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2024 年高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升
专题16 动力学的两类基本问题、连接体模型
特训目标
特训内容
目标1
已知受力情况求运动情况（1T—4T）
目标2
已知运动情况求受力情况（5T—8T）
目标3
加速度相同的连接体问题（9T—12T）
目标4
加速度不同的连接体问题（13T—16T）
【特训典例】
一、已知受力情况求运动情况
1．图为鲁能巴蜀中学“水火箭”比赛现场，假设水火箭从地面以初速度
竖直向上飞出，在空中只
受重力与空气阻力，水火箭质量为
，空气阻力方向始终与运动方向相反，大小恒为
，
取
，
则下列说法正确的是（ ）
A．水火箭运动过程中，经过同一高度时（除最高点外），上升时的速率大于其下落时的速率
B．水火箭所能上升的最大高度为
C．水火箭从离开地面到再次回到地面的总时间为
D．当水火箭竖直向下运动且位于地面上方
时，速度大小为
【答案】AD
【详解】A．由于空气阻力，运动过程中一直做负功，使得物体机械能减小，则同一高度处下落时动能较
小，故速度较小，故A 正确；
B．水火箭向上运动时，空气阻力向下，加速度
则上升的最大高度为
故B 错误；
1
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C．从地面到最高点时间为
水火箭下落时空气阻力向上，加速度
所以下落时间大于上升时间，运动总时间大于
，故C 错误；
D．水火箭位于地面上方
，即下落
故
故D 正确。故选AD。
2．如图，水平直杆AB 与光滑圆弧杆BC 在B 点平滑连接，固定在竖直平面内，一直径略大于杆的圆环穿
在水平直杆上的A 点。现让圆环以
的初速度由A 向B 运动，同时在竖直面内对圆环施加一垂直于
杆向上的恒力F，运动到B 点时撤去恒力F，之后圆环沿圆弧杆BC 上滑。已知AB 长度
，BC 半径
，圆环质量
，圆环与直杆AB 间动摩擦因数
，恒力
，重力加速度
，
，下列说法正确的是（ ）
A．圆环到达B 点时的速度为2m/s
B．圆环能够到达的最大高度为0.2m
C．圆环在BC 上运动的时间约为8s
D．圆环能返回A 点
【答案】ABC
【详解】A．直杆对圆环的弹力大小为
方向竖直向下，对圆环分析有
解得
根据速度与位移关系有
解得
，A 正确；
B．圆环能够到达的最大高度的过程有
解得
，B 正确；
C．根据上述可知
则圆环在圆弧上的运动可以等效为单摆，则
圆环在BC 上
运动的时间约为
解得
，C 正确；
2
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D．圆环返回B 点至停止过程有
解得
可知，圆环不能返回A 点，D 错误。
故选ABC。
3．一种能垂直起降的小型遥控无人机如图所示，螺旋桨工作时能产生恒定的升力。在一次试飞中，无人
机在地面上由静止开始以
的加速度匀加速竖直向上起飞，上升
时无人机突然出现故障而失去升
力。已知无人机的质量为
，运动过程中所受空气阻力大小恒为
，取重力加速度大小
。
下列说法正确的是（ ）
A．无人机失去升力时的速度大小为
B．螺旋桨工作时产生的升力大小为
C．无人机向上减速时的加速度大小为
D．无人机上升的最大高度为
【答案】AC
【详解】A．根据题意，由运动学公式
可得无人机失去升力时的速度大小为
故A 正确；
B．根据题意，由牛顿第二定律有
解得
故B 错误；
C．根据题意，由牛顿第二定律有
解得
故C 正确；
D．根据题意，由运动学公式
可得，无人机减速上升的高度为
则无人机上升的最
大高度为
故D 错误。故选AC。
4．如图甲所示，一根足够长的固定细杆与水平方向的夹角
，质量
的带电小球穿在细杆上并
3
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静止于细杆底端的O 点。
开始在空间施加一电磁辐射区，使小球受到水平向右的力
，
时小球离开电磁辐射区，小球在电磁辐射区内的加速度a 随着时间t 变化的图像如图乙所示，认为细
杆对小球的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（取
）。求：
（1）
时小球的加速度
的大小：
（2）小球离开电磁辐射区后沿着细杆上升的最大距离l。
【答案】（1）
；（2）
【详解】（1）根据题意，对小球受力分析，如图所示
由图乙可知，
时，小球的加速度恰好为0，则有
；
；
；
解得
由图乙可知，
时，小球的加速度有
；
；
；
解得am=5m/s2
（2）
时，小球离开电磁辐射区，由牛顿第二定律有
解得
4
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根据题意，由
图像中面积表示速度变化量可知，由于小球由静止运动，则
时小球的速度为
由
可得，小球离开电磁辐射区后沿着细杆上升的最大距离为
二、已知运动情况求受力情况
5．一个质量为
的物块在水平面上直线运动的过程中受到水平外力
的作用，经过一段时间后撤去
，
其
图象如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．拉力
大小
B．拉力
大小
C．摩擦力大小为
D．物体的初速度大小为
【答案】BD
【详解】ABC．
由牛顿第二定律可得
，
撤去F 后，由牛顿第二定律可得
由图可知
，
代入解得
，
B 正确，AC 错误；
D．
由牛顿第二定律可得
解得
由运动学公式
代入数据解得，物体的初
速度大小为
，D 正确。故选BD。
6．14 岁的奥运冠军全红婵，在2021 年底14 届全运会上再次上演“水花消失术”夺冠。在女子10m 跳台
的决赛中（下面研究过程将全红婵视为质点），全红婵竖直向上跳离跳台的速度为5m/s，竖直入水后速度
减为零的运动时间与空中运动时间相等，假设所受水的作用力恒定，不计空气阻力，全红婵的体重为
35kg，重力加速度大小为g=10m/s2，则（ ）
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A．跳离跳台后上升阶段全红婵处于失重状态
B．入水后全红婵处于失重状态
C．全红婵在空中运动的时间为2s
D．入水后全红婵受到水的阻力为612.5N
【答案】ACD
【详解】A．跳离跳台后上升阶段，全红婵的加速度向下，则全红婵处于失重状态，故A 正确。
B．入水后全红婵的加速度向上，处于超重状态，故B 错误；
C．以向上为正方向，则根据
可得
解得
即全红婵在空中运动的时间为
2s，故C 正确；
D．全红婵入水时的速度
则她在水中的加速度大小
方向竖直向上；根据牛顿第二定律有
可知
故D 正确。故选
ACD。
7．如图所示，图甲为大型游乐设备—升降机，图乙为其结构图。升降机由静止开始从a 位置自由下落到b
位置，再从b 位置开始以恒力制动竖直下落到c 位置停下。已知升降机和游客的总质量为m，a、b 高度差
为2h，b、c 高度差为h，重力加速度为g，忽略空气阻力，则（ ）
A．升降机从a 到b 与从b 到c 过程运动的时间之比为
B．升降机从a 到b 与从b 到c 过程运动的加速度大小之比为
6
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C．从a 到b，升降机座椅对游客的作用力为游客重力的2 倍
D．从b 到c，升降机座椅对游客的作用力为游客重力的3 倍
【答案】AD
【详解】A．加速与减速过程平均速度相等，由
可得运动时间之比等于位移大小之比为
，故A 正确；
B．由a 到b 的加速度为g，有
由b 到c 加速度为a，有
可得
故从a 到b 与从b 到c 的运
动加速度大小之比为
，故B 错误；
C．从a 到b，游客处于完全失重状态，所以升降机座椅对游客的作用力等于0，故C 错误；
D．从b 到c，对游客，由牛顿第二定律
；
得跳楼机座椅对游客的作用力为
则跳
楼机座椅对游客的作用力为游客的重力的3 倍，故D 正确。故选AD。
8．为打赢新冠肺炎的防控战，2020 年2 月24 日，经上海市经信委组织协调，科大讯飞的一批医疗物资包
括配送机器人、搬运机器人已运抵同济大学附属东方医院援助武汉医疗队，将在方舱医院投入使用。其中
一台配送机器人的工作流程简化图如图1 所示，一质量m=10kg 的装有物资的木箱静止于C 点，与水平面
CB 间的动摩擦因数μ=0.5，水平面与倾角为α 的足够长光滑固定斜面AB 在B 处平滑连接。现机器人对木
箱施加与水平方向成θ=53°的恒定推力F 作用，木箱在水平面CB 段运动的速度—时间如图2 所示，到达B
点立即撤去恒力F。已知sin53°=0.8，cos53°=0.6，g 取10m/s2。求∶
（1）水平面CB 间距离；
（2）斜面AB 的倾角α 大小；
（3）木箱所受到的恒力F 的大小。
【答案】（1）5m；（2）30°；（3）750N
【详解】（1）根据图2 可知，在前1s 内图像与坐标轴所围成的面积大小表示水平面CB 间距离，则有
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（2）由图2 可知，BA 段的加速度大小为
对小物块进行分析有mgsinα=ma2解得a2=5m/s2，α=30°
（3）根据图2 可知，CB 段的加速度大小为
解得a1=10m/s2
根据牛顿第二定律有Fcosθ-μ（mg+Fsinθ)=ma1解得F=750N
三、加速度相同的连接体问题
9．如图所示，甲，乙两个物块（均视为质点）叠放在一起，随着车厢一起向右做匀加速直线运动，甲与
竖直箱壁之间的静摩擦力达最大值，甲的水平上表面与乙之间的静摩擦力也达到最大值，乙与箱壁间没有
接触，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，若甲与箱壁间的动摩擦因数为μ，下列说法正确的
是（ ）
A．整体的加速度为μg
B．若乙的质量为m，则乙给甲的作用力为
C．可以求出甲、乙的质量之比
D．甲、乙之间的动摩擦因数为
【答案】BD
【详解】A．对甲、乙组成的整体进行受力分析，竖直方向由二力平衡可得
水平方向由牛
顿第二定律可得
结合
解得
，A 错误；
B．乙给甲的最大静摩擦力
沿水平方向；乙给甲的压力
沿竖直方向；则乙给甲的作用
力
，B 正确；
D．设甲、乙之间的动摩擦因数为μ0，由
解得
，D 正确；
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C．由以上式子无法求出甲、乙的质量之比，C 错误。故选BD。
10．如图甲所示，两完全相同、质量均为m 的物体A、B（不粘连）叠放在劲度系数为k 的轻弹簧上处于静
止状态，现对物体A 施加竖直向上的力F 后，物体A 运动的v-t 图像如图乙所示，
时刻物体A、B 将要分
离，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A．t=0 时刻弹簧的压缩量为
B．
时间内力F 逐渐减小
C．
时刻物体B 开始减速
D．力F 的最小值为
【答案】AD
【详解】A．物体A、B 叠放在轻弹簧上处于静止状态时，以A、B 为研究对象，受重力、弹力，根据平衡
条件有
解得
故A 正确；
B．由图像可知，
时间，物体做匀加速度运动，以A、B 为研究对象，根据牛顿第二定律
可知弹簧形变量逐渐减小，力F 逐渐增大，故B 错误；
C．
时刻物体A、B 将要分离，此时物体A、B 都有竖直向上加速度，物体B 仍为加速运动，故C 错误；
D．
时刻力F 最小，则有
由图像可知
则有
故D 正确。故选AD。
11．如图所示，光滑的水平地面上有三个木块a、b、c，质量均为m，a、c 之间用轻质细绳连接。现用一
水平恒力F 作用在b 上，三者开始一起做匀加速运动，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面，系统
仍做匀加速运动且始终没有相对滑动。在粘上橡皮泥并达到稳定后，下列说法正确的是（ ）
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A．无论橡皮泥粘在哪个木块上面，系统的加速度都不变
B．若粘在b 木块上面，绳的张力和a、b 间摩擦力一定都减小
C．若粘在a 木块上面，绳的张力减小，a、b 间摩擦力不变
D．若粘在c 木块上面，绳的张力和a、b 间摩擦力都增大
【答案】BD
【详解】A．系统始终没有相对滑动，故将abc 看成一个整体，那么，合外力即为F，由牛顿第二定律可知：
无论粘在哪块木块上面，系统的加速度都相同，但是比没有橡皮泥时要小，故A 错误；
B．若橡皮泥粘在b 物体上，将ac 视为整体，有
由于加速度减小，则摩擦力减小；以c 为研究对
象，由牛顿第二定律可得
因加速度减小，所以拉力减小，故B 正确；
C．以c 为研究对象，由牛顿第二定律可得
因加速度减小，所以拉力减小；而对b 物体有
可知，摩擦力fab 应变大，故C 错误；
D．若橡皮泥粘在c 物体上，将ab 视为整体
加速度减小，所以拉力T 变大；对b 有
知f 增大，故D 正确。故选BD。
12．如图甲所示，质量为M=60kg 的人在质量为m=40kg 的小车上用一根不计质量的轻绳跨过定滑轮拉小车，
定滑轮固定在倾角为
的足够长的固定光滑斜面上。当人拉动绳子使人和小车沿斜面向上运动时，运
动的v-t 图像如图乙所示。（不计滑轮质量和摩擦，运动过程中人和小车始终保持相对静止，
）
求：
（1）拉绳过程中，人受到的摩擦力大小为多少？
（2）当人由静止运动2s 后松手，则松手后人和车在斜面上继续上滑的最大距离为多大？
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【答案】（1）55N；（2）
【详解】（1）由图像可知
；
对人和车整体，由牛顿第二定
；
对人，由牛顿第二定律
；
N 所以摩擦力大小为55N。
（2）由图像可知2s 末v=1m/s，2s 后对人和车整体，由牛顿第二定律
；
由运动学公式
；
四、加速度不同的连接体问题
13．如图所示，系在墙上的轻绳跨过两个轻质滑轮连接着物体P 和物体Q，两段连接动滑轮的轻绳始终水
平。已知P、Q 的质量均为1
，P 与水平桌面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度大小为
，当
对P 施加水平向左的拉力
时，Q 向上加速运动。下列说法正确的是（ ）
A．P、Q 运动的加速度大小之比为1 2∶
B．P 的加速度大小为2
C．轻绳的拉力大小为12N
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D．若保持Q 的加速度不变，改变拉力F 与水平方向的夹角，则力F 的最小值为
【答案】ACD
【详解】A．根据动滑轮的原理，物体Q 移动的速度始终是物体P 的两倍，同时开始运动，速度变化量始
终是两倍关系，由公式
可知，P、Q 运动的加速度大小之比为1 2∶，故A 正确；
BC．由牛顿第二定律，对物体Q 分析
对物体P 分析
两式联立，代入数据
解得，轻绳的拉力大小为
，P 的加速度大小为
故B 错误，C 正确；
D．若保持Q 的加速度不变，则P 的加速度也不变，设拉力F 与水平方向的夹角
，则
对物体P 分析
化简可得
当
取到最大值
时，F 最小，且最小值为
，故D 正确。故选ACD。
14．如图所示，物块A、B、C 通过跨过光滑轻质小滑轮的细绳相连，A、B 静止且离地面足够远，物块C 在
倾角为
的固定足够长的斜面上恰好不下滑。已知A 的质量为
，C 的质量为2kg，与C 相连的细绳
平行于斜面，悬挂动滑轮的细绳竖直，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取
。若将A 换成质量为
0.8kg 的物块D，下列说法正确的是（ ）
A．C 与斜面之间的动摩擦因数
B．C 将沿斜面向上运动
C．D 向下运动的加速度大小为
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D．C 与斜面之间的摩擦力大小为5.2N
【答案】D
【详解】A．A、B 静止，C 在倾角为
的固定足够长的斜面上恰好不下滑，则有
由于
所以物块C 受沿斜面向上的摩擦力，有
解得
又
解得
选项A 错误；
B．设绳的拉力为
时物块C 会沿斜面向上运动，临界时有
所以
将物块A 换成质量为0.8kg 的物块D 后，物块C 仍静止在斜面上，选项B 错误；
C．物块B 处为动滑轮，故对物块B 有
将物块A 换成质量为0.8kg 的物块D 后，由于绳子的
拉力变大，所以物块B 会上移，又由于物块C 不动，则物块D 会下移。设此时绳子的拉力为
，物块D 下
移的加速度为a，对物块D 有
动滑轮端加速度是升段加速度的
，故对物块B 有
联立解得
；
选项C 错误；
D．由于
，则对物块C 有
选项D 正确。故选D。
15．如图所示，A、B 两滑块质量分别为2kg 和3kg，用一轻绳将两滑块相连后分别置于两等高的粗糙水平
面上，两物块与水平面间的动摩擦因数均为
。用手按着两滑块不动，第一次是将一轻质动滑轮置于
轻绳上，然后将一质量为4kg 的物块C 挂于动滑轮上，只释放A 而按着B 不动；第二次是将物块C 取走，
换作竖直向下的40N 的恒力作用于动滑轮上，只释放B 而按着A 不动。重力加速度为g 取10m/s2，则两次
操作中滑块A 和B 获得的加速度之比为（ ）
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A．1：2
B．5：6
C．5：3
D．2：1
【答案】D
【详解】第一次只释放A 而B 按着不动，设绳子拉力为
，C 的加速度为
，对A 根据牛顿第二定律可得
对C 根据牛顿第二定律可得
根据题意可得
联立解得
第
二次只释放B 而A 按着不动，换作竖直向下的40N 的恒力作用于动滑轮上，对B 受力分析，根据牛顿第二
定律可得
根据题意可得
联立解得
两次操作中A 和B 获得的加速度之比
为
故A、B、C 错误，D 正确；故选D。
16．如图所示，质量为M 的斜面体放在粗糙的水平地面上，质量为m 的物体放在斜面上，用方向竖直向上、
大小为F 的力拉物体，物体沿斜面匀加速下滑，斜面体始终静止。重力加速度大小为g。下列说法正确的
是（ ）
A．地面对斜面体的静摩擦力不可能为零
B．地面对斜面体的支持力大小为
C．斜面对物体的力竖直向上
D．斜面对物体的摩擦力可能为零
【答案】A
【详解】A．由于物体沿斜面向下匀加速下滑，因此物体有水平方向向左的分加速度
，对斜面体和物体
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组成的系统，由牛顿第二定律，地面对斜面体静摩擦力
方向水平向左， A 正确；
B．物体有竖直向下的分加速度
，由牛顿第二定律，对斜面体和物体组成的系统，由牛顿第二定律，
地面对斜面体的支持力
小于
， B 错误；
C．物体受到的合力沿斜面向下，其所受重力、拉力在竖直方向，故斜面对物体的力偏向左上方， C 错误；
D．斜面体粗糙，若物体不受斜面的摩擦力，斜面对物体的支持力等于0，则斜面体对物体的力等于0，与
C 选项分析矛盾，故D 错误。故选A。
15
