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2024 高考物理一轮复习100 考点100 讲
第三章 牛顿运动定律
第3.6 讲 动力学中的连接体问题
【知识点精讲】
1．连接体的分类
根据两物体之间相互连接的媒介不同，常见的连接体可以分为三大类。
(1)绳(杆)连接：两个物体通过轻绳或轻杆的作用连接在一起；
(2)弹簧连接：两个物体通过弹簧的作用连接在一起；
(3)接触连接：两个物体通过接触面的弹力或摩擦力的作用连接在一起。
2．连接体的运动特点
轻绳——轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度总是相等。
轻杆——轻杆平动时，连接体具有相同的平均速度；轻杆转动时，连接体具有
相同的角速度，而线速度与转动半径成正比。
轻弹簧——在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速率不一定相等；在弹簧
形变最大时，两端连接体的速率相等。
【特别提醒】
(1)“轻”——质量和重力均不计。
(2)在任何情况下，绳中张力的大小相等，绳、杆和弹簧两端受到的弹力大小也
相等。
【方法归纳】
整体与隔离法在动力学中的应用技巧
1．整体法的选取原则
若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把
它们看成一个整体，分析整体受到的合外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或
其他未知量)。
2．隔离法的选取原则
若连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内各物体之间的作用力时，
就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解。
3．整体法、隔离法的交替运用
若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用
整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律
1
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求作用力。即“先整体求加速度，后隔离求内力”。
涉及加速度相同的连接体问题时，整体法与隔离法往往交叉使用，一般思路是：
(1)求内力时，先用整体法求加速度，再用隔离法求物体间的作用力。
(2)求外力时，先用隔离法求加速度，再用整体法求整体受到的外加作用力。
【最新高考题精练】
1．（2022·全国理综甲卷·19）如图，质量相等的两滑块P、Q 置于水平桌面上，二者用一
轻弹簧水平连接，两滑块与桌面间的动摩擦因数均为
。重力加速度大小为g。用水平向
右的拉力F 拉动P，使两滑块均做匀速运动；某时刻突然撤去该拉力，则从此刻开始到弹
簧第一次恢复原长之前（ ）
A．P 的加速度大小的最大值为
B．Q 的加速度大小的最大值为
C．P 的位移大小一定大于Q 的位移大小
D．P 的速度大小均不大于同一时刻Q 的速度大小
2. （2022 山东物理）某粮库使用额定电压
，内阻
的电动机运粮。如
图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度
沿
斜坡匀速上行，此时电流
。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L 到达卸粮点
时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知
小车质量
，车上粮食质量
，配重质量
，取重力加速
度
，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为
k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：
（1）比例系数k 值；
（2）上行路程L 值。
2
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3．（2021 高考新课程II 卷海南卷）如图，两物块P、Q 用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连，
开始时P 静止在水平桌面上．将一个水平向右的推力F 作用在P 上后，轻绳的张力变为原
来的一半．已知P、Q 两物块的质量分别为
、
，P 与桌面间的动摩
擦因数
，重力加速度
．则推力F 的大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
4. （2021 新高考湖南卷）“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。
总质量为
的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的
额定功率均为
，若动车组所受的阻力与其速率成正比（
，
为常量），动车组
能达到的最大速度为
。下列说法正确的是（ ）
A. 动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变
B. 若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动
C. 若四节动力车厢输出的总功率为
，则动车组匀速行驶的速度为
D. 若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间达到最大速度
，
3
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则这一过程中该动车组克服阻力做的功为
5. （2020 高考江苏物理）中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中
国力量.某运送防疫物资的班列由40 节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直
轨道匀加速行驶时，第2 节对第3 节车厢的牵引力为F.若每节车厢所受摩擦力、空气阻力
均相等，则倒数第3 节对倒数第2 节车厢的牵引力为（ ）
A. F B.
C.
D.
6．(2020 高考全国理综III 卷)如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O
点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质
量相等。系统平衡时，O 点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α 和β。若α=70°，则β 等
于
A．45°
B．35°
C．60°
D．70°
7．（2019 海南物理·5 ）如图，两物块P、Q 置于水平地面上，其质量分别为m、2m，两
者之间用水平轻绳连接。两物块与地面之间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g，
现对Q 施加一水平向右的拉力F，使两物块做匀加速直线运动，轻绳的张力大小为
A.
B.
C.
D.
8．（2019 全国理综I 卷19）如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑
轮。一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N。另一端与斜面上的物块M 相连，系统处于
静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N 的细绳与竖直方向成45°。已
知M 始终保持静止，则在此过程中
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A．水平拉力的大小可能保持不变
B．M 所受细绳的拉力大小一定一直增加
C．M 所受斜面的摩擦力大小一定一直增加
D．M 所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加
【最新模拟题精练】
1.（2023 湖南押题卷） 如图所示，A、B 两小球通过绕过轻质光滑定滑轮的不可伸长的细
线相连，A 球放在足够长的固定光滑斜面上，B、C 两小球在竖直方向上通过劲度系数为
的轻质弹簧相连，C 球放在水平地面上。现用手控制住A 球，并使连接A、B 球的
细线刚刚拉直但无拉力作用，且保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行。已知A 球
的质量为
，B、C 球的质量均为
，取重力加速度大小
，开始时整个系
统处于静止状态。释放A 球后，A 球沿斜面下滑至速度最大时C 球恰好离开地面。弹簧一
直在弹性限度内，下列描述正确的是（ ）
A. 斜面的倾角
为30°
B. A 球的最大速度为
C. C 球刚离开地面时，B 球的加速度最大
D. 从释放A 球到C 球刚离开地面
过程中，A、B 两小球组成的系统机械能先增加后减少
【答案】ABD
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【解析】
【详解】AC．C 球恰好离开地面时，对C 球有
此时A、B 球有最大速度，但加速度最小，即
则对B 球有
对A 球有
解得
选项A 正确、C 错误。
B．初始系统静止，且线上无拉力，对B 球有
由此可知
则从释放A 球至C 球恰好离开地面的过程中，弹簧的弹性势能变化量为零；此过程中A、B
球的速率始终相等，A、B、C 球组成的系统（包括弹簧）机械能守恒，有
解得
所以A 球的最大速度为
，选项B 正确。
D．从释放A 球到C 球刚离开地面的过程中，弹簧对B 球的弹力方向先为竖直向上，后为
竖直向下，故弹簧弹力对A、B 球组成的系统先做正功，后做负功，从而使得系统的机械
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能先增加后减少，选项D 正确。
故选ABD。
（2023 湖北名校高一质检）如图所示，一条质量为1kg 的均匀柔软绳索置于光滑水平桌
面上，开始有一小段垂在桌边，使它从静止开始运动。重力加速度
，在运动过
程中，绳的转折处O 点的最大张力是（ ）
A. 2.5N
B. 5N
C. 10N
D. 7.5N
11. (2023 江苏常州期中)如图所示，一个质量为m，均匀的细链条长为L，置于光滑水平桌
面上，用手按住一端，使
长部分垂在桌面下，（桌面高度大于链条长度），则链条上
端刚离开桌面时的动能为 （ ）
A. 0
B.
mgL
C.
mgL
D.
mgL
【答案】D
【解析】
【详解】将链条分成水平部分和竖直部分两段，水平部分的重力势能为零，竖直部分的重
心中竖直段的中间，高度为
，而竖直部分的重力为
，这样竖直部分的重力势
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能为
，这样链条总的重力势能为
，链条上端刚离开桌
面时，链条总的重力势能为
，由机械能守恒得链条上端刚离开桌面时的动能为
，故D 正确，ABC 错误，
故选D．
2. （2023 湖南三湘创新发展联考）如图所示，一不可伸长的轻绳两端各连接一质量为m
的小球，初始时整个系统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长L，且绳刚好伸
直。现用一大小为F 的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两球连线垂直，某时刻两小球
的加速度大小均为
，此时两个球的距离为（ ）
A.
B.
C.
D.
3. （2023 山东济南期末）如图所示，轻定滑轮与固定在天花板上的拉力传感器相连，跨过
定滑轮的轻绳两端分别与质量不等的A、B 两物体相连。用挡板托住物体B 使A、B 保持静
止，此时拉力传感器的示数为10N；撤去挡板，物体A 上升、B 下降，此时拉力传感器的
示数为15N。重力加速度g 取
，则物体B 的质量为（ ）
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A. 0.75kg
B. 1kg
C. 1.25kg
D. 1.5kg
4. （2022 山西太原二模）如图所示，固定斜面AC 的倾角为30°，其中AB 部分光滑，长
为5L；BC 部分粗糙且足够长。6 个质量均为m 的相同滑块（可视为质点）、用长为L 的轻
杆相连放置在斜面上，初始时滑块1 恰好位于B 点。释放后滑块组开始下滑，已知滑块4
进入BC 后能做匀速运动，下列说法中正确的是（ ）
A. 滑块与斜面间的动摩擦因数为
B. 滑块组匀速运动时速度的大小为
C. 滑块4 通过B 点前的瞬间，滑块4、5 间杆的作用力大小为
D. 滑块4 通过B 点后的瞬间，滑块4、5 间杆的作用力大小为
5. （2022 山东青岛二模）如图，在杠杆的左臂
处挂有质量为
的小球
，在杠杆的
右臂
处挂有一定滑轮。跨过定滑轮的细线一端拴接质量为
的小球
，另一端拴接
小球
，忽略滑轮和细线质量以及一切摩擦，若要使杠杆平衡，小球
的质量应为
（ ）
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A. 0
B.
C.
D.
6. （2022 湖南长沙长郡中学模拟） 2018 年7 月1 日，由我国自行研制的全球最长高铁列
车——16 节长编组“复兴号”在北京南站正式上线运营。“复兴号”动车组由16 节车厢
组成，其中第1、2、5、6、9、10、13、14 节车厢为动车，其余为拖车。假设动车组各车
厢质量均为m，每节动车的额定功率均为P，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车
重成正比（比例系数为k），下列说法正确的是（ ）
A. “复兴号”行驶的最大速度
B. “复兴号”的配置如果改成10 节动车和6 节拖车，最大速度将提高到原来的1.5 倍
C. “复兴号”进站做匀减速直线运动时，一位乘客单手持手机浏览网页，手对手机的力与
车厢运动方向相反
D. “复兴号”做匀加速直线运动时，第13、14 节车厢间作用力与第2、3 节车厢间的作用
力之比为1:2
7. （2023 湖南新高考教研联盟第二次联考）图所示，一足够长的光滑斜面，倾角为
，
一弹簧上端固定在斜面的顶端，下端与物体b 相连，物体b 上表面粗糙，在其上面放一物
体a，a、b 间的动摩擦因数为
，将物体a、b 从O 点由静止释放，释放时弹
簧恰好处于自由伸长状态，当b 滑到A 点时，a 刚好相对b 开始滑动；滑到B 点时a 刚好从
b 上滑下，b 也恰好速度为零，设a、b 间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为
g。下列对物体a、b 运动情况的描述正确的是（ ）
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A.从O 到A 的过程中，两者一直加速
B.经过A 点时，两者加速度大小是
，方向沿斜面向下
C.从A 到B 的过程中，两者的加速度都在减小，速度也都在减小
D.经过B 点，a 掉下后，b 开始反向运动且能滑到开始下滑的O 点的上方
8.（2023 云南昆明云南师大附中质检） 如图所示，物块A、B 的质量均为m，物块C 的质
量为2m。A 放在一劲度系数为
的轻弹簧上，B、C 通过一根轻绳绕过一轻质光滑定滑轮
相连，B 叠放在A 上，用手托起C 使绳子处于伸直但不拉紧的状态。某一时刻突然释放
C，一段时间后A、B 分离，此时C 未触地，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 刚释放C 瞬间，A、B 间的弹力大小为
B. A、B 分离时，A、B 的加速度为
C. A、B 分离时，A、B 上升的高度为
D. A 速度最大时，相对起始位置上升了
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9. (2023 湖南怀化名校联考) 如图所示，A、B、C 三个物体静止叠放在水平桌面上，物体
A 的质量为2m，B 和C 的质量都是m，A、B 间的动摩擦因数为μ，B、C 间的动摩擦因数
为
，B 和地面间的动摩擦因数为
。设B 足够长，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重
力加速度为g。现对A 施加一水平向右的拉力F，则下列判断正确的是（ ）
A. 若A、B、C 三个物体始终相对静止，则力F 不能超过
B. 当力
时，A、B 间的摩擦力为
C. 无论力F 为何值，B 的加速度不会超过
D. 当力
时，B 相对A 滑动
10．如图(a)所示，两段等长细线将质量分别为2m、m 的小球A、B 悬挂在O 点
小球A 受到水平向右的恒力F1的作用、小球B 受到水平向左的恒力F2的作用，
当系统处于静止状态时，出现了如图(b)所示的状态，小球B 刚好位于O 点正下
方。则F1与F2的大小关系正确的是( )
A．F1＝4F2
B．F1＝3F2
C．F1＝2F2
D．F1＝F2
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