定时训练21 动力学的两类问题 专项训练-2027届高考物理一轮复习

定时训练21 动力学的两类问题 核心梳理 动力学两类基本问题 1．两类动力学问题 （1）已知物体的受力情况求物体的________。 （2）已知物体的运动情况求物体的________。 2．解决两类基本问题的方法 以________为“桥梁”，由运动学公式和________列方程求解，具体逻辑关系如下： 【答案】1． （1）运动情况 （2）受力情况 2． 加速度 牛顿第二定律 【详解】1．在已知物体的受力情况下可以求物体的运动情况，在已知物体的运动情况下，可以求物体的受力情况。 2．可以通过加速度与牛顿第二定律，连接起物体的受力情况与运动状态，故填入加速度与牛顿第二定律。 3．两类基本问题 （1）从受力确定运动情况 如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的___________，再通过运动学的规律确定物体的___________情况。 （2）从运动情况确定受力 如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的___________，结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出___________。 【答案】 加速度 运动 加速度 力 【详解】（1）[1][2]如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律确定物体的运动情况。 （2）[3][4]如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的加速度，结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出力。 4.动力学的两类基本问题的分析步骤 （1)选定研究对象。 （2)对研究对象进行受力分析并画出受力示意图，根据平行四边形定则，应用合成法或正交分解法，表示出物体所受的合外力，列出牛顿第二定律方程。 (3)对研究对象进行运动分析并画出运动示意图，标出已知量和待求量，选择合适的运动学公式，列出运动学方程。 （4)联立牛顿第二定律方程和运动学方程求解。 典例精练 基础落实练 1．（2026·北京·高考真题）质量为的汽车在水平直道上进行刹车性能测试。汽车速度为时开始刹车直至停止，刹车过程中所受合力为，则刹车距离为（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据牛顿第二定律，代入数据得加速度大小 方向与运动方向相反。 刹车过程是末速度为0的匀减速直线运动，由匀变速直线运动速度位移公式 整理得 代入、，计算得 故选C。 2．（24-25高三·全国·二轮复习）如图，在平直路面上进行汽车刹车性能测试。当汽车速度为v0时开始刹车，先后经过路面和冰面（结冰路面），最终停在冰面上。刹车过程中，汽车在路面与在冰面所受阻力之比为7∶1，位移之比为8∶7。则汽车进入冰面瞬间的速度为（     ） A．v0 B．v0 C．v0 D．v0 【答案】B 【详解】设汽车在路面与在冰面所受阻力分别为Ff1、Ff2，汽车的初速度为，进入冰面瞬间的速度为v1，由牛顿第二定律Ff=ma 则汽车在路面与在冰面上运动的加速度大小之比为 由运动学公式，在路面上有=2a1x1 在冰面上有=2a2x2 其中 联立解得汽车进入冰面瞬间的速度为v1= 故选B。 3．（25-26高三·全国·一轮复习）趣味比赛“毛毛虫竞速”锻炼体能的同时，也考验班级的团队协作能力。某高中校运动会比赛中某班四位同学齐心协力，默契配合，发令后瞬间将“毛毛虫”提起并沿水平跑道加速出发，加速度大小约为7.5 m/s2。已知“毛毛虫”道具质量为4 kg，重力加速度g＝10 m/s2，不计空气阻力。则在发令后瞬间平均每位同学对道具的作用力约为（     ） A．6 N B．8 N C．12.5 N D．30 N 【答案】C 【详解】设平均每位同学对道具的作用力大小为，按题意四个作用力同向，合力大小为；设每位同学作用力的水平、竖直分量分别为，。以道具为研究对象，因道具沿水平方向加速，竖直方向加速度为0。由牛顿第二定律，水平方向有，竖直方向有 道具的受力关系如图所示。 由力的平行四边形定则，单个同学作用力满足 联立前述分量关系得 代入数据得， 所以 故选C。 4．（25-26高一上·重庆江北·阶段检测）国庆假期黄山迎来游客高峰，缆车为游客提供了快捷方便的上山途径。如图缆车车厢通过悬臂固定在缆绳上，缆车水平底板放置一质量为的货物。某段时间内，在缆绳牵引下货物随车厢一起斜向上做加速度为的匀加速运动。已知悬臂和车厢始终处于竖直方向，缆车底板始终保持水平，重力加速度为，缆绳与水平方向夹角为，则下列说法正确的是（     ） A．货物受到4个力的作用 B．车厢对货物的支持力大于货物对车厢的压力 C．车厢对货物的支持力大小为（） D．车厢对货物的摩擦力大小为0 【答案】C 【详解】A．货物与水平底板接触，受重力、支持力和静摩擦力，物体受力情况如图所示。 货物共受到3个力的作用，故A错误； B．车厢对货物的支持力与货物对车厢的压力是一对作用力和反作用力，大小相等、方向相反，故B错误； C．货物加速度的竖直分量为，由牛顿第二定律得 解得，故C正确； D．由前述水平方向方程知 缆绳斜向上且，所以，故D错误。 故选C。 5．（2026·贵州遵义·一模）某轨道试验场对滑车（视为质点）进行测试。滑车以的速度匀速行驶至图示检测位置时，接收到制动指令，匀速1 s后立即做匀减速直线运动，恰以的速度到达目标区入口。减速过程中，滑车除了受到恒为200 N的水平阻力外，还受到制动装置施加的水平阻力。已知滑车质量，检测位置距目标区入口115 m。求： (1)滑车从检测位置开始做匀速直线运动的总位移大小； (2)滑车减速过程中加速度的大小； (3)制动装置对滑车施加的水平阻力大小。 【答案】(1)15 m (2) (3)1000 N 【详解】（1）由题可知滑车初速度，接收指令后匀速运动的时间为，令匀速运动的距离为，由 得 （2）由题可知总长度，匀减速直线运动的位移为 由题可知滑车做匀减速直线运动的末速度 由 得，即加速度大小为 （3）已知，令装置施加的阻力为F，由牛顿第二定律得 解得 能力提升练 6．（2026·福建福州·模拟预测）一架无人机携带质量为的货物接近目标上空后，从高空竖直向目标俯冲。在对着目标点以初速度释放货物后，随即拉起机身飞离，货物沿直线下落至目标区域，如图所示。为避免货物损坏，在货物释放后时遥控打开安装在货物上的减速装置，使货物受到竖直向上大小为的恒力作用，货物到达目标时速度大小，不计其他阻力作用，重力加速度。求： (1)打开货物上的减速装置时，货物的速度； (2)货物释放位置距离目标的高度为h； (3)货物从释放到落入目标的时间。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据题意可知，打开安装在货物上的减速装置前，货物向下做匀加速直线运动，则有 其中，， 解得 （2）货物释放到打开安装在货物上的减速装置，货物下降的距离为 打开安装在货物上的减速装置后，由牛顿第二定律有 解得 又有 解得 则货物释放位置距离目标的高度为 （3）打开安装在货物上的减速装置后，由 解得 则货物从释放到落入目标的时间 7．（2026·江西·模拟预测）如图所示，质量、长度的四块相同的木板静止紧靠放在水平地面上，木板与地面间动摩擦因数。质量的小物块（可视为质点）静放在木板1的左端，物块与木板间动摩擦因数，现对物块施加的水平拉力，木板运动时立即撤去拉力，重力加速度取，最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，求： (1)物块开始运动时的加速度大小； (2)木板开始运动时物块的速度大小； (3)最终相邻木板间的距离。 【答案】(1) (2) (3)木板12间距为0，木板23间距为，木板34间距为 【详解】（1）物块与木板间的滑动摩擦力 物块在木板1时，木板与地面间滑动摩擦力 ，由于，木板1234静止 对物块运用牛顿第二定律有 解得物块的加速度 （2）物块在木板2时，木板与地面间滑动摩擦力 ，由于略大于，木板234静止 物块在木板3时，木板与地面间滑动摩擦力 ，由于，木板34运动 物块在木板12上滑行距离为，设物块离开木板2滑上木板3时速度为 由运动学公式有 解得 （3）物块在木板3上滑行时 物块的加速度 木板34的加速度 设物块能从木板3上滑出，在木板3上滑行时间为 由相对运动及运动学公式有 解得，（舍去），即物块能从木板3上滑出 设物块从木板3上滑出时速度为，木板34的速度为 由运动学公式有， 木板12均静止，间距为0。 木板34运动，物块从木板3上滑出后 木板3的加速度 木板23的间距即木板3运动位移。 设物块不能从木板4上滑出，在木板4上滑行时间为，物块的加速度不变。 木板4的加速度 物块与木板4共速 解得， 物块在木板4上滑行的距离，小于板长，即不会滑出。 由于，物块与木板4共速后相对静止一起滑行，加速度为 木板34分离后木板4运动位移 木板34的间距。 拓展创新练 8．（2025·福建厦门·模拟预测）风洞是空气动力学研究和实验中广泛使用的工具，风洞也从实验室走向大众游乐，如图甲所示。某研究小组设计了一个总高度的低速风洞游乐设备，等效模型如图乙所示，设备分成一个高度为的无风区和一个受风区，某物体质量，在无风区中受到空气的阻力可忽略，在受风区受到空气对它竖直向上的恒力作用。某次实验时该物体（可视作质点）从风洞顶端由静止释放，且运动到风洞底端时速度恰好为0，重力加速度取。求实验中： (1)物体刚进入受风区时的速度大小； (2)物体在受风区受到空气对它的作用力大小； (3)若物体第一次运动到风洞底端时风力变为原来的0.8倍则物体在无风区上升的最大高度。 【答案】(1) (2)，方向竖直向上 (3) 【详解】（1）物体在无风区内只受重力作用，从静止开始做自由落体运动。取竖直向下为正方向，由匀变速直线运动的速度与位移关系，物体刚进入受风区时满足 代入，和，所以 （2）取竖直向下为正方向，受风区高度为。在受风区内，以物体为研究对象，由牛顿第二定律得 由匀变速直线运动的速度与位移关系，物体到达洞底时满足 代入，，和，所以 利用前述牛顿第二定律方程解得 负号说明空气作用力方向与所取正方向相反，即竖直向上。 （3）风力变为原来的倍后，物体在洞底由静止开始向上运动。取竖直向上为正方向，受风区内以物体为研究对象，由牛顿第二定律得 代入和，所以 物体在受风区内上升后进入无风区，进入无风区时的速度满足 代入和，所以 进入无风区后只受重力作用，设在无风区内上升的高度为，到达最高点时速度为零，则 代入和，所以 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 定时训练21 动力学的两类问题 核心梳理 动力学两类基本问题 1．两类动力学问题 （1）已知物体的受力情况求物体的________。 （2）已知物体的运动情况求物体的________。 2．解决两类基本问题的方法 以________为“桥梁”，由运动学公式和________列方程求解，具体逻辑关系如下： 3．两类基本问题 （1）从受力确定运动情况 如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的___________，再通过运动学的规律确定物体的___________情况。 （2）从运动情况确定受力 如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的___________，结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出___________。 4.动力学的两类基本问题的分析步骤 （1)选定研究对象。 （2)对研究对象进行受力分析并画出受力示意图，根据平行四边形定则，应用合成法或正交分解法，表示出物体所受的合外力，列出牛顿第二定律方程。 (3)对研究对象进行运动分析并画出运动示意图，标出已知量和待求量，选择合适的运动学公式，列出运动学方程。 （4)联立牛顿第二定律方程和运动学方程求解。 典例精练 基础落实练 1．（2026·北京·高考真题）质量为的汽车在水平直道上进行刹车性能测试。汽车速度为时开始刹车直至停止，刹车过程中所受合力为，则刹车距离为（     ） A． B． C． D． 2．（24-25高三·全国·二轮复习）如图，在平直路面上进行汽车刹车性能测试。当汽车速度为v0时开始刹车，先后经过路面和冰面（结冰路面），最终停在冰面上。刹车过程中，汽车在路面与在冰面所受阻力之比为7∶1，位移之比为8∶7。则汽车进入冰面瞬间的速度为（     ） A．v0 B．v0 C．v0 D．v0 3．（25-26高三·全国·一轮复习）趣味比赛“毛毛虫竞速”锻炼体能的同时，也考验班级的团队协作能力。某高中校运动会比赛中某班四位同学齐心协力，默契配合，发令后瞬间将“毛毛虫”提起并沿水平跑道加速出发，加速度大小约为7.5 m/s2。已知“毛毛虫”道具质量为4 kg，重力加速度g＝10 m/s2，不计空气阻力。则在发令后瞬间平均每位同学对道具的作用力约为（     ） A．6 N B．8 N C．12.5 N D．30 N 4．（25-26高一上·重庆江北·阶段检测）国庆假期黄山迎来游客高峰，缆车为游客提供了快捷方便的上山途径。如图缆车车厢通过悬臂固定在缆绳上，缆车水平底板放置一质量为的货物。某段时间内，在缆绳牵引下货物随车厢一起斜向上做加速度为的匀加速运动。已知悬臂和车厢始终处于竖直方向，缆车底板始终保持水平，重力加速度为，缆绳与水平方向夹角为，则下列说法正确的是（     ） A．货物受到4个力的作用 B．车厢对货物的支持力大于货物对车厢的压力 C．车厢对货物的支持力大小为（） D．车厢对货物的摩擦力大小为0 5．（2026·贵州遵义·一模）某轨道试验场对滑车（视为质点）进行测试。滑车以的速度匀速行驶至图示检测位置时，接收到制动指令，匀速1 s后立即做匀减速直线运动，恰以的速度到达目标区入口。减速过程中，滑车除了受到恒为200 N的水平阻力外，还受到制动装置施加的水平阻力。已知滑车质量，检测位置距目标区入口115 m。求： (1)滑车从检测位置开始做匀速直线运动的总位移大小； (2)滑车减速过程中加速度的大小； (3)制动装置对滑车施加的水平阻力大小。 能力提升练 6．（2026·福建福州·模拟预测）一架无人机携带质量为的货物接近目标上空后，从高空竖直向目标俯冲。在对着目标点以初速度释放货物后，随即拉起机身飞离，货物沿直线下落至目标区域，如图所示。为避免货物损坏，在货物释放后时遥控打开安装在货物上的减速装置，使货物受到竖直向上大小为的恒力作用，货物到达目标时速度大小，不计其他阻力作用，重力加速度。求： (1)打开货物上的减速装置时，货物的速度； (2)货物释放位置距离目标的高度为h； (3)货物从释放到落入目标的时间。 7．（2026·江西·模拟预测）如图所示，质量、长度的四块相同的木板静止紧靠放在水平地面上，木板与地面间动摩擦因数。质量的小物块（可视为质点）静放在木板1的左端，物块与木板间动摩擦因数，现对物块施加的水平拉力，木板运动时立即撤去拉力，重力加速度取，最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，求： (1)物块开始运动时的加速度大小； (2)木板开始运动时物块的速度大小； (3)最终相邻木板间的距离。 拓展创新练 8．（2025·福建厦门·模拟预测）风洞是空气动力学研究和实验中广泛使用的工具，风洞也从实验室走向大众游乐，如图甲所示。某研究小组设计了一个总高度的低速风洞游乐设备，等效模型如图乙所示，设备分成一个高度为的无风区和一个受风区，某物体质量，在无风区中受到空气的阻力可忽略，在受风区受到空气对它竖直向上的恒力作用。某次实验时该物体（可视作质点）从风洞顶端由静止释放，且运动到风洞底端时速度恰好为0，重力加速度取。求实验中： (1)物体刚进入受风区时的速度大小； (2)物体在受风区受到空气对它的作用力大小； (3)若物体第一次运动到风洞底端时风力变为原来的0.8倍则物体在无风区上升的最大高度。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 $