg 。

又因为F 合=M ，所以车速v =。

由于铁轨建成后h、L、R各量是确定的，故火车转弯时的车速应是一个定值，否则将对铁轨有不利影响，如:（1）火车在弯道处的速度大于时，重力和支持力的合力不足以充当火车做圆周运动需要的向心力，火车要挤压外侧车轨，外侧车轨受挤压发生形变产生弹力，补充不足的向心力。

高中物理必修一第三章第五节临界极值问题一、单选题1.如图所示，用一根长为l的细绳一端固定在O点，另一端悬挂质量为m的小球A，为使细绳与竖直方向成30°角且绷紧，小球A处于静止状态，对小球A施加的最小的力是()A. √3mgB. √32mgC. 12mgD. √33mg2.如图所示，质量为m的小球用细线拴住放在光滑斜面上，斜面足够长，倾角为α的斜面体置于光滑水平面上，用水平力F推斜面体使斜面体缓慢地向左移动，小球沿斜面缓慢升高。

当线拉力最小时，推力F等于(已知重力加速度为g)()A. mgcosαB. 12mgsinα C. mgcos2α D. 12mgsin2α3.如图所示，质量为m=2.4kg的物体用细线悬挂处于静止状态。

细线AO与天花板之间的夹角为53°，细线BO水平，若三根细线能承受最大拉力均为100N，重力加速度g取10m/s2，不计所有细线的重力，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

下列说法正确的是()A. 细线BO上的拉力大小30NB. 细线AO上的拉力大小18NC. 要使三根细线均不断裂，则细线下端所能悬挂重物的最大质量为8kgD. 若保持O点位置不动，沿顺时针方向缓慢转动B端，则OB绳上拉力的最小值为19.2N4.如图所示，两个小球a、b质量均为m，用细线相连并悬挂于O点，现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F，使整个装置处于静止状态，且Oa与竖直方向夹角为θ=45∘，已知弹簧的劲度系数为k，则弹簧形变量最小值是()A. √2mgkB. √2mg2kC. 4√2mg3kD. 2mgk5.如图所示，一质量为m的物块恰好静止在倾角为θ、质量为M的斜劈上．物块与斜劈和斜劈与地面间的动摩擦因数均为μ.现对物块施加一个水平向右的恒力F，如果物块和斜劈都仍处于静止状态(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，则()A. 物块受到的合外力增大B. 地面对斜劈的摩擦力可能减小C. 水平恒力F不可能大于mgsinθ+μmgcosθcosθ−μsinθD. 水平恒力F可能大于μ(m+M)g6.歼−20战斗机安装了我国自主研制的矢量发动机，能够在不改变飞机飞行方向的情况下，通过转动尾喷口方向改变推力的方向，使战斗机获得很多优异的飞行性能．已知在歼20战斗机沿水平方向超音速匀速巡航时升阻比(垂直机身向上的升力和平行机身向后的阻力之比)为√15.飞机的重力为G，使飞机实现节油巡航模式的最小推力是()A. GB. G√15C. G16D. G47.如图所示，一质量为的物块甲放在水平台上，与水平台面之间的动摩擦因数为0.6。

高考物理题中的临界问题当物体由一种物理状态变为另一种物理状态时，可能存在一个过渡的转折点，这时物体所处的状态通常称为临界状态，与之相关的物理条件那么称为临界条件。

解答临界问题的关键是找临界条件。

许多临界问题，题干中常用“恰好〞、“最大〞、“至少〞、“不相撞〞、“不脱离〞……等词语对临界状态给出了明确的暗示，审题时，一定要抓住这些特定的词语开掘含规律，找出临界条件。

一、做直线运动的物体“到达最大〔小〕速度〞的临界条件:物体加速度等于零 1．如图3—25所示，一个质量为m 的物体固定在劲度系数为k 的轻弹簧右端，轻弹簧的左端固定在竖直墙上，水平向左的外力推物体把弹簧压缩，使弹簧长度被压缩了b ，弹性势能为E 。

弹簧被拉长〔或者压缩〕x 时的弹性势能的大小221kx E p =，求在下述两种情况下，撤去外力后物体能够到达的最大速度？ 〔1〕地面光滑。

〔2〕物体与地面的动摩擦因数为μ。

3．如图〔a 〕所示，光滑的平行长直金属导轨置于水平面，间距为L 、导轨左端接有阻值为R 的电阻，质量为m 的导体棒垂直跨接在导轨上。

导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。

在导轨平面上有一矩形区域存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B 。

开场时，导体棒静止于磁场区域的右端，当磁场以速度v 1匀速向右移动时，导体棒随之开场运动，同时受到水平向左、大小为f 的恒定阻力，并很快到达恒定速度，此时导体棒仍处于磁场区域，求导体棒所到达的恒定速度v 2；4如下图，一根长 L = 1.5m 的光滑绝缘细直杆MN ，竖直固定在场强为 E ==1.0×105N / C 、与水平方向成θ＝300角的倾斜向上的匀强电场中。

杆的下端M 固定一个带电小球 A ，电荷量Q ＝+4.5×10－6C ；另一带电小球 B 穿在杆上可自由滑动， 电荷量q ＝+1.0×10一6 C ，质量m ＝1.0×10一2kg 。

象对市爱好阳光实验学校专题05 平衡中的临界问题【专题概述】1.临界状态：物体由某种物理状态变化为另一种物理状态时，中间发生质的飞跃的转折状态，通常称之为临界状态。

2.临界问题：涉及临界状态的问题叫做临界问题。

3. 解决临界问题的根本思路〔1〕认真审题，仔细分析研究对象所经历的变化的物理过程,找出临界状态。

〔2〕寻找变化过程中相物理量的变化规律，找出临界条件。

〔3〕以临界条件为突破口，列临界方程，求解问题4.三类临界问题的临界条件〔1〕相互接触的两个物体将要脱离的临界条件是：相互作用的弹力为零。

〔2〕绳子松弛的临界条件是：绳中拉力为零〔3〕存在静摩擦的连接系统，当系统外力大于最大静摩擦力时，物体间不一有相对滑动，相对滑动与相对静止的临界条件是：静摩擦力达最大值临界现象是量变质变规律在物理学上的生动表达。

即在一的条件下，当物质的运动从一种形式或性质转变为另一种形式或性质时，往往存在着一种状态向另一种状态过渡的转折点，这个转折点常称为临界点，这种现象也就称为临界现象.如:静力的临界平衡；机车运动中的临界速度;振动中的临界脱离；碰撞中的能量临界、速度临界及位移临界；电磁感中动态问题的临界速度或加速度；光的临界角；光电效中的极限频率；带电粒子在磁场中运动的边界临界；电路中电学量的临界转折.解决临界问题，一般有两种方法，第一是以理、律为依据，首先求出所研究问题的一般规律和一般解的形式，然后再分析、讨论临界特殊规律和特殊解；第二是直接分析、讨论临界状态，找出临界条件，从而通过临界条件求出临界值。

【典例精讲】典例1：倾角为θ=37°的斜面与水平面保持静止，斜面上有一重为G的物体A，物体A与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。

现给A施加一水平力F，如下图。

设最大静摩擦力与滑动摩擦力相〔sin37°=0.6，cos37°=0.8〕，如果物体A能在斜面上静止，水平推力F与G的比值不可能是A.3B.2C.1思路：假设物体刚好不下滑，此时静摩擦力沿斜面向上，到达最大值，根据平衡条件和摩擦力公式求出F与G的比值最小值；同理，物体刚好不上滑时求出F与G的比值最大值，得到F与G的比值范围。

高一物理 专题七 临界问题（一） 【知识准备】 在一定条件下，当物体的运动从一种形式（或性质）转变为另一种形式（或性质）时，往往存在着一个过渡的转折点（时刻或位置），这个转折点称为临界点．物质的 状态和受 情况在达到临界状态时将发生改变，因而常使一些物理量的值（如绳的拉力、接触面的弹力等）达到极大或极小值．在本专题中，经常遇到讨论相互接触的物体是否会发生相对滑动，相互接触的物体是否会发生分离，绳子是否会断等．这类问题往往具体地体现为：两物体刚要发生相对滑动时，接触面上必然出现 摩擦力；当物体与物体刚要发生分离时，相互间的弹力（支持力和压力）必为 ；当绳子要断时往往绳上的力达到最 值．【例1】如图所示，绳子AB 能承受的最大拉力为1000N, 轻杆AC 能承受的最大压力为2000N, 问：A点最多能悬挂多重的物体？解：以结点A 为研究对象，作出其受力图如图所示。

A 点受三个力作用而平衡，且F N 和T 的合力大小为G 。

若T 取临界值时，G 的最大值为G T ；若F N 取临界值时，G 的最大值为G N ，那么A 点能悬挂的重物的最大值是G T 和G N 中的较小值。

在如图所示的力三角形中，由三力平衡条件得：75sin 60sin G F N =， 75sin 45sin G F = 当F Nmax = 2000N 时， G N = F Nmax sin75°/sin60°= 2230N当F max =1000N 时，G T = F max sin75°/sin45° =1366N.当F 最大时，重物的最大重力只能是1366N, 若挂上重2230N 的重物时，AB 绳早被拉断。

点评：①本题是一道利用临界条件作为突破口来求解其他物理量的问题。

本题存在两个临界条件，选择哪一个进行计算才能得到正确答案，没有统一要求。

只要计算出一个结果后就可判断只能让绳或杆满足临界条件。

高中物理力学中的临界问题分析一. 运动学中的临界问题在在追及与相遇问题中常常会出现临界现象，仔细审题，挖掘题设中的隐含条件，寻找与“刚好”、“最多”、“至少”等关键词对应的临界条件是解题的突破口。

一般来说两物体速度相等是题中隐含的临界条件，解题时正确处理好两物体间的时间关系和位移关系是解题的关键。

例题一：一辆汽车在十字路口等待绿灯,当绿灯亮时汽车以3m/s 2的加速度开始行驶,恰在这时一辆自行车以6m/s 的速度匀速驶来,从后边超过汽车.试问:（1）汽车从路口开动后,在赶上自行车之前经过多长时间两车相距最远?此时距离是多少?（2）当两车相距最远时汽车的速度多大？解析：（1）设两车运动时间为t 时,自行车的位移X 1=v 0t ，汽车的位移为2221at x = 两车相距的距离22013x v t at 6t t .22∆=-=- 当s t 2)23(26=-⨯-=时，Δx 有最大值Δx=6m.（2）当t=2s 时，汽车的速度v=at=6m/s=v 0，此时两车相距最远。

例题二、在水平轨道上有两列火车A 和B 相距s ，A 车在后面做初速度为v 0、加速度大小为2a 的匀减速直线运动，而B 车同时做初速度为零、加速度为a 的匀加速直线运动，两车运动方向相同.要使两车不相撞，求A 车的初速度v 0应满足什么条件？解析：要使两车不相撞，A 车追上B 车时其速度最多只能与B 车速度相等.设A 、B 两车从相距s 到A 车追上B 车时，A 车的位移为s A ，末速度为v A ，所用时间为t ；B 车的位移为s B ，末速度为v B ，两车运动的速度时间图象如图所示，由匀变速直线运动规律有: 对A 车有 对B 车有两车有s=sA-sB 追上时，两车刚好不相撞的临界条件是v A =v B以上各式联立解得故要使两车不相撞，A 的初速度v0应满足的条件是：点评：在追及问题中，当同一时刻两物体在同一位置时，两物体相遇，此时若后面物体的速度大于前面物体的速度即相撞，因此两物不相撞的临界条件是两物体的速度相等。

⾼中物理连接体问题临界问题弹簧瞬时性问题练习微专题⼀连接体问题、临界问题、弹簧瞬时性问题知识点⼀连接体问题1．(多选)如图所⽰，两个质量相同的物体1和2紧靠在⼀起，放在光滑⽔平⾯上．它们分别受到⽔平推⼒F 1和F 2作⽤，⽽且F 1＞F 2，设两物体之间的作⽤⼒为F ，物体1、2的加速度分别为a 1、a 2，则下列关系式正确的是( )A ．F ＝F 1－F 2B ．F ＝F 1＋F 22C ．a 1＝a 2D ．a 1＞a 2 2．(多选)如图所⽰，A 、B 两物体质量分别为2 kg 、1 kg ，⽤细线连接置于⽔平地⾯上，现⽤⼤⼩为6 N 的⽔平作⽤⼒F 拉物体A ，两物体⼀起向右做匀加速运动，若两物体与地⾯间的动摩擦因数均为0.1 ，g 取10 m /s 2，下列说法正确的是( )A ．B 的加速度⼤⼩为5 m /s 2 B ．A 拉B 的作⽤⼒为2 NC ．若撤去外⼒F ，物体A 做减速运动，物体B 做加速运动D ．若撤去外⼒F ，物体A 的加速度⼤⼩为1 m /s 23．5个质量相等的物体置于光滑的⽔平⾯上，如图所⽰，现施加⼤⼩为F 、⽅向⽔平向右的恒⼒，则第2个物体对第3个物体的作⽤⼒等于( )A .15FB .25FC .35FD .45F知识点⼆临界问题4．如图所⽰，物体A 、B 的质量分别为m 1＝1 kg ，m 2＝2 kg ，A 、B 之间的动摩擦因数µ＝0.2，⽔平⾯光滑．要使A 、B 之间不发⽣相对运动，则F 最⼤不得超过(设最⼤静摩擦⼒等于滑动摩擦⼒，g 取10 m /s 2)( )A ．2 NB ．4 NC ．6 ND ．8 N5．(多选)如图所⽰，物体A 叠放在物体B 上，B 置于光滑⽔平⾯上，A 、B 的质量分别为m A ＝6 kg ，m B ＝2 kg ，A 、B 之间的动摩擦因数µ＝0.2.(假设A 、B 间最⼤静摩擦⼒等于滑动摩擦⼒)开始时F ＝10 N ，此后逐渐增⼤，在增⼤到45 N 的过程中，则(g 取10 m /s 2)( )A ．当拉⼒F ＜12 N 时，两物体保持相对静⽌状态B ．两物体开始没有相对运动，当拉⼒超过12 N 时，开始相对运动C ．两物体从受⼒开始就有相对运动D ．两物体始终没有相对运动知识点三弹簧瞬时性问题6．如图所⽰，A 、B 、C 三个⼩球的质量均为m ，A 、B 之间⽤⼀根没有弹性的轻绳连在⼀起，B 、C 之间⽤轻弹簧拴接，⽤细线悬挂在天花板上，整个系统均静⽌，现将A 上⾯的细线烧断，使A 的上端失去拉⼒，则在烧断细线瞬间，A 、B 、C 的加速度的⼤⼩分别为( )A ．1.5 g 1.5 g 0B ．g 2 g 0C ．g g gD ．g g 07．如图所⽰，质量为m 的⼩球⽤⽔平轻质弹簧系住，并⽤倾⾓为30°的光滑⽊板AB 托住，⼩球恰好处于静⽌状态．当⽊板AB 突然向下撤离的瞬间，⼩球的加速度⼤⼩为(重⼒加速度为g)( )8．A ．0B .233gC ．gD .33g8．如图所⽰，A 、B 两⽊块间连⼀轻质弹簧，A 的质量为m 、B 的质量也为m ，⼀起静⽌放在⼀块⽊板上．若将此⽊板突然抽去，在此瞬间，A 、B 两⽊块的加速度分别是( )A ．a A ＝g ，aB ＝2g B ．a A ＝g ，a B ＝gC ．a A ＝0，a B ＝2gD ．a A ＝g ，a B ＝2g⼀、单项选择题1．如图，⽤相同材料做成的质量分别为m 1、m 2的两个物体A 、B 中间⽤⼀轻弹簧连接．在下列四种情况下，相同的拉⼒F 均作⽤在A 上，使A 、B 做加速运动：①拉⼒⽔平，A 、B 在光滑的⽔平⾯上加速运动；②拉⼒⽔平，A 、B 在粗糙的⽔平⾯上加速运动；③拉⼒平⾏于倾⾓为θ的斜⾯，A 、B 沿光滑的固定斜⾯向上加速运动；④拉⼒平⾏于倾⾓为θ的斜⾯，A 、B 沿粗糙的固定斜⾯向上加速运动．以ΔL 1、ΔL 2、ΔL 3、ΔL 4依次表⽰弹簧在四种情况下的伸长量，则有( )A ．ΔL 2＞ΔL 1B ．ΔL 4＞ΔL 3C ．ΔL 1＞ΔL 3D ．ΔL 2＝ΔL 42．如图所⽰，质量均为m 的⽊块A 和B ⽤⼀轻弹簧相连，竖直放在光滑的⽔平⾯上，⽊块A 上放有质量为2m 的⽊块C ，三者均处于静⽌状态．现将⽊块C 迅速移开，若重⼒加速度为g ，则在⽊块C 移开的瞬间( )B 对⽔平⾯的压⼒迅速变为2mg B ．弹簧的弹⼒⼤⼩为mgC ．⽊块A 的加速度⼤⼩为2gD ．弹簧的弹性势能⽴即减⼩3．如图所⽰，在光滑⽔平⾯上有物体A 、B ，质量分别为m 1、m 2.在拉⼒F 作⽤下，A 和B 以加速度a 做匀加速直线运动．某时刻突然撤去拉⼒，此瞬时A 和B 的加速度为a 1、a 2，则( )A ．a 1＝a 2＝0B ．a 1＝a ；a 2＝0C ．a 2＝m 1m 1＋m 2a ；a 2＝m 2m 1＋m 2a D ．a 1＝a ；a 2＝－m 1m 2a 4．(易错题)如图所⽰，质量均为m 的A 、B 两物体叠放在竖直弹簧上并保持静⽌，⽤⼤⼩等于mg 的恒⼒F 向上拉B ，运动距离h 时，B 与A 分离．下列说法正确的是( )A ．B 和A 刚分离时，弹簧长度等于原长 B ．B 和A 刚分离时，它们的加速度为gC ．弹簧的劲度系数等于mghD ．在B 与A 分离之前，它们做匀加速直线运动⼆、多项选择题5．如图所⽰，劲度系数为k 的轻弹簧下端系⼀个质量为m 的⼩球A ，⼩球被⽔平挡板P 托住使弹簧长度恰为⾃然关键能⼒综合练进阶训练第⼆层长度(⼩球与挡板不粘连)，然后使挡板P 以恒定的加速度a(a ＜g)开始竖直向下做匀加速直线运动，则( )A ．⼩球与挡板分离的时间为t ＝ ka2mg －a B ．⼩球与挡板分离的时间为t ＝2mg －akaC ．⼩球从开始运动直到最低点的过程中，⼩球速度最⼤时弹簧的伸长量x ＝mg kD ．⼩球从开始运动直到最低点的过程中，⼩球速度最⼤时弹簧的伸长量x ＝mg －ak6．如图所⽰，已知物块A 、B 的质量分别为m 1＝4 kg 、m 2＝1 kg ，A 、B 间的动摩擦因数为µ1＝0.5，A 与地⾯之间的动摩擦因数为µ2＝0.5，在⽔平⼒F 的推动下，要使A 、B ⼀起运动⽽B 不致下滑，则⼒F ⼤⼩可能是( )A ．50 NC ．125 ND ．150 N三、⾮选择题7．如图所⽰，光滑⽔平桌⾯上的物体A 质量为m 1，系⼀细绳，细绳跨过桌沿的定滑轮后悬挂质量为m 2的物体B ，先⽤⼿使物体B 静⽌(细绳质量及滑轮摩擦均不计)．(1)求放⼿后A 、B －起运动时绳上的张⼒F T .(2)若在物体A 上再叠放⼀个与A 质量相等的物体C ，绳上张⼒就增⼤到32F T ，求m 1∶m 2.学科素养升级练进阶训练第三层1．如图所⽰，光滑的⽔平地⾯上有两块材料完全相同的⽊块A 、B ，质量均为m ，A 、B 之间⽤轻质细绳⽔平连接．现沿细绳所在直线施加⼀⽔平恒⼒F 作⽤在A 上，A 、B 开始⼀起做匀加速运动，在运动过程中把和⽊块A 、B 完全相同的⽊块C 放在某⼀⽊块上⾯，系统仍加速运动，且始终没有相对滑动，则在放上C 并达到稳定后，下列说法正确的是( )A ．若C 放在A 上⾯，绳上拉⼒不变B ．若C 放在B 上⾯，绳上拉⼒为F2C ．C 放在B 上，B 、C 间摩擦⼒为F 3D ．C 放在A 上⽐放在B 上运动时的加速度⼤2．(多选)如图所⽰，⼩球A 、B 的质量相等，A 球光滑，B 球与斜⾯间的动摩擦因数µ＝0.5 tan θ，中间⽤⼀根弹簧连接，弹簧的质量不计，斜⾯⾜够长，倾⾓为θ，将A 、B 和弹簧组成的系统放到斜⾯上，并让弹簧处于原长时由静⽌释放，弹簧轴线平⾏于斜⾯，下列说法正确的是( )A．刚开始释放时，A、B两球的加速度⼤⼩均为g sinθB．刚开始释放时，A、B两球的加速度⼤⼩分别为g sinθ、0.5g sinθC．A球的加速度为零时，B球的加速度⼤⼩为1.5g sinθD．A、B球的加速度第⼀次相等时，弹簧第⼀次最短3．(多选)如图，在光滑⽔平⾯上放着紧靠在⼀起的A、B两物体，B的质量是A的2倍，B受到向右的恒⼒F B＝2 N，A受到的⽔平⼒F A＝9－2t(N)(t的单位是s)．从t＝0时刻开始计时，则( )A．A物体3 s末时的加速度⼤⼩是初始时加速度⼤⼩的511B．4 s后，B物体做匀加速直线运动C．4.5 s时，A物体的速度为零D．4.5 s时，A、B的加速度⽅向相同4．如图所⽰，质量为4 kg的⼩球⽤细线拴着吊在⾏驶的汽车后壁上，线与竖直⽅向夹⾓为37°.已知g取10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：(1)当汽车以a＝2 m/s2向右匀减速⾏驶时，细线对⼩球的拉⼒和⼩球对车后壁的压⼒．(2)当汽车以a＝10 m/s2向右匀减速⾏驶时，细线对⼩球的拉⼒和⼩球对车后壁的压⼒．5．如图所⽰，停放在⽔平冰⾯上的冰车由质量为M、倾⾓为θ的斜⾯体改装⽽成，在斜⾯体上轻放⼀质量为m 的物块，不计物块与斜⾯、冰车与冰⾯之间的摩擦．(1)释放物块后，在物块沿斜⾯向下运动的同时，冰车也在⽔平冰⾯上运动．请画出冰车受⼒的⽰意图，并根据⽰意图说明冰车由静⽌变为运动的原因(作图时冰车可视为质点)．(2)若冰⾯上的⼈在车后⽅⽤⽔平⽅向的⼒推车，请分析下列两种可能情况：①当⼒的⼤⼩为F1时，物块在斜⾯上滑动的同时冰车在冰⾯上保持静⽌，求F1和物块加速度的⼤⼩a1；②当⼒的⼤⼩为F2时，物块和斜⾯保持相对静⽌⼀起加速运动，求F2和物块加速度的⼤⼩a2.微专题⼀连接体问题、临界问题、弹簧瞬时性问题必备知识基础练1．解析：由于两个⼒⽅向相反，可以把两物体看成⼀个整体，所以两者的加速度相等．设两物体的质量均为m ，物体1施于物体2的作⽤⼒⼤⼩为F .根据⽜顿第⼆定律得对整体：a ＝F 1－F 22m对物体2：F －F 2＝ma得到F ＝ma ＋F 2＝12(F 1＋F 2)，故B 、C 正确，A 、D 错误．答案：BC2．解析：两物体加速时，对整体应⽤⽜顿第⼆定律有：F －µ(m 1＋m 2)g ＝(m 1＋m 2)a ，解得a ＝1 m/s 2，选项A 错误．对物体B 有：T －µm 2g ＝m 2a ，可得：T ＝2 N ，选项B 正确．若撤去外⼒F ，A 、B 两物体均在摩擦⼒作⽤下做减速运动，选项C 错误．若撤去外⼒F ，A 、B 两物体的加速度⼤⼩均为a ′＝µm 1g m 1＝µm 2g m 2＝µg ＝1 m/s 2，选项D 正确．答案：BD3．解析：设每个物体的质量为m ，对整体运⽤⽜顿第⼆定律得：a ＝F 5m ，对前2个物体运⽤⽜顿第⼆定律得：a ＝F －N2m，解得：N ＝35F ，故选C.答案：C⽅法：先对整体运⽤⽜顿第⼆定律求出整体的加速度，再对前2个物体运⽤⽜顿第⼆定律即可求解．4．解析：拉⼒F 作⽤在物体B 上，A 、B 恰好不滑动时，A 、B 间的静摩擦⼒达到最⼤值，对物体A ，有µm 1g ＝m 1a 对整体，有：F max ＝(m 1＋m 2)a由以上两式联⽴解得：F max ＝6 N ，故C 正确．答案：C5．解析：当物体A 、B 间的静摩擦⼒超过最⼤静摩擦⼒时，物体A 、B 才会发⽣相对运动．此时对物体B 有F fmax ＝µm A g ＝12 N ，⽽F fmax ＝m B a ，a ＝6 m/s 2，即两者开始相对运动时的加速度为6 m/s 2，此时对物体A 、B 整体F ＝(mA ＋mB )a＝48 N ，即F ＞48 N 时，物体A 、B 才会开始相对运动，故选项B 、C 错误，选项A 、D 正确．答案：AD6．解析：开始A 、B 、C 静⽌，隔离对C 分析，弹簧的弹⼒F 弹＝mg ，剪断A 上⾯的细线，在该瞬间弹簧的弹⼒不变，隔离对AB 整体分析，AB 的加速度均为a AB ＝F 弹＋2mg2m＝1.5 g ，C 所受的合⼒为0，加速度为0.故A 正确，B 、C 、D 错误．答案：A点睛：本题属于⽜顿第⼆定律应⽤的瞬时加速度问题，关键是区分瞬时⼒与延时⼒；弹簧的弹⼒通常来不及变化，为延时⼒，轻绳的弹⼒为瞬时⼒，绳⼦断开⽴即消失．7．解析：未撤离⽊板时，⼩球受重⼒G 、弹簧的拉⼒F 和⽊板的弹⼒F N 的作⽤处于静⽌状态，通过受⼒分析可知，⽊板对⼩球的弹⼒⼤⼩为233mg .在撤离⽊板的瞬间，弹簧的弹⼒⼤⼩和⽅向均没有发⽣变化，⽽⼩球的重⼒是恒⼒，故此时⼩球受到重⼒G 、弹簧的拉⼒F ，合⼒与⽊板对⼩球的弹⼒⼤⼩相等、⽅向相反，故可知加速度的⼤⼩为233g .答案：B8．解析：在抽出⽊板的瞬间，弹簧对A ⽊块的⽀持⼒和对B ⽊块的压⼒并未改变．A ⽊块受重⼒和⽀持⼒，mg ＝F ，a A ＝0.B ⽊块受重⼒和弹簧向下的压⼒，根据⽜顿第⼆定律得a B ＝F ＋mg m ＝mg ＋mg m＝2g ，故选C.答案：C关键能⼒综合练1．解析：根据⽜顿第⼆定律得：①以整体为研究对象，a 1＝Fm 1＋m 2，对B 有kΔL 1＝m 2a 1＝m 2Fm 1＋m 2；②以整体为研究对象，a 2＝F －µm 1＋m 2g m 1＋m 2＝F m 1＋m 2－µg ，对B 有kΔL 2＝µm 2g ＋m 2a 2＝m 2Fm 1＋m 2；③以整体为研究对象，a 3＝F －m 1＋m 2g sin θm 1＋m 2＝F m 1＋m 2－g sin θ，对B 有kΔL 3＝m 2g sin θ＋m 2a 3＝m 2Fm 1＋m 2；④以整体为研究对象，a 4＝F －m 1＋m 2g sin θ－µm 1＋m 2g cos θm 1＋m 2＝Fm 1＋m 2－g sin θ－µg cos θ，对B 有kΔL 4＝m 2g sin θ＋µm 2g cosθ＋m 2a 4＝m 2Fm 1＋m 2，可见ΔL 1＝ΔL 2＝ΔL 3＝ΔL 4.答案：D2．解析：对AC 整体分析，弹簧的弹⼒F 弹＝(m ＋2m )g ＝3mg ，撤去C 瞬间，弹簧的弹⼒不变，弹性势能不变，故B 、D 错误；对A 分析，根据⽜顿第⼆定律得，a ＝F 弹－mgm＝2g ，故C 正确；由于弹簧的弹⼒不变，⽊块B 对⽔平⾯的压⼒不变，仍然为4mg ，故A 错误．答案：C3．解析：当⼒F 作⽤时，对A 运⽤⽜顿第⼆定律得：a ＝F 弹m 1.突然撤去拉⼒F 的瞬间，弹簧弹⼒没有发⽣变化，所以A 受⼒不变，即a 1＝a ；B 只受弹簧弹⼒作⽤，根据⽜顿第⼆定律得：a 2＝－F 弹m 2＝－m 1m 2a ，故D 正确，A 、B 、C 错误．答案：D4．解析：A 、B 分离前，A 、B 共同做加速运动，由于F 是恒⼒，⽽弹⼒是变⼒，故A 、B 做变加速直线运动，当两物体要分离时，F AB ＝0.对B ：F －mg ＝ma ，对A ：kx －mg ＝ma ，即F ＝kx 时，A 、B 分离，此时弹簧处于压缩状态，设⽤恒⼒F 拉B 前弹簧压缩量为x 0，⼜2mg ＝kx 0，h ＝x 0－x ，F ＝mg ，解以上各式得k ＝mg h，综上所述，只有选项C 正确．答案：C5．解析：⼩球与挡板之间弹⼒为零时分离，此时⼩球的加速度仍为a ，由⽜顿第⼆定律得mg －kx ＝ma .由匀变速直线运动的位移公式得x ＝12at 2，解得t ＝2mg －aka，故选项A 错误，B 正确，⼩球速度最⼤时⼩球所受合⼒为零，伸长量x ＝mg k，选项C 正确，D 错误．答案：BC6．解析：对B 不下滑有µ1F N ≥m 2g ，由⽜顿第⼆定律F N ＝m 2a ；对整体有F －µ2(m 1＋m 2)g ＝(m 1＋m 2)a ，得F ≥(m 1＋m 2)?1µ1＋µ2g ＝125 N ，选项C 、D 正确．答案：CD7．解析：(1)对物体B ，由⽜顿第⼆定律有：m 2g －F T ＝m 2a 1，对物体A ，由⽜顿第⼆定律有：F T ＝m 1a 1，解得：F T ＝m 1m 2m 1＋m 2g . (2)对物体B ，由⽜顿第⼆定律有：m 2g －F T2＝m 2a 2，对物体A 、C 整体，由⽜顿第⼆定律有：F T2＝2m 1a 2，解得：F T2＝2m 1m 2m 2＋2m 1g ，由F T2＝32F T ，得：2m 1m 2m 2＋2m 1g ＝3m 1m 22m 1＋m 2g ，所以m 1∶m 2＝1∶2. 答案：(1)m 1m 2m 1＋m 2g (2)1∶2 点睛：对于连接体问题要注意合理选择研究对象正确受⼒分析，运⽤⽜顿第⼆定律即可解决．学科素养升级练1．解析：C 放在某⼀⽊块上前，对于A 、B 整体，根据⽜顿第⼆定律得F ＝2ma ，对B 分析可知T ＝ma ，可得T ＝F2.在C 放在A 上⾯后，三者⼀起加速，对整体有F ＝3ma 1，对B 有T 1＝ma 1，联⽴可得T 1＝F3，则绳上的拉⼒变⼩，故A 错误．在C 放在B 上⾯后，对整体有F ＝3ma 2，对B 有T 2＝2ma 2，对C ⽊块有f ＝ma 2，联⽴可得T 2＝23F ，f ＝F3，故B 错误，C 正确．由⽜顿第⼆定律分析可得C 放在A 上时有a 1＝F 3m ，C 放在B 上时有a 2＝F3m，两个加速度相同，故D 错误．答案：C2．解析：设A 球和B 球的质量均为m ，刚开始释放时A 球受到重⼒和⽀持⼒作⽤，根据⽜顿第⼆定律可得其加速度为a A ＝g sin θ，B 球受到重⼒、⽀持⼒和摩擦⼒作⽤，根据⽜顿第⼆定律可得mg sin θ－µmg cos θ＝ma B ，解得a B ＝0.5g sin θ，所以A 错误，B 正确．A 球的加速度为零时，弹簧的弹⼒与A 球重⼒沿斜⾯⽅向的分⼒⼤⼩相等，⽅向相反，即N ＝mg sin θ，以B 球为研究对象，受到重⼒、弹簧弹⼒、斜⾯⽀持⼒和摩擦⼒，沿斜⾯⽅向根据⽜顿第⼆定律可得N ＋mg sin θ－µmg cos θ＝ma B ，解得a B ＝1.5g sin θ，所以C 正确．当A 、B 球的速度第⼀次相等时，弹簧第⼀次最短，所以D 错误．答案：BC3．解析：对于A 、B 整体，由⽜顿第⼆定律有F A ＋F B ＝(m A ＋m B )a ，设A 、B 间的作⽤为F N ，则对B 据⽜顿第⼆定律可得F N ＋F B ＝m B a ，⼜m B ＝2m A ，联⽴解得F N ＝16－4t 3(N)，当t ＝4 s 时F N ＝0，A 、B 两物体分离，此后B 做匀加速直线运动，故B 正确；当t ＝4.5 s 时A 物体的加速度为零⽽速度不为零，故C 错误；t ＞4.5 s 后，A 所受合外⼒反向，即A 、B 的加速度⽅向相反，故D 错误；0～4 s 内，A 、B 的加速度相等，a ＝F A ＋F B m A ＋m B ＝11－2t 3，当t ＝0 s 时a 0＝113m/s 2，当t ＝3 s 时a 3＝53 m/s 2，可得a 3a 0＝511，故A 正确．答案：AB4．解析：(1)当汽车以a ＝2 m/s 2向右匀减速⾏驶时，⼩球受⼒分析如图甲所⽰，由⽜顿第⼆定律得：F T cos θ＝mg ①F T sin θ－F N ＝ma ②联⽴①②代⼊数据得：F T ＝50 N ，F N ＝22 N.由⽜顿第三定律可知，⼩球对车后壁的压⼒为22 N.(2)当汽车向右匀减速⾏驶时，设车后壁弹⼒为0时(临界条件)的加速度为a 0，受⼒分析如图⼄所⽰：由⽜顿第⼆定律得：F T sin θ＝ma 0③联⽴①③代⼊数据得：a 0＝g tan θ＝10×34m/s 2＝7.5 m/s 2，因为a ＝10 m/s 2＞a 0，所以⼩球飞起来，F N ′＝0设此时细线与竖直⽅向的夹⾓为α，如图丙所⽰，由⽜顿第⼆定律得：F T ′＝ mg 2＋ma 2＝40 2 N≈56.56 N .答案：(1)50 N 22 N (2)56.56 N 0 5．解析：(1)冰车的受⼒⽰意图如图甲所⽰，将物块对斜⾯的压⼒F N沿⽔平⽅向和竖直⽅向正交分解，可知竖直⽅向合⼒为零，⽔平⽅向合⼒不为零，因此冰车在⽔平⽅向合⼒作⽤下由静⽌变为运动，且在物块滑离斜⾯前沿⽔平冰⾯做加速运动．(2)①冰⾯上的⼈在车后⽅推车时车的受⼒情况如图⼄所⽰，物块的受⼒情况如图丙所⽰．由于冰车保持静⽌，对冰车应⽤⽜顿第⼆定律，有F1＝F N sin θ，对物块应⽤⽜顿第⼆定律，有F′N＝mg cos θ，mg sin θ＝ma1，根据⽜顿第三定律得F N＝F′N，解得a1＝g sin θ，F1＝mg cos θsin θ.②当物块和冰车保持相对静⽌⼀起加速运动时，它们的加速度a2必然沿⽔平⽅向，物块的受⼒⽰意图如图丁所⽰．对物块应⽤⽜顿第⼆定律，有mg tan θ＝ma2，对物块和冰车的整体应⽤⽜顿第⼆定律，有F2＝(m＋M)a2，解得a2＝g tan θ，F2＝(m＋M)g tan θ.(3)正确的猜想：F N1＜F N2；理由：第(1)问所述情况中物块沿斜⾯下滑的同时，冰车沿⽔平冰⾯后退，在⼀⼩段时间内物块发⽣的位移x(以冰⾯为参考系)如图戊所⽰，物块加速度a的⽅向与位移x的⽅向⼀致．将加速度a沿垂直斜⾯和沿斜⾯两⽅向正交分解，可知，a有垂直斜⾯向下的分量，结合图丙中的受⼒分析，可知F N1＜mg cos θ；⽽第(2)问①所述情况中F N2＝mg cos θ，因此，F N1＜F N2.。

临界极值问题班级： 姓名：1.一质量为0.2kg 的小球系着静止在光滑的倾角为53°的斜面上，斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，当斜面以10m/s 2加速度水平向右作匀加速直线运动时，求线对小球的拉力和斜面对小球的弹力。

（g=10m/s 2） 2.一根劲度系数为k 、质量不计的轻弹簧，上端固定，下端系一质量为m 的物体，有一水平的板将物体托住，并使弹簧处于自然长度，如图7所示，现让木板由静止开始以加速度a(a<g)匀加速向下移动，求经过多长时间木板与物体分离。

3. A 、B 两个滑块靠在一起放在光滑水平 面上，其质量分别为2m 和m,从t=0时刻起，水平力F 1和F 2同时分别作用在滑块A 和B 上，如图所示。

已知F 1=（10+4t ）N, F 2=(40-4t)N,两力作用在同一直线上，求滑块开始滑动后，经过多长时间A 、B 发生分离？4. 如图所示，质量均为M 的两个木块A 、B 在水平力F 的作用下，一起沿光滑的水平面运动，A 与B 的接触面光滑，且与水平面的夹角为60°，求使A 与B 一起运动时的水平力F 的范围。

a5. 如图示，质量为M=2Kg 的木块与水平地面的动摩擦因数μ=0.4，木块用轻绳绕过光滑的定滑轮，轻绳另一端施一大小为20N 的恒力F ，使木块沿地面向右做直线运动，定滑轮离地面的高度h=10cm ，木块M 可视为质点，问木块从较远处向右运动到离定滑轮多远时加速度最大？最大加速度为多少？6.如图所示，两个完全相同的球，重力大小为G ，两球与水平地面间的动摩擦因数都为µ，一根轻绳两端固定在两个球上，在绳的中点施加一个竖起向上的接力F ，当绳被拉直后，两段绳间的夹角为α。

问当F 至少多大时，两球将会发生滑动。

7.如图所示，一块质量为M 、长为l 的匀质板放在很长的水平桌面上，板的左端有一质量为m 的物块，物块上连接一根很长的细绳跨过位于桌面边缘的定滑轮，某人以恒定速度v 向下拉绳，若桌面光滑，物块最多只能到达板的中点，而且此时板的右端沿未触碰定滑轮。