2025年新高考物理专项训练考点突破解题技巧复习压轴题01 有关牛顿第二定律的动力学问题（原卷版）

压轴题01有关牛顿第二定律的动力学问题动力学问题是高中物理中的一个核心专题，它涉及到了动力学两类基本问题以及利用动力学方法解决复杂的多运动过程问题。在2024年高考中，无论是选择题还是计算题，动力学问题都将是重点考查的对象，其重要性不言而喻。通过深入复习动力学这一专题，学生们不仅可以提升审题能力、分析和推理能力，还能够强化自身的物理素养。这种素养的提升不仅仅局限于动力学本身，而是对整个物理学科的理解和掌握都有极大的帮助。动力学问题的解答离不开对匀变速直线运动规律、受力分析以及牛顿运动定律等关键知识点的掌握。牛顿第二定律作为连接这些知识点的桥梁，其在整个高中物理中的串联作用至关重要。正因为如此，动力学问题在近年来的高考命题中常常以压轴题的形式出现，考查学生对于不同运动形式的理解和图像问题的处理能力。因此，学生们需要充分了解各种题型的知识点及要领，对常见的物理模型有深入的认知和掌握。考向一：有关牛顿第二定律的连接体问题1.处理连接体问题的方法：①当只涉及系统的受力和运动情况而不涉及系统内某些物体的受力和运动情况时，一般采用整体法。②当涉及系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况时，一般采用隔离法。2.处理连接体问题的步骤：3.特例：加速度不同的连接体的处理方法：①方法一（常用方法）：可以采用隔离法，对隔离对象分别做受力分析、列方程。②方法二（少用方法）：可以采用整体法，具体做法如下：此时牛顿第二定律的形式：；说明：①F合x、F合y指的是整体在x轴、y轴所受的合外力，系统内力不能计算在内；②a1x、a2x、a3x、……和a1y、a2y、a3y、……指的是系统内每个物体在x轴和y轴上相对地面的加速度。考向二：有关牛顿第二定律的动力学图像问题常见图像v­t图像、a­t图像、F­t图像、F­a图像三种类型(1)已知物体受到的力随时间变化的图线，求解物体的运动情况。(2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图线，求解物体的受力情况。(3)由已知条件确定某物理量的变化图像。解题策略(1)问题实质是力与运动的关系，要注意区分是哪一种动力学图像。(2)应用物理规律列出与图像对应的函数方程式，进而明确“图像与公式”“图像与物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断。破题关键(1)分清图像的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图像所反映的物理过程，会分析临界点。(2)注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义：图线与横、纵坐标的交点，图线的转折点，两图线的交点等。(3)明确能从图像中获得哪些信息：把图像与具体的题意、情境结合起来，再结合斜率、特殊点、面积等的物理意义，确定从图像中反馈出来的有用信息，这些信息往往是解题的突破口或关键点。考向三：有关牛顿第二定律的临界极值问题1．“四种”典型临界条件(1)接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离，临界条件是弹力FN＝0。(2)相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对滑动的临界条件是静摩擦力达到最大值。(3)绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限度的，绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛与拉紧的临界条件是FT＝0。(4)速度达到最值的临界条件：加速度为0。2．“两种”典型分析方法临界法分析题目中的物理过程，明确临界状态，直接从临界状态和相应的临界条件入手，求出临界值。解析法明确题目中的变量，求解变量间的数学表达式，根据数学表达式分析临界值。考向四：动力学两类基本问题1.解决动力学两类问题的两个关键点(1)把握“两个分析”“一个桥梁”找到不同过程之间的“联系”,如第一个过程的末速度就是下一个过程的初速度,若过程较为复杂,可画位置示意图确定位移之间的联系。2．两类动力学问题的解题步骤01有关牛顿第二定律的连接体问题1．如图所示为某种电梯结构的简化示意图。某次在做电梯性能测试实验时，电梯轿厢内无乘客，电动机不工作，测得轿厢A从静止开始下降25m用时5s。已知轿厢A质量为600kg，忽略滑轮摩擦和空气阻力，重力加速度g=10m/s2。下列说法正确的是（）A．轿厢A下降过程中处于完全失重状态B．配重B的质量为480kgC．配重B的质量为500kgD．轿厢A以2m/s的速度匀速上升时，电动机输出的机械功率为4kW02有关牛顿第二定律的动力学图像问题2．如图1所示，一质量为2kg的物块受到水平拉力F作用，在粗糙水平面上作加速直线运动，其a-t图像如图2所示，t=0时其速度大小为2m/s。物块与水平面间的动摩擦因数。μ=0.1，g=10m/s²。下列说法错误的是（）A．在t=2s时刻，物块的速度为5m/sB．在0~2s时间内，物块的位移大于7mC．在t=1s时刻，物块的加速度为D．在t=1s时刻，拉力F的大小为5N03有关牛顿第二定律的临界极值问题3．如图，水平地面上有一汽车做加速运动，车厢内有一个倾角θ=37°的光滑斜面，斜面上有一个质量为m的小球，用轻绳系于斜面的顶端，小球的重力大小为mg，绳对球的拉力大小为FT、斜面对小球的弹力大小为FN，当汽车以大小为a的加速度向左做匀加速直线运动时（sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g取10m/s2）（）A．若a=14m/s2，小球受mg、FT、FN三个力作用B．若a=14m/s2，小球受mg、FT两个力作用C．若a=13m/s2，小球受mg、FT两个力作用D．不论a多大，小球均受mg、FT、FN三个力作用04动力学两类基本问题16．如图所示，工人师傅自房檐向水平地面运送瓦片，他将两根完全一样的直杆平行固定在房檐和地面之间当成轨道，瓦片沿轨道滑动时，其垂直于直杆的截面外侧为半径为0.1m的圆弧。已知两直杆之间的距离为，房檐距地面的高度为4m，两直杆在房檐和地面之间的长度，忽略直杆的粗细，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。工人师傅将瓦片无初速度地放置在轨道顶端，只有瓦片与直杆间的动摩擦因数小于μ0（未知）时，瓦片才能开始沿轨道下滑，取。（1）求μ0；（2）若直杆自上端开始在长度的范围内与瓦片间的动摩擦因数为，其余部分为μ0，忽略瓦片沿着轨道方向的长度，工人师傅每隔0.5s将一瓦片无初速度地放置在轨道顶端，求第一片瓦片落地后的某一时刻轨道上瓦片的个数。1．（2024·北京西城·模拟预测）如图，绕过定滑轮的绳子将物体A和B相连，绳子与水平桌面平行。已知物体A的质量大于物体B的质量，重力加速度大小为g，不计滑轮、绳子质量和一切摩擦。现将A和B互换位置，绳子仍保持与桌面平行，则（）A．绳子的拉力大小不变B．绳子的拉力大小变大C．物体A和B运动的加速度大小不变D．物体A和B运动的加速度大小变小2．（2024·江苏南通·二模）如图所示，倾角的光滑固定斜面上，轻质弹簧下端与固定板C相连，另一端与物体A相连.A上端连接一轻质细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连且始终与斜面平行。开始时托住B，A处于静止状态且细线恰好伸直，然后由静止释放B。已知A、B的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，B始终未与地面接触。从释放B到B第一次下落至最低点的过程中，下列说法中正确的是（）A．刚释放B时，A受到细线的拉力大小为mgB．A的最大速度为C．B下落至最低点时，弹簧的弹性势能最小D．B下落至最低点时，A所受合力大小为mg3．（2024·湖南益阳·三模）如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾角为的斜面上，质量分别为m和4m的物块A、B通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行，A和B，B与斜面间动摩擦因数均为，则细线的拉力为（）

A． B． C． D．4．（2024·安徽淮南·二模）足够长的光滑斜面上的三个相同的物块通过与斜面平行的细线相连，在沿斜面方向的拉力的作用下保持静止，如图甲所示，物块2的右侧固定有不计质量的力传感器。改变拉力的大小，使三个物块沿斜面以不同加速度向上做初速为零的匀加速直线运动，测得多组传感器的示数和物块通过的位移与时间的平方的比值，画出图像如图乙所示，重力加速度。下列说法正确的是（

）A．斜面的倾角B．每个物块的质量C．当时，D．当时，物块的加速度大小为5．（2024高三下·云南昆明·模拟预测）如图所示，一根不可伸长的轻绳跨过光滑轻质定滑轮，绳两端各系一小物块A和B。其中，未知，滑轮下缘距地面。开始B物块离地面高，用手托住B物块使绳子刚好拉直，然后由静止释放B物块，A物块上升至高时速度恰为零，重力加速度大小取。下列说法中正确的是（）A．对A、B两物块及地球组成的系统，整个过程中机械能守恒B．C．B刚落地时，速度大小为D．B落地前，绳中张力大小为30N6．（2024高三上·河北·模拟预测）如图所示，A、B两个木块静止叠放在竖直轻弹簧上，已知，轻弹簧的劲度系数为。若在木块上作用一个竖直向上的力，使木块由静止开始以的加速度竖直向上做匀加速直线运动，从木块向上做匀加速运动开始到A、B分离的过程中，弹簧的弹性势能减小了，取，下列判断正确的是（

）A．木块向上做匀加速运动的过程中，力的最大值是B．木块向上做匀加速运动的过程中，力的最大值是C．从向上做匀加速运动到A、B分离的过程中，对木块做功D．从向上做匀加速运动到A、B分离的过程中，对木块做功7．（2024·湖北·一模）如图，光滑水平面上放置有紧靠在一起但并不黏合的A、B两个物体，A、B的质量分别为，，从开始，推力和拉力分别作用于A、B上，大小随时间变化的规律分别如图甲、乙所示，则（）A．时，A物体的加速度为B．时，A、B开始分离C．时，A、B之间的相互作用力为3ND．A、B开始分离时的速度为8．（2024·陕西商洛·模拟预测）水平地面上有一质量的长木板，木板的左端上有一质量的小物块，如图甲所示，水平向右的拉力F作用在物块上，F随时间t的变化关系如图乙所示，其中、分别为、时刻F的大小，木板的加速度随时间t的变化关系如图丙所示．已知木板与地面间的动摩擦因数为，物块与木板间的动摩擦因数为。假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度，物块始终未从木板上滑落，不计空气阻力。则下列说法正确的是（）A．B．C．木板加速度所能达到的最大值为D．在时间段内物块做匀加速直线运动9．（2024·内蒙古包头·一模）如图甲所示，物块A、B中间用一根轻质弹簧相连，静止在光滑水平面上，弹簧处于原长，物块A的质量为3kg。时，对物块A施加水平向右的恒力F，时撤去，在0~1s内两物块的加速度随时间变化的情况如图乙所示。弹簧始终处于弹性限度内，下列说法正确的是（）A．时物块A的速度小于0.8m/sB．时弹簧弹力为0.6NC．物块B的质量为2kgD．F大小为1.5N10．（2024·山东淄博·二模）如图所示，质量分别为m和的A、B两滑块用足够长轻绳相连，将其分别置于等高的光滑水平台面上，质量为的物块C挂在轻质动滑轮下端，手托C使轻绳处于拉直状态。时刻由静止释放C，经时间C下落h高度。运动过程中A、B始终不会与定滑轮碰撞，摩擦阻力和空气阻力均忽略不计，重力加速度大小为g，则（）A．A、C运动的加速度大小之比为B．A、C运动的加速度大小之比为C．时刻，C下落的速度为D．时刻，C下落的速度为11．（2024高三·福建·开学考试）如图所示，水平地面上静止放置着三个完全相同的砖块A、B、C，质量均为m，A、B之间和B、C之间的动摩擦因数均为μ，用两根长度相同的轻绳分别连接砖块A与砖块C，并将两根轻绳系于O点，现将一个竖直向上的力F作用于O点，不考虑砖块的转动，最大静摩擦力约等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（

）A．若在F作用下三个砖块保持相对静止的一起向上运动，则三个砖块的加速度为B．若，则无论F多大，砖块A、B、C都将保持相对静止C．若，且，则砖块A、B之间的摩擦力为D．若，且，则砖块A、B之间的摩擦力为12．（2024·山西·二模）质量为m的斜面体放置在光滑的水平面上，斜面体上固定一根轻质的竖直硬杆，一轻质细线上端系在硬杆上，下端悬挂一质量为m的小球，质量为m的物块放置在斜面上。现用水平向左的推力F（为未知量）作用在斜面体上，使整体一起向左做匀加速直线运动，各物体保持相对静止时，细线与竖直杆之间的夹角为，已知斜面的倾角为，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（

）A．当时，水平推力大小一定为B．当时，水平推力大小一定为C．当时，物块与斜面间的摩擦力不一定为0D．当斜面光滑时，细线与斜面一定垂直13．（2024·辽宁·二模）在沟谷深壑、地形险峻的山区，由于暴雨暴雪极易引发山体滑坡，并携带大量泥沙石块形成泥石流，发生泥石流常常会冲毁公路铁路等交通设施，甚至村镇等，造成巨大损失。现将泥石流运动过程进行简化，如图所示，假设一段泥石流（视为质量不变的滑块）从A点由静止开始沿坡体匀加速直线下滑，坡体倾角，泥石流与坡体间的动摩擦因数，A点距离坡体底端B点的长度为108m，泥石流经过B点时没有能量的损失，然后在水平面上做匀减速直线运动，加速度大小为。一辆汽车停在距离B点右侧80m的C处，当泥石流到达B点时，司机发现险情，立即启动车辆并以加速度向右做匀加速直线运动，以求逃生。重力加速度g取