第2讲　牛顿第二定律　两类动力学问题 导学案 -2025届高考物理一轮复习备考

第三章 牛顿运动定律 第2讲　牛顿第二定律　两类动力学问题 1. 高考真题考点分布 题型 考点考查 考题统计 计算题 动力学两类基本问题 2022年浙江卷 选择题 牛顿第二定律 2024年湖南卷 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】高考对动力学两类基本问题考查的非常频繁，有基础性的选题也有难度稍大的计算题。 【备考策略】 1. 会利用牛顿第二定律解决瞬时加速度问题和超重失重问题。 2. 利用牛顿第二定律处理动力学两类基本问题。 【命题预测】重点关注牛顿第二定律的基本应用及牛顿第二定律在两类基本问题的应用 一、牛顿第二定律 1．内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。 2．表达式：F＝ma。 3．适用范围 (1)只适用于惯性参考系(相对地面静止或匀速直线运动的参考系)。 (2)只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况。 二、两类动力学问题 1．动力学的两类基本问题 第一类：已知受力情况求物体的运动情况。 第二类：已知运动情况求物体的受力情况。 2．解决两类基本问题的方法 以加速度为“桥梁”，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解，具体逻辑关系如下图所示： (一) 牛顿第二定律 1.表达式：F＝ma，其中F为物体受到的合外力。 2.牛顿第二定律的五个特性 3.合力、加速度、速度之间的决定关系 (1)不管速度是大是小，或是零，只要合力不为零，物体都有加速度。 (2)a＝是加速度的定义式，a与Δv、Δt无必然联系；a＝是加速度的决定式，a∝F，a∝。 (3)合力与速度同向时，物体加速运动；合力与速度反向时，物体减速运动。 1.关于牛顿第二定律，下列说法不正确的是（　　） A．牛顿第二定律的表达式是矢量式，a与F方向始终相同 B．某一瞬间的加速度，只能由这一瞬间的外力决定，而与这一瞬间之前或之后的外力无关 C．在公式中若F为合力，则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和 D．物体的运动方向一定与物体所受合力的方向相同 2.一辆装满石块的货车在某段平直道路上遇到险情，司机以加速度a＝g紧急刹车。货箱中石块B的质量为m＝400 kg，g＝10 m/s2，则石块B周围与它接触的物体对它的作用力大小为(　 ) A．3 000 N B．4 000 N C．5 000 N D．7 000 N (二) 牛顿第二定律的瞬时性问题 1．求解瞬时加速度的一般思路 (1)分析瞬时变化前、后物体的受力情况； (2)根据牛顿第二定律列方程； (3)求瞬时加速度。 2．轻绳、轻杆、硬接触面模型的特点 对于轻绳、轻杆和硬接触面这类物体，认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，其弹力立即改变或消失，不需要形变恢复时间。 (1)在瞬时问题中，其弹力可以看成是瞬间改变的。 (2)一般题目中所给细绳、轻杆和接触面等在不加特殊说明时，均可按此模型处理。 1.如图所示，在向右做加速度为的匀加速直线运动的车厢内，小球与车厢相对静止，轻绳a斜向上，轻质弹簧b水平。某一时刻，轻绳a突然断裂（重力加速度为g），断裂瞬间小球的加速度大小为（　　）    A．g B． C． D． 2.两个质量均为m的小球，用轻杆连接后通过细绳悬挂在天花板上，如图所示。现突然迅速剪断细绳OA，让小球下落，在剪断细绳的瞬间，设小球A、B的加速度分别用a1和a2表示，重力加速度为g，则(　 ) A．a1＝g，a2＝g B．a1＝0，a2＝2g C．a1＝g，a2＝0 D．a1＝2g，a2＝0 3.课外兴趣小组为了研究瞬时加速度问题，将两组相同的小球分别和相同长度的弹性绳和刚性绳相连，然后从某高度静止释放。如图，连接小球A、B的是一般细绳(刚性绳)，连接小球C、D的是橡皮筋(弹性绳)。那么在实验过程中，小球在释放后的短暂时间内(橡皮筋还未第一次恢复原长)，下列图中符合实际排列情况的是(　 ) (三) 动力学的两类基本问题 1．两类动力学问题的解题关键 两个分析 受力情况分析；运动规律分析 两个桥梁 加速度是联系运动和力的桥梁 速度是各物理过程间相互联系的桥梁 2．两类动力学问题的解题步骤 明确研究对象 根据问题需要和解题方便，选择某个物体或几个物体构成的系统为研究对象 受力分析和运动过程分析 画好受力示意图、情境示意图，明确物体的运动性质和运动过程 选取正方向或建立坐标系 通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标的正方向 确定合力F合 若物体只受两个力作用，通常用合成法；若受三个或三个以上的力，一般用正交分解法 列方程求解 根据牛顿第二定律F合＝ma或 列方程求解，必要时对结果进行讨论 1.(2022·浙江6月选考)物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中，如图所示，倾斜滑轨与水平面成24°角，长度l1＝4 m，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接。若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为μ＝，货物可视为质点 (取cos 24°＝0.9，sin 24°＝0.4，重力加速度g＝10 m/s2)。 (1)求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a1的大小； (2)求货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小； (3)若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2 m/s，求水平滑轨的最短长度l2。 2.（2021·浙江·高考真题）机动车礼让行人是一种文明行为。如图所示，质量m＝1.0×103 kg的汽车以v1＝36 km/h的速度在水平路面上匀速行驶，在距离斑马线s＝20 m处，驾驶员发现小朋友排着长l＝6 m的队伍从斑马线一端开始通过，立即刹车，最终恰好停在斑马线前。假设汽车在刹车过程中所受阻力不变，且忽略驾驶员反应时间。 (1)求开始刹车到汽车停止所用的时间和所受阻力的大小； (2)若路面宽L＝6 m，小朋友行走的速度v0＝0.5 m/s，求汽车在斑马线前等待小朋友全部通过所需的时间； (3)假设驾驶员以v2＝54 km/h超速行驶，在距离斑马线s＝20 m处立即刹车，求汽车到斑马线时的速度。 超重、失重 1．判断超重和失重现象的三个角度 (1)从受力的角度判断：当物体受到的向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时处于失重状态；等于零时处于完全失重状态。 (2)从加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度时，处于超重状态；具有向下的加速度时，处于失重状态；向下的加速度恰好等于重力加速度时，处于完全失重状态。 (3)从速度变化角度判断：物体向上加速或向下减速时，处于超重状态；物体向下加速或向上减速时，处于失重状态。 2．对超重和失重问题的三点提醒 (1)发生超重或失重现象与物体的速度方向无关，只取决于加速度的方向。 (2)并非物体在竖直方向上运动时，才会出现超重或失重现象。只要加速度具有竖直向上的分量，物体就处于超重状态；同理，只要加速度具有竖直向下的分量，物体就处于失重状态。 (3)发生超重或者失重时，物体的实际重力并没有发生变化，变化的只是物体的视重。 1.某跳水运动员在3 m长的踏板上起跳，通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示的过程，其中A为无人时踏板静止点，B为人站在踏板上静止时的平衡点，C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点，则下列说法中正确的是(　 ) A．人和踏板由C到B的过程中，人向上做匀加速运动 B．人和踏板由C到A的过程中，人处于超重状态 C．人和踏板由C到A的过程中，先超重后失重 D．人在C点具有最大速度 2.一人乘电梯上楼，在竖直上升的过程中如果加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为加速度a的正方向，则（　　） A．前2s人和电梯处于失重状态 B．2s~4s的过程中人对地板的压力变小 C．t＝6s时人对地板的压力为0 D．t＝8.5s时人对地板的压力最大 3.如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小球，电梯中有质量为50kg的乘客，在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量始终是电梯静止时的四分之三，已知重力加速度，由此可判断（    ） A．乘客处于超重状态 B．电梯可能加速上升，加速度大小为 C．电梯可能减速上升，加速度大小为 D．乘客对电梯地板的压力为375N 1．（2024·广东·一模）如图所示，某同学练习踢毽子，假设毽子在空中运动过程中受到大小不变的空气阻力，下列和图像可能正确反映毽子被竖直向上踢出后，经一段时间又回到初始位置的是（　　） A． B． C． D． 2．（2024·广东佛山·二模）2023年10月31日，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆．当返回舱距离地面时，返回舱的速度为，此时返回舱底部的4台反推火箭点火工作，使返回舱触地前瞬间速度降至，实现软着陆．若该过程飞船始终竖直向下做匀减速运动，返回舱的质量变化和受到的空气阻力均忽略不计．返回舱的总质量为，g取，则4台反推火箭点火工作时提供的推力大小为（    ） A． B． C． D． 3．（2024·广东惠州·一模）雨滴从高空静止下落过程中，受到的空气阻力满足，k为定值，取竖直向下为正，下列表示雨滴速度v和加速度a的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 4．（2024·广东·三模）工厂中某水平传送带由静止启动，启动初期驱动轮上某点的线速度随路程均匀增大，已知传送带与驱动轮间无相对滑动，则启动初期与传送带相对静止的滑块（　　） A．做匀加速运动 B．加速度逐渐减小 C．动量变化得越来越快 D．所受摩擦力的功率不变 5．（2022·广东·高考真题）图是滑雪道的示意图。可视为质点的运动员从斜坡上的M点由静止自由滑下，经过水平NP段后飞入空中，在Q点落地。不计运动员经过N点的机械能损失，不计摩擦力和空气阻力。下列能表示该过程运动员速度大小v或加速度大小a随时间t变化的图像是（　　） A． B． C． D． 6．（2024·广东·高考真题）如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定。木块从弹簧正上方H高度处由静止释放。以木块释放点为原点，取竖直向下为正方向。木块的位移为y。所受合外力为F，运动时间为t。忽略空气阻力，弹簧在弹性限度内。关于木块从释放到第一次回到原点的过程中。其图像或图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 7．（2024·广东江门·一模）跳伞运动员由高空沿竖直方向落下，时刻开启降落伞，时刻开始做匀速直线运动直到时刻落地，速度传感器记录此过程中运动员的图像如图所示，下列关于跳伞运动员及降落伞的说法正确的是（　　） A．时间内，他们处于超重状态 B．时间内，他们受到的空气阻力逐渐增大 C．时刻，他们所受重力的功率最大 D．时间内，他们的机械能守恒 8．（2024·广东·二模）蹦极也叫机索跳，是近年来新兴的一项非常刺激的户外休闲运动，蹦极运动可以用如图所示的实验装置来模拟，在桌面边缘固定一个支架，在支架横臂的端点上系一根轻质弹性绳（弹性绳上的弹力遵循胡克定律），在弹性绳的另一端系一小球，使小球从支架横臂悬点处由静止释放，小球始终未触地，不计空气阻力。下列四幅图像分别表示小球从静止释放到运动至最低点的过程中，加速度a，动能，机械能E随位移x的变化规律及动量p随时间t的变化规律，其中可能正确的是（　　） A． B． C． D． 9．（2024·浙江金华·三模）热气球内的定位装置能把相同时间间隔内热气球的位置变化记录下来，下图记录的是在一定高度上正在竖直上升的热气球每隔2秒热气球的高度变化，记录单位是米。下列同学对热气球在记录时间内的运动判断正确的是（    ） A．记录竖直上升的高度变化，热气球不能被视为质点 B．热气球正处在超重状态 C．我们可以用来计算出热气球的上升加速度 D．记录时间内热气球的平均速度大小为1.78 10．（2020·山东·高考真题）一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是（　　） A．0~t1时间内，v增大，FN>mg B．t1~t2时间内，v减小，FN<mg C．t2~t3时间内，v增大，FN<mg D．t2~t3时间内，v减小，FN>mg 11．（2022·全国·高考真题）如图，一不可伸长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。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。当两球运动至二者相距时，它们加速度的大小均为（　　） A． B． C． D． 12．（2022·辽宁·高考真题）如图所示，一小物块从长1m的水平桌面一端以初速度v0沿中线滑向另一端，经过1s从另一端滑落。物块与桌面间动摩擦因数为μ，g取10m/s2。下列v0、μ值可能正确的是（　　） A．v0= 2.5m/s B．v0= 1.5m/s C．μ= 0.28 D．μ= 0.25 13．（2024·湖南·高考真题）如图，质量分别为、、、m的四个小球A、B、C、D，通过细线或轻弹簧互相连接，悬挂于O点，处于静止状态，重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断，则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为（    ） A．g， B．2g， C．2g， D．g， 14．（2024·浙江·二模）图甲是正在做送餐工作的“机器人服务员”，该机器人正在沿图乙中ABCD曲线给16号桌送餐，已知弧长和半径均为的圆弧BC与直线路径AB、CD相切，AB段长度也为，CD段长度为，机器人从A点由静止匀加速出发，到达B点时速率恰好达到1m/s，接着以1m/s的速率匀速通过BC弧段，通过C点以1m/s的速率匀速运动到某位置后开始做匀减速直线运动，最终停在16号桌旁的D点。已知餐盘与托盘间的动摩擦因数，关于该机器人送餐运动的说法正确的是（　　） A．从B运动到C过程中机器人的向心加速度 B．为防止餐盘与水平托盘之间发生相对滑动，机器人在BC段运动的最大速率为4m/s C．从A点运动到B点过程中机器人的加速度且餐盘和水平托盘不会发生相对滑动 D．餐盘和水平托盘不发生相对滑动的情况下，机器人从C点到D点的最短时间秒 15．（2024·安徽·高考真题）如图所示，竖直平面内有两完全相同的轻质弹簧，它们的一端分别固定于水平线上的M、N两点，另一端均连接在质量为m的小球上。开始时，在竖直向上的拉力作用下，小球静止于MN连线的中点O，弹簧处于原长。后将小球竖直向上。缓慢拉至P点，并保持静止，此时拉力F大小为。已知重力加速度大小为g，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力。若撤去拉力，则小球从P点运动到O点的过程中（    ） A．速度一直增大 B．速度先增大后减小 C．加速度的最大值为 D．加速度先增大后减小 二、多选题 16．（2024·广东惠州·二模）图为深坑打夯机工作示意图．电动机带动两个摩擦轮匀速转动，将夯杆从深坑竖直提起；当夯杆的下端刚到达坑口时，夯杆被松开，一段时间后又落回坑底；周而复始地这样工作，就可将坑底夯实。已知电动机皮带运行速率v=4m/s，两摩擦轮对夯杆的压力均为与夯杆的动摩擦因数均为夯杆的质量坑深重力加速度不计空气阻力及夯实坑底引起的深度变化，则（    ） A．夯杆在上升阶段经历了加速运动、匀速运动和减速运动 B．夯杆下端离开坑底的最大高度为5m C．每个打夯周期中，摩擦轮对夯杆做的功为 D．由题目所给信息，可以计算出该深坑打夯机的打夯周期 17．（2024·广东湛江·二模）某马戏团上演的飞车节目如图所示，在竖直平面内有半径为R的固定圆轨道。表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动。已知人和摩托车的总质量为m，重力加速度大小为g，摩托车以的速度通过圆轨道的最高点B．关闭摩托车的动力，不计摩擦，忽略空气阻力，人和摩托车整体可视为质点，下列说法正确的是（　　） A．摩托车经过B点时对轨道的压力大小为2mg B．摩托车经过A点时的速度大小为 C．摩托车从B点到A点的过程中，重力的功率先增大后减小 D．摩托车从B点到A点的过程中，先超重后失重 18．（2022·湖南·高考真题）球形飞行器安装了可提供任意方向推力的矢量发动机，总质量为。飞行器飞行时受到的空气阻力大小与其速率平方成正比（即，为常量）。当发动机关闭时，飞行器竖直下落，经过一段时间后，其匀速下落的速率为；当发动机以最大推力推动飞行器竖直向上运动，经过一段时间后，飞行器匀速向上的速率为。重力加速度大小为，不考虑空气相对于地面的流动及飞行器质量的变化，下列说法正确的是（　　） A．发动机的最大推力为 B．当飞行器以匀速水平飞行时，发动机推力的大小为 C．发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时，飞行器速率为 D．当飞行器以的速率飞行时，其加速度大小可以达到 19．（2024·辽宁·高考真题）一足够长木板置于水平地面上，二者间的动摩擦因数为μ。时，木板在水平恒力作用下，由静止开始向右运动。某时刻，一小物块以与木板等大、反向的速度从右端滑上木板。已知到的时间内，木板速度v随时间t变化的图像如图所示，其中g为重力加速度大小。时刻，小物块与木板的速度相同。下列说法正确的是（　　） A．小物块在时刻滑上木板 B．小物块和木板间动摩擦因数为2μ C．小物块与木板的质量比为3︰4 D．之后小物块和木板一起做匀速运动 三、解答题 20．（2022·浙江·高考真题）第24届冬奥会将在我国举办。钢架雪车比赛的一段赛道如图1所示，长12m水平直道AB与长20m的倾斜直道BC在B点平滑连接，斜道与水平面的夹角为15°。运动员从A点由静止出发，推着雪车匀加速到B点时速度大小为8m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑（图2所示），到C点共用时5.0s。若雪车（包括运动员）可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量为110kg，sin15°=0.26，重力加速度取，求雪车（包括运动员） （1）在直道AB上的加速度大小； （2）过C点的速度大小； （3）在斜道BC上运动时受到的阻力大小。 21．（2020·浙江·高考真题）如图1所示，有一质量的物件在电机的牵引下从地面竖直向上经加速、匀速、匀减速至指定位置。当加速运动到总位移的时开始计时，测得电机的牵引力随时间变化的图线如图2所示，末速度减为0时恰好到达指定位置。若不计绳索的质量和空气阻力，求物件： (1)做匀减速运动的加速度大小和方向； (2)匀速运动的速度大小； (3)总位移的大小。 22．（2022·浙江·高考真题）物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中。如图所示，倾斜滑轨与水平面成24°角，长度，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接。若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为，货物可视为质点（取，，重力加速度）。 （1）求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度的大小； （2）求货物在倾斜滑轨末端时速度的大小； （3）若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2m/s，求水平滑轨的最短长度。 23．（2024·广东·二模）如图某升降电梯的轿厢A、配重B和电动机由轻质缆绳连接，电动机拉动B，使A运动。某次运行时，A（含载重）的质量M=1000kg，t=0时，A从1楼由静止开始以0.5m/s2的加速度加速运动，然后以v=1m/s的速度匀速运动，最后以大小为0.5m/s2的加速度减速上升至3楼停止，A上升的高度h=7m。已知B的质量m=800kg，不计空气阻力和摩擦阻力，g取10m/s2。求： （1）此次电梯匀速运行的时间； （2）t=1s时，B下端缆绳的拉力大小； （3）A（含载重）从静止开始上升到5m的过程，A（含载重）的机械能增量。 24．（2024·广东·高考真题）汽车的安全带和安全气囊是有效保护乘客的装置。 （1）安全带能通过感应车的加速度自动锁定，其原理的简化模型如图甲所示。在水平路面上刹车的过程中，敏感球由于惯性沿底座斜面上滑直到与车达到共同的加速度a，同时顶起敏感臂，使之处于水平状态，并卡住卷轴外齿轮，锁定安全带。此时敏感臂对敏感球的压力大小为，敏感球的质量为m，重力加速度为g。忽略敏感球受到的摩擦力。求斜面倾角的正切值。 （2）如图乙所示，在安全气囊的性能测试中，可视为质点的头锤从离气囊表面高度为H处做自由落体运动。与正下方的气囊发生碰撞。以头锤到气囊表面为计时起点，气囊对头锤竖直方向作用力F随时间t的变化规律，可近似用图丙所示的图像描述。已知头锤质量，重力加速度大小取。求： ①碰撞过程中F的冲量大小和方向； ②碰撞结束后头锤上升的最大高度。 18 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三章 牛顿运动定律 第2讲　牛顿第二定律　两类动力学问题 1. 高考真题考点分布 题型 考点考查 考题统计 计算题 动力学两类基本问题 2022年浙江卷 选择题 牛顿第二定律 2024年湖南卷 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】高考对动力学两类基本问题考查的非常频繁，有基础性的选题也有难度稍大的计算题。 【备考策略】 1. 会利用牛顿第二定律解决瞬时加速度问题和超重失重问题。 2. 利用牛顿第二定律处理动力学两类基本问题。 【命题预测】重点关注牛顿第二定律的基本应用及牛顿第二定律在两类基本问题的应用 一、牛顿第二定律 1．内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。 2．表达式：F＝ma。 3．适用范围 (1)只适用于惯性参考系(相对地面静止或匀速直线运动的参考系)。 (2)只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况。 二、两类动力学问题 1．动力学的两类基本问题 第一类：已知受力情况求物体的运动情况。 第二类：已知运动情况求物体的受力情况。 2．解决两类基本问题的方法 以加速度为“桥梁”，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解，具体逻辑关系如下图所示： (一) 牛顿第二定律 1.表达式：F＝ma，其中F为物体受到的合外力。 2.牛顿第二定律的五个特性 3.合力、加速度、速度之间的决定关系 (1)不管速度是大是小，或是零，只要合力不为零，物体都有加速度。 (2)a＝是加速度的定义式，a与Δv、Δt无必然联系；a＝是加速度的决定式，a∝F，a∝。 (3)合力与速度同向时，物体加速运动；合力与速度反向时，物体减速运动。 1.关于牛顿第二定律，下列说法不正确的是（　　） A．牛顿第二定律的表达式是矢量式，a与F方向始终相同 B．某一瞬间的加速度，只能由这一瞬间的外力决定，而与这一瞬间之前或之后的外力无关 C．在公式中若F为合力，则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和 D．物体的运动方向一定与物体所受合力的方向相同 【答案】D 【详解】A．牛顿第二定律的表达式是矢量式，a与F方向始终相同，故A正确； B．根据知，合力变化时，加速度随之变化，某一瞬时的加速度，只能由这一瞬时的外力决定，而与这一瞬时之前或之后的外力无关，故B正确； C．在公式F＝ma中，若F为合力，a等于作用在物体上的合力与质量的比值，根据力的独立作用原理知，a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和，故C正确； D．根据F＝ma知加速度的方向与合外力的方向相同，但运动的方向不一定与加速度方向相同，所以物体的运动方向与物体所受合力的方向不一定一致，故D错误。 本题选不正确的，故选D。 2.一辆装满石块的货车在某段平直道路上遇到险情，司机以加速度a＝g紧急刹车。货箱中石块B的质量为m＝400 kg，g＝10 m/s2，则石块B周围与它接触的物体对它的作用力大小为(　 ) A．3 000 N B．4 000 N C．5 000 N D．7 000 N 解析：选C　当货车刹车时，在竖直方向，其他物体对石块B的作用力Fy＝mg＝4 000 N，在水平方向，其他物体对石块B的作用力Fx＝ma＝3 000 N，故石块B周围与它接触的物体对它的作用力大小F＝＝5 000 N，C正确。 (二) 牛顿第二定律的瞬时性问题 1．求解瞬时加速度的一般思路 (1)分析瞬时变化前、后物体的受力情况； (2)根据牛顿第二定律列方程； (3)求瞬时加速度。 2．轻绳、轻杆、硬接触面模型的特点 对于轻绳、轻杆和硬接触面这类物体，认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，其弹力立即改变或消失，不需要形变恢复时间。 (1)在瞬时问题中，其弹力可以看成是瞬间改变的。 (2)一般题目中所给细绳、轻杆和接触面等在不加特殊说明时，均可按此模型处理。 1.如图所示，在向右做加速度为的匀加速直线运动的车厢内，小球与车厢相对静止，轻绳a斜向上，轻质弹簧b水平。某一时刻，轻绳a突然断裂（重力加速度为g），断裂瞬间小球的加速度大小为（　　）    A．g B． C． D． 【答案】B 【详解】a断裂前，对小球受力分析，如图所示    则有，联立解得轻质弹簧b的弹力为当a突然断裂时，弹簧弹力保持不变，则小球受到的合力大小为小球的加速度大小为故选B。 2.两个质量均为m的小球，用轻杆连接后通过细绳悬挂在天花板上，如图所示。现突然迅速剪断细绳OA，让小球下落，在剪断细绳的瞬间，设小球A、B的加速度分别用a1和a2表示，重力加速度为g，则(　 ) A．a1＝g，a2＝g B．a1＝0，a2＝2g C．a1＝g，a2＝0 D．a1＝2g，a2＝0 解析：选A　剪断细绳的瞬间，A、B间轻杆中的弹力可瞬间发生变化，A、B的加速度相同，由mg＋mg＝2ma可得，两球的加速度均为g，即a1＝g，a2＝g，A正确。 3.课外兴趣小组为了研究瞬时加速度问题，将两组相同的小球分别和相同长度的弹性绳和刚性绳相连，然后从某高度静止释放。如图，连接小球A、B的是一般细绳(刚性绳)，连接小球C、D的是橡皮筋(弹性绳)。那么在实验过程中，小球在释放后的短暂时间内(橡皮筋还未第一次恢复原长)，下列图中符合实际排列情况的是(　 ) 解析：选C　连接A、B的是一般细绳(刚性绳)，释放小球前，细绳的形变量十分微小，在释放后的瞬间，细绳立即恢复原长，伸直而无拉力，两个小球的加速度均等于重力加速度g，一起做自由落体运动，所以细绳不能是弯曲的，B、D错误；连接C、D的是橡皮筋(弹性绳)，释放小球前，橡皮筋的形变量很大，根据平衡条件，其弹力为kx＝mg，在释放后的瞬间，橡皮筋不能立即恢复原长，其弹力保持不变，根据牛顿第二定律得kx＋mg＝maC，mg－kx＝maD，解得aC＝2g，方向竖直向下，aD＝0，释放后很短的时间内，小球C向下运动的位移比D大得多，C、D两个小球的距离减小，橡皮筋恢复原长前不弯曲，A错误，C正确。 (三) 动力学的两类基本问题 1．两类动力学问题的解题关键 两个分析 受力情况分析；运动规律分析 两个桥梁 加速度是联系运动和力的桥梁 速度是各物理过程间相互联系的桥梁 2．两类动力学问题的解题步骤 明确研究对象 根据问题需要和解题方便，选择某个物体或几个物体构成的系统为研究对象 受力分析和运动过程分析 画好受力示意图、情境示意图，明确物体的运动性质和运动过程 选取正方向或建立坐标系 通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标的正方向 确定合力F合 若物体只受两个力作用，通常用合成法；若受三个或三个以上的力，一般用正交分解法 列方程求解 根据牛顿第二定律F合＝ma或 列方程求解，必要时对结果进行讨论 1.(2022·浙江6月选考)物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中，如图所示，倾斜滑轨与水平面成24°角，长度l1＝4 m，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接。若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为μ＝，货物可视为质点 (取cos 24°＝0.9，sin 24°＝0.4，重力加速度g＝10 m/s2)。 (1)求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a1的大小； (2)求货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小； (3)若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2 m/s，求水平滑轨的最短长度l2。 [解析]　(1)根据牛顿第二定律可得 mgsin 24°－μmgcos 24°＝ma1 代入数据解得a1＝2 m/s2。 (2)根据运动学公式2a1l1＝v2，解得v＝4 m/s。 (3)根据牛顿第二定律μmg＝ma2 根据运动学公式－2a2l2＝v末max2－v2 代入数据联立解得l2＝2.7 m。 [答案]　(1)2 m/s2　(2)4 m/s　(3)2.7 m 2.（2021·浙江·高考真题）机动车礼让行人是一种文明行为。如图所示，质量m＝1.0×103 kg的汽车以v1＝36 km/h的速度在水平路面上匀速行驶，在距离斑马线s＝20 m处，驾驶员发现小朋友排着长l＝6 m的队伍从斑马线一端开始通过，立即刹车，最终恰好停在斑马线前。假设汽车在刹车过程中所受阻力不变，且忽略驾驶员反应时间。 (1)求开始刹车到汽车停止所用的时间和所受阻力的大小； (2)若路面宽L＝6 m，小朋友行走的速度v0＝0.5 m/s，求汽车在斑马线前等待小朋友全部通过所需的时间； (3)假设驾驶员以v2＝54 km/h超速行驶，在距离斑马线s＝20 m处立即刹车，求汽车到斑马线时的速度。 [解析]　(1)根据位移与平均速度的关系有t1＝，＝＝5 m/s，解得刹车时间t1＝4 s，刹车加速度a＝，根据牛顿第二定律Ff＝ma，解得Ff＝2.5×103 N。 (2)小朋友全部通过斑马线所用时间t2＝，汽车在斑马线前等待小朋友全部通过所需时间t＝t2－t1＝20 s。 (3)根据速度与位移关系有v2－v22＝－2as， 解得v＝5 m/s。 [答案]　(1)4 s　2.5×103 N　(2)20 s　(3)5 m/s 超重、失重 1．判断超重和失重现象的三个角度 (1)从受力的角度判断：当物体受到的向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时处于失重状态；等于零时处于完全失重状态。 (2)从加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度时，处于超重状态；具有向下的加速度时，处于失重状态；向下的加速度恰好等于重力加速度时，处于完全失重状态。 (3)从速度变化角度判断：物体向上加速或向下减速时，处于超重状态；物体向下加速或向上减速时，处于失重状态。 2．对超重和失重问题的三点提醒 (1)发生超重或失重现象与物体的速度方向无关，只取决于加速度的方向。 (2)并非物体在竖直方向上运动时，才会出现超重或失重现象。只要加速度具有竖直向上的分量，物体就处于超重状态；同理，只要加速度具有竖直向下的分量，物体就处于失重状态。 (3)发生超重或者失重时，物体的实际重力并没有发生变化，变化的只是物体的视重。 1.某跳水运动员在3 m长的踏板上起跳，通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示的过程，其中A为无人时踏板静止点，B为人站在踏板上静止时的平衡点，C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点，则下列说法中正确的是(　 ) A．人和踏板由C到B的过程中，人向上做匀加速运动 B．人和踏板由C到A的过程中，人处于超重状态 C．人和踏板由C到A的过程中，先超重后失重 D．人在C点具有最大速度 解析：选C　人由C到B的过程中，重力不变，弹力一直减小，合力减小，所以加速度减小，人做变加速运动，A错误；人和踏板由C到B的过程中，弹力大于重力，加速度向上，人处于超重状态，从B到A的过程中，重力大于弹力，加速度向下，处于失重状态，B错误，C正确；人在C点的速度为零，D错误。 2.一人乘电梯上楼，在竖直上升的过程中如果加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为加速度a的正方向，则（　　） A．前2s人和电梯处于失重状态 B．2s~4s的过程中人对地板的压力变小 C．t＝6s时人对地板的压力为0 D．t＝8.5s时人对地板的压力最大 【答案】B 【详解】A．前2s人和电梯加速度向上，则处于超重状态，选项A错误； B．2s~4s内向上的加速度减小，则根据 N=mg+ma 可知，人对地板的压力变小，选项B正确； C．t＝6s时加速度为零，则人对地板的压力为mg，选项C错误； D．t＝8.5s时加速度向下且最大，人处于最大的失重状态，则此时人对地板的压力最小，选项D错误。 故选B。 3.如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小球，电梯中有质量为50kg的乘客，在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量始终是电梯静止时的四分之三，已知重力加速度，由此可判断（    ） A．乘客处于超重状态 B．电梯可能加速上升，加速度大小为 C．电梯可能减速上升，加速度大小为 D．乘客对电梯地板的压力为375N 【答案】D 【详解】ABC．电梯静止时，对小球电梯运行时，对小球解得此时小球加速度竖直向下，即电梯和乘客加速度都向下，处于失重状态。电梯可能加速下降或是减速上升，加速度大小为，ABC错误； D．对乘客乘客对电梯地板的压力，D正确。故选D。 1．（2024·广东·一模）如图所示，某同学练习踢毽子，假设毽子在空中运动过程中受到大小不变的空气阻力，下列和图像可能正确反映毽子被竖直向上踢出后，经一段时间又回到初始位置的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】AB．根据题意可知，由于有空气阻力做功，由动能定理可知，毽子被竖直向上踢出后，经一段时间又回到初始位置时的速度大小一定小于初速度的大小，即回到出发点时，速度不可能为，故AB错误； CD．根据题意，由牛顿第二定律可得，上升阶段的加速度大小为 下降阶段的加速度大小为 方向均为竖直向下，由可知，由于上升和下降的高度一样，上升时加速度大于下降时加速度，则上升时时间短，下降时时间长，故C错误，D正确。 故选D。 2．（2024·广东佛山·二模）2023年10月31日，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆．当返回舱距离地面时，返回舱的速度为，此时返回舱底部的4台反推火箭点火工作，使返回舱触地前瞬间速度降至，实现软着陆．若该过程飞船始终竖直向下做匀减速运动，返回舱的质量变化和受到的空气阻力均忽略不计．返回舱的总质量为，g取，则4台反推火箭点火工作时提供的推力大小为（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据运动学公式可得 解得加速度大小为 根据牛顿第二定律可得 解得 故选D。 3．（2024·广东惠州·一模）雨滴从高空静止下落过程中，受到的空气阻力满足，k为定值，取竖直向下为正，下列表示雨滴速度v和加速度a的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】雨滴从高空静止下落过程中，设雨滴的质量为，根据牛顿第二定律可得 可知随着雨滴速度的增大，加速度逐渐减小，所以雨滴做加速度逐渐减小的加速运动，则图像的切线斜率逐渐减小；当空气阻力等于雨滴重力时，雨滴的加速度减为0，且加速度与速度不是线性关系。 故选B。 4．（2024·广东·三模）工厂中某水平传送带由静止启动，启动初期驱动轮上某点的线速度随路程均匀增大，已知传送带与驱动轮间无相对滑动，则启动初期与传送带相对静止的滑块（　　） A．做匀加速运动 B．加速度逐渐减小 C．动量变化得越来越快 D．所受摩擦力的功率不变 【答案】C 【详解】A．由于滑块与传送带相对静止，传送带与驱动轮间无相对滑动，则滑块的速度随位移均匀增大，若滑块做匀加速运动，由直线运动规律得 滑块速度不随位移均匀增大，即滑块不做匀加速运动，故A错误； B．滑块速度逐渐增大，则通过任意相同位移的时间逐渐减小，又滑块通过相同位移的速度变化量相同，则滑块加速度越来越大，故B错误； C．滑块动量 由于滑块加速度逐渐增大，即速度变化的越来越快，而滑块质量不变，则滑块动量变化的越来越快，故C正确； D．滑块所受摩擦力即其所受合外力，由牛顿第二定律得所受摩擦力逐渐增大，又滑块速度逐渐增大，由 可知摩擦力的功率增大，故D错误。 故选C。 5．（2022·广东·高考真题）图是滑雪道的示意图。可视为质点的运动员从斜坡上的M点由静止自由滑下，经过水平NP段后飞入空中，在Q点落地。不计运动员经过N点的机械能损失，不计摩擦力和空气阻力。下列能表示该过程运动员速度大小v或加速度大小a随时间t变化的图像是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】设斜坡倾角为，运动员在斜坡MN段做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律 可得 运动员在水平段做匀速直线运动，加速度 运动员从点飞出后做平抛运动，加速度为重力加速度 设在点的速度为，则从点飞出后速度大小的表达式为 由分析可知从点飞出后速度大小与时间的图像不可能为直线，且 C正确，ABD错误。 故选C。 6．（2024·广东·高考真题）如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定。木块从弹簧正上方H高度处由静止释放。以木块释放点为原点，取竖直向下为正方向。木块的位移为y。所受合外力为F，运动时间为t。忽略空气阻力，弹簧在弹性限度内。关于木块从释放到第一次回到原点的过程中。其图像或图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】AB．在木块下落高度之前，木块所受合外力为木块的重力保持不变，即 当木块接触弹簧后，弹簧弹力向上，则木块的合力 到合力为零前，随着增大减小；当弹簧弹力大于木块的重力后到最低点,之后，木块开始反弹，过程中木块所受合外力向上，随着减小增大，反弹过程，随着y减小，图像向x轴负方向原路返回，故A错误、B正确； CD．在木块下落高度之前，木块做自由落体运动，根据 速度逐渐增大， 图像斜率逐渐增大，当木块接触弹簧后到合力为零前，根据牛顿第二定律 木块的速度继续增大，做加速度减小的加速运动，所以图像斜率继续增大，当弹簧弹力大于木块的重力后到最低点过程中 木块所受合外力向上，木块做加速度增大的减速运动，所以图斜率减小，到达最低点后，木块向上运动，经以上分析可知，木块先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，再做匀减速直线运动到最高点，而C图中H点过后速度就开始逐渐减小，实际速度还应该增大，直到平衡位置速度到达最大，然后速度逐渐减为零；D图前半段速度不变，不符合题意，正确示意图如下 故CD错误。 故选B。 7．（2024·广东江门·一模）跳伞运动员由高空沿竖直方向落下，时刻开启降落伞，时刻开始做匀速直线运动直到时刻落地，速度传感器记录此过程中运动员的图像如图所示，下列关于跳伞运动员及降落伞的说法正确的是（　　） A．时间内，他们处于超重状态 B．时间内，他们受到的空气阻力逐渐增大 C．时刻，他们所受重力的功率最大 D．时间内，他们的机械能守恒 【答案】C 【详解】A．由图可知，时间内，他们加速下降，具有竖直向下的加速度，处于失重状态。故A错误； B．同理，时间内，他们减速下降，由牛顿第二定律可知 加速度越来越小，受到的空气阻力逐渐减小。故B错误。 C．根据 可知，时刻速度最大，则他们所受重力的功率最大。故C正确； D．由图可知，时间内，他们匀速下降则机械能不守恒。故D错误。 故选C。 8．（2024·广东·二模）蹦极也叫机索跳，是近年来新兴的一项非常刺激的户外休闲运动，蹦极运动可以用如图所示的实验装置来模拟，在桌面边缘固定一个支架，在支架横臂的端点上系一根轻质弹性绳（弹性绳上的弹力遵循胡克定律），在弹性绳的另一端系一小球，使小球从支架横臂悬点处由静止释放，小球始终未触地，不计空气阻力。下列四幅图像分别表示小球从静止释放到运动至最低点的过程中，加速度a，动能，机械能E随位移x的变化规律及动量p随时间t的变化规律，其中可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】CD 【详解】A．小球先做自由落体运动，再做加速度减小的加速直线运动，当弹性绳的拉力大小等于小球的重力时，小球有最大速度，最后做加速度反向增大的减速运动。在自由落体运动阶段小球的加速度等于重力加速度，设弹性绳原长为L，当弹性绳被拉直后，根据牛顿第二定律有 故 故A错误； B．根据动能定理有 小球的动能与位移x图像的斜率绝对值表示小球所受合力大小，合力大小先不变再变小最后又反向增大。故B错误； C．设小球从静止释放处到运动至最低点处的高度差为H，小球的机械能 小球的机械能E与位移x图像的斜率绝对值表示弹性绳的弹力大小，弹性绳上的弹力开始为零，然后逐渐增大。故C正确； D．根据动量定理有 小球的动量p随时间t变化的图像斜率的绝对值表示合力大小，合力大小先不变再变小最后又反向增大。故D正确。 故选CD。 9．（2024·浙江金华·三模）热气球内的定位装置能把相同时间间隔内热气球的位置变化记录下来，下图记录的是在一定高度上正在竖直上升的热气球每隔2秒热气球的高度变化，记录单位是米。下列同学对热气球在记录时间内的运动判断正确的是（    ） A．记录竖直上升的高度变化，热气球不能被视为质点 B．热气球正处在超重状态 C．我们可以用来计算出热气球的上升加速度 D．记录时间内热气球的平均速度大小为1.78 【答案】D 【详解】A．记录竖直上升的高度变化，热气球能被视为质点，故A错误； B．由图可见气球在上升过程，相等的时间间隔的位移越来越小，说明气球在向上减速运动，处于失重状态，故B错误； C．由图可见在相邻的2s内的位移差不是一恒量，说明气球不是向上做匀减速直线运动，所以不能用 来计算出热气球的上升加速度，故C错误； D．记录时间内热气球的平均速度大小为 故D正确。 故选D。 10．（2020·山东·高考真题）一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是（　　） A．0~t1时间内，v增大，FN>mg B．t1~t2时间内，v减小，FN<mg C．t2~t3时间内，v增大，FN<mg D．t2~t3时间内，v减小，FN>mg 【答案】D 【详解】A．由于s-t图像的斜率表示速度，可知在0~t1时间内速度增加，即乘客的加速度向下，处于失重状态，则 FN<mg A错误； B．在t1~t2时间内速度不变，即乘客的匀速下降，则 FN=mg B错误； CD．在t2~t3时间内速度减小，即乘客的减速下降，处于超重，则 FN>mg C错误，D正确。 故选D。 11．（2022·全国·高考真题）如图，一不可伸长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。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。当两球运动至二者相距时，它们加速度的大小均为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】当两球运动至二者相距时，,如图所示 由几何关系可知 设绳子拉力为，水平方向有 解得 对任意小球由牛顿第二定律可得 解得 故A正确，BCD错误。 故选A。 12．（2022·辽宁·高考真题）如图所示，一小物块从长1m的水平桌面一端以初速度v0沿中线滑向另一端，经过1s从另一端滑落。物块与桌面间动摩擦因数为μ，g取10m/s2。下列v0、μ值可能正确的是（　　） A．v0= 2.5m/s B．v0= 1.5m/s C．μ= 0.28 D．μ= 0.25 【答案】B 【详解】AB．物块水平沿中线做匀减速直线运动，则 由题干知 x= 1m，t= 1s，v> 0 代入数据有 v0< 2m/s 故A不可能，B可能； CD．对物块做受力分析有 a= - μg，v2 - v02= 2ax 整理有 v02 - 2ax> 0 由于v0< 2m/s可得 μ< 0.2 故CD不可能。 故选B。 13．（2024·湖南·高考真题）如图，质量分别为、、、m的四个小球A、B、C、D，通过细线或轻弹簧互相连接，悬挂于O点，处于静止状态，重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断，则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为（    ） A．g， B．2g， C．2g， D．g， 【答案】A 【详解】剪断前，对BCD分析 对D 剪断后，对B 解得 方向竖直向上；对C 解得 方向竖直向下。 故选A。 14．（2024·浙江·二模）图甲是正在做送餐工作的“机器人服务员”，该机器人正在沿图乙中ABCD曲线给16号桌送餐，已知弧长和半径均为的圆弧BC与直线路径AB、CD相切，AB段长度也为，CD段长度为，机器人从A点由静止匀加速出发，到达B点时速率恰好达到1m/s，接着以1m/s的速率匀速通过BC弧段，通过C点以1m/s的速率匀速运动到某位置后开始做匀减速直线运动，最终停在16号桌旁的D点。已知餐盘与托盘间的动摩擦因数，关于该机器人送餐运动的说法正确的是（　　） A．从B运动到C过程中机器人的向心加速度 B．为防止餐盘与水平托盘之间发生相对滑动，机器人在BC段运动的最大速率为4m/s C．从A点运动到B点过程中机器人的加速度且餐盘和水平托盘不会发生相对滑动 D．餐盘和水平托盘不发生相对滑动的情况下，机器人从C点到D点的最短时间秒 【答案】C 【详解】A．从B运动到C的过程中机器人的向心加速度 故A错； B．餐盘与托盘恰好不发生相对滑动，摩擦力提供向心力有 解得 故B错； C．由 知，该加速度小于发生相对滑动的临界加速度，故C正确； D．机器人以的速度匀减速至D点的最大加速度 故最短的减速时间 匀减速的最小位移为 故从C点开始匀速运动的时间 故从C运动到D点的最短时间为，D错。 故选C。 15．（2024·安徽·高考真题）如图所示，竖直平面内有两完全相同的轻质弹簧，它们的一端分别固定于水平线上的M、N两点，另一端均连接在质量为m的小球上。开始时，在竖直向上的拉力作用下，小球静止于MN连线的中点O，弹簧处于原长。后将小球竖直向上。缓慢拉至P点，并保持静止，此时拉力F大小为。已知重力加速度大小为g，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力。若撤去拉力，则小球从P点运动到O点的过程中（    ） A．速度一直增大 B．速度先增大后减小 C．加速度的最大值为 D．加速度先增大后减小 【答案】A 【详解】AB．缓慢拉至P点，保持静止，由平衡条件可知此时拉力F与重力和两弹簧的拉力合力为零。此时两弹簧的合力为大小为。当撤去拉力，则小球从P点运动到O点的过程中两弹簧的拉力与重力的合力始终向下，小球一直做加速运动，故A正确，B错误 ； CD．小球从P点运动到O点的过程中，形变量变小弹簧在竖直方向的合力不断变小，故小球受的合外力一直变小，加速度的最大值为撤去拉力时的加速度，由牛顿第二定律可知 加速度的最大值为，CD错误。 故选A。 二、多选题 16．（2024·广东惠州·二模）图为深坑打夯机工作示意图．电动机带动两个摩擦轮匀速转动，将夯杆从深坑竖直提起；当夯杆的下端刚到达坑口时，夯杆被松开，一段时间后又落回坑底；周而复始地这样工作，就可将坑底夯实。已知电动机皮带运行速率v=4m/s，两摩擦轮对夯杆的压力均为与夯杆的动摩擦因数均为夯杆的质量坑深重力加速度不计空气阻力及夯实坑底引起的深度变化，则（    ） A．夯杆在上升阶段经历了加速运动、匀速运动和减速运动 B．夯杆下端离开坑底的最大高度为5m C．每个打夯周期中，摩擦轮对夯杆做的功为 D．由题目所给信息，可以计算出该深坑打夯机的打夯周期 【答案】ABD 【详解】A．夯杆在上升阶段经历了向上加速运动、达到与摩擦轮共速后匀速运动，最后减速运动到最高点，故A正确； B．夯杆的下端刚到达坑口时，夯杆被松开，电动机皮带运行速率v=4m/s，夯杆下端离开坑底的最大高度为 故B正确； C．根据能量守恒，每个打夯周期中，摩擦轮对夯杆做的功为 故C错误； D．打夯机向上加速度 加速时间 加速位移 匀速时间 减速时间 反向运动时间 解得 运动总时间即周期 故D正确。 故选ABD。 17．（2024·广东湛江·二模）某马戏团上演的飞车节目如图所示，在竖直平面内有半径为R的固定圆轨道。表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动。已知人和摩托车的总质量为m，重力加速度大小为g，摩托车以的速度通过圆轨道的最高点B．关闭摩托车的动力，不计摩擦，忽略空气阻力，人和摩托车整体可视为质点，下列说法正确的是（　　） A．摩托车经过B点时对轨道的压力大小为2mg B．摩托车经过A点时的速度大小为 C．摩托车从B点到A点的过程中，重力的功率先增大后减小 D．摩托车从B点到A点的过程中，先超重后失重 【答案】BC 【详解】A．由题意可知，摩托车在B点时，有 解得 由牛顿第三定律可知，摩托车经过B点时对轨道的压力大小为mg，选项A错误； B．摩托车从B点到A点的过程中，由机械能守恒定律有 其中 解得 选项B正确； C．摩托车从B点到A点的过程中，竖直速度vy先增大后减小，重力的功率 重力的功率先增大后减小，选项C正确； D．摩托车从B点到A点的过程中，加速度竖直分量先向下后向上，即先失重后超重，选项D错误。 故选BC。 18．（2022·湖南·高考真题）球形飞行器安装了可提供任意方向推力的矢量发动机，总质量为。飞行器飞行时受到的空气阻力大小与其速率平方成正比（即，为常量）。当发动机关闭时，飞行器竖直下落，经过一段时间后，其匀速下落的速率为；当发动机以最大推力推动飞行器竖直向上运动，经过一段时间后，飞行器匀速向上的速率为。重力加速度大小为，不考虑空气相对于地面的流动及飞行器质量的变化，下列说法正确的是（　　） A．发动机的最大推力为 B．当飞行器以匀速水平飞行时，发动机推力的大小为 C．发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时，飞行器速率为 D．当飞行器以的速率飞行时，其加速度大小可以达到 【答案】BC 【详解】A．飞行器关闭发动机，以v1=匀速下落时，有 飞行器以v2=向上匀速时，设最大推力为Fm 联立可得 ， A错误； B．飞行器以v3=匀速水平飞行时 B正确； C．发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时 解得 C正确； D．当飞行器最大推力向下，以v5=的速率向上减速飞行时，其加速度向下达到最大值 解得 am=2.5g D错误。 故选BC。 19．（2024·辽宁·高考真题）一足够长木板置于水平地面上，二者间的动摩擦因数为μ。时，木板在水平恒力作用下，由静止开始向右运动。某时刻，一小物块以与木板等大、反向的速度从右端滑上木板。已知到的时间内，木板速度v随时间t变化的图像如图所示，其中g为重力加速度大小。时刻，小物块与木板的速度相同。下列说法正确的是（　　） A．小物块在时刻滑上木板 B．小物块和木板间动摩擦因数为2μ C．小物块与木板的质量比为3︰4 D．之后小物块和木板一起做匀速运动 【答案】ABD 【详解】A．图像的斜率表示加速度，可知时刻木板的加速度发生改变，故可知小物块在时刻滑上木板，故A正确； B．结合图像可知时刻，木板的速度为 设小物块和木板间动摩擦因数为，由题意可知物体开始滑上木板时的速度为 ，负号表示方向水平向左 物块在木板上滑动的加速度为 经过时间与木板共速此时速度大小为，方向水平向右，故可得 解得 故B正确； C．设木板质量为M，物块质量为m，根据图像可知物块未滑上木板时，木板的加速度为 故可得 解得 根据图像可知物块滑上木板后木板的加速度为 此时对木板由牛顿第二定律得 解得 故C错误； D．假设之后小物块和木板一起共速运动，对整体 故可知此时整体处于平衡状态，假设成立，即之后小物块和木板一起做匀速运动，故D正确。 故选ABD。 三、解答题 20．（2022·浙江·高考真题）第24届冬奥会将在我国举办。钢架雪车比赛的一段赛道如图1所示，长12m水平直道AB与长20m的倾斜直道BC在B点平滑连接，斜道与水平面的夹角为15°。运动员从A点由静止出发，推着雪车匀加速到B点时速度大小为8m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑（图2所示），到C点共用时5.0s。若雪车（包括运动员）可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量为110kg，sin15°=0.26，重力加速度取，求雪车（包括运动员） （1）在直道AB上的加速度大小； （2）过C点的速度大小； （3）在斜道BC上运动时受到的阻力大小。 【答案】（1）；（2）12m/s；（3）66N 【详解】（1）AB段 解得 （2）AB段 解得 BC段 过C点的速度大小 （3）在BC段有牛顿第二定律 解得 21．（2020·浙江·高考真题）如图1所示，有一质量的物件在电机的牵引下从地面竖直向上经加速、匀速、匀减速至指定位置。当加速运动到总位移的时开始计时，测得电机的牵引力随时间变化的图线如图2所示，末速度减为0时恰好到达指定位置。若不计绳索的质量和空气阻力，求物件： (1)做匀减速运动的加速度大小和方向； (2)匀速运动的速度大小； (3)总位移的大小。 【答案】(1)，竖直向下；(2)1m/s；(3)40m 【详解】(1)由图2可知0~26s内物体匀速运动，26s~34s物体减速运动，在减速运动过程根据牛顿第二定律有 根据图2得此时FT=1975N，则有 方向竖直向下。 (2)结合图2根据运动学公式有 (3)根据图像可知匀速上升的位移 匀减速上升的位移 匀加速上升的位移为总位移的，则匀速上升和减速上升的位移为总位移的，则有 所以总位移为 h=40m 22．（2022·浙江·高考真题）物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中。如图所示，倾斜滑轨与水平面成24°角，长度，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接。若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为，货物可视为质点（取，，重力加速度）。 （1）求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度的大小； （2）求货物在倾斜滑轨末端时速度的大小； （3）若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2m/s，求水平滑轨的最短长度。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）根据牛顿第二定律可得 代入数据解得 （2）根据运动学公式 解得 （3）根据牛顿第二定律 根据运动学公式 代入数据联立解得 23．（2024·广东·二模）如图某升降电梯的轿厢A、配重B和电动机由轻质缆绳连接，电动机拉动B，使A运动。某次运行时，A（含载重）的质量M=1000kg，t=0时，A从1楼由静止开始以0.5m/s2的加速度加速运动，然后以v=1m/s的速度匀速运动，最后以大小为0.5m/s2的加速度减速上升至3楼停止，A上升的高度h=7m。已知B的质量m=800kg，不计空气阻力和摩擦阻力，g取10m/s2。求： （1）此次电梯匀速运行的时间； （2）t=1s时，B下端缆绳的拉力大小； （3）A（含载重）从静止开始上升到5m的过程，A（含载重）的机械能增量。 【答案】（1）5s；（2）；（3） 【详解】（1）电梯加速运行的时间 位移 减速运行的时间 位移 匀速运行的时间 （2）由（1）可知时，匀加速上升，匀加速下降，设B下端缆绳的拉力大小为，B上端缆绳的拉力大小为，对AB 代入数据解得 （3）由（1）可知上升到时，速度大小为，机械能增量 代入数据解得 24．（2024·广东·高考真题）汽车的安全带和安全气囊是有效保护乘客的装置。 （1）安全带能通过感应车的加速度自动锁定，其原理的简化模型如图甲所示。在水平路面上刹车的过程中，敏感球由于惯性沿底座斜面上滑直到与车达到共同的加速度a，同时顶起敏感臂，使之处于水平状态，并卡住卷轴外齿轮，锁定安全带。此时敏感臂对敏感球的压力大小为，敏感球的质量为m，重力加速度为g。忽略敏感球受到的摩擦力。求斜面倾角的正切值。 （2）如图乙所示，在安全气囊的性能测试中，可视为质点的头锤从离气囊表面高度为H处做自由落体运动。与正下方的气囊发生碰撞。以头锤到气囊表面为计时起点，气囊对头锤竖直方向作用力F随时间t的变化规律，可近似用图丙所示的图像描述。已知头锤质量，重力加速度大小取。求： ①碰撞过程中F的冲量大小和方向； ②碰撞结束后头锤上升的最大高度。 【答案】（1）；（2）①330N∙s，方向竖直向上；②0.2m 【详解】（1）敏感球受向下的重力mg和敏感臂向下的压力FN以及斜面的支持力N，则由牛顿第二定律可知 解得 （2）①由图像可知碰撞过程中F的冲量大小 方向竖直向上； ②头锤落到气囊上时的速度 与气囊作用过程由动量定理（向上为正方向） 解得 v=2m/s 则上升的最大高度 1 / 37 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