抢分攻略03 牛顿运动定律的综合应用（四大题型）-2025年高考物理三轮冲刺抢分攻略试题（含答案）

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【解密高考】
【题型一】瞬时加速度问题
【题型二】 超重与失重问题
【题型三】 两类动力学问题（含动力学图像）
【题型四】连接体问题
【误区点拨】易错点：动力学中的临界、极值问题

：牛顿运动定律为高中物理的基础，也是高考必考内容，经常通过实际生产和生活中的实际情景设计问题考查学生的建模能力和对物体的受力与运动过程的分析，并通过物体的加速度将物体的运动和物体的受力紧密结合在一起；通常以选择题的形式进行考查，有时也会综合电磁场中的力学问题进行考查。
：研究对象和运动过程的选取是通过牛顿运动定律解决动力学问题的两大基础知识，研究对象选取时可采用整体法和隔离法的综合应用，运动过程应对研究对象整个过程运动的受力分析出物体在每一小过程的运动性质，结合相应的运动学规律进行列方程求解。
【题型一】瞬时加速度问题
【例1】 如图所示，四只猴子将一树枝（可视为弹性杆）压弯倒挂在树梢上，从下到上依次为1、2、3、4号猴子。正当1号猴子打算伸手捞水中的“月亮”时，2号猴子突然两手一滑没抓稳，1号猴子扑通一声掉进了水里。假设2号猴子手滑前四只猴子都处于静止状态，其中1号猴子的质量为m，其余3只猴子的质量均为2m，重力加速度为g，则在1号猴子掉落的瞬间（ ）
A．2、3和4号猴子的速度和加速度都为零B．3号猴子对2号猴子的作用力大小为
C．4号猴子对3号猴子的作用力大小为D．4号猴子对树枝的作用力大小为6mg
【例2】如图所示，四个质量分别为m、m、3m、3m的小球A、B、C、D通过细线或轻弹簧相互连接，悬挂在O点和P点，整个系统处于静止状态。已知细线OA与竖直方向的夹角θ=45°，细线PD水平，重力加速度为g。若此时将连接B和C的细线剪断，则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为（ ）
A．9g，3gB．3g，g
C．6g，2gD．10g，g
【变式1】如图所示，物块P、Q由竖直轻质弹簧拴接，被细绳悬挂在天花板上的O点，Q静止在O点正下方的水平地面上，两物块的质量均为m，重力加速度为g，初始时系统静止，弹簧对物块P的支持力大小为。某时刻烧断细绳，在物块P向下运动直至将弹簧压缩至最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内），下列说法正确的是（ ）
A．细绳烧断瞬间物块P的加速度大小为B．物块P先失重后超重
C．物块Q对地面的压力先减小后增大D．物块Q对地面压力的最小值为
【变式2】如图所示，质量为2m的木箱用细绳竖直悬挂，质量均为m的物块A、B分别通过轻质弹簧连接木箱的底部和顶部。初始时，A、B和木箱均静止，已知重力加速度为g。某时刻剪断细绳，此瞬间，A、B和木箱的加速度大小分别为（ ）
A．0、0、2gB．g、g、gC．0、g、gD．0、0、g
【变式3】如图所示，三个质量均为m的小球竖直悬挂。B与C小球、A小球与天花板之间均通过轻绳连接，A与B小球之间通过轻弹簧连接，整个系统处于静止状态，重力加速度为g。剪断A球上方轻绳瞬间，A、B、C三球的加速度大小分别为（ ）
A．，，B．，，
C．，，D．，，
【题型二】 超重与失重问题
1.超重和失重的理解
(1)不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变。
(2)物体超重或失重多少由物体的质量m和竖直加速度a共同决定，其大小等于ma。
(3)在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失。
(4)尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。
(5)尽管整体没有竖直方向的加速度，但只要整体的一部分具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重现象。
2．判断超重和失重的方法
(1)从受力的角度判断
当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时处于超重状态，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，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态。
(3)从运动状态的角度判断
①物体向上加速或向下减速时，超重；
②物体向下加速或向上减速时，失重。
【例1】加速度计是无人机飞行控制系统中不可或缺的传感器之一。如图所示为加速度计测量竖直轴向加速度的部件示意图，质量块上下两侧与两根竖直的轻弹簧连接，两根弹簧的另一端分别固定在外壳上。固定在质量块上的指针可指示弹簧的形变情况，弹簧始终处于弹性限度内，通过信号系统显示出质量块受到除重力外的力产生的加速度，加速度的方向竖直向上时为正值。下列说法正确的是（ ）
A．当无人机悬停在空中时，
B．当无人机自由下落时，
C．当时，无人机处于失重状态
D．当时，无人机处于失重状态
【例2】某同学打开手机的某款传感器APP，手握手机迅速下蹲，手机记录的图像如图所示，、分别为图像的峰值，下列说法正确的是（ ）
A．该款APP为位移传感器APP
B．该款APP为速度传感器APP
C．峰值a对应时刻，人对地面的压力最大
D．峰值b对应时刻，人对地面的压力最大
【变式1】某同学站在力传感器下蹲，力传感器上显示的图线可能是（ ）
A．B．
C．D．
【变式2】（多选）某举重运动员在力传感器上训练做“下蹲”“站起”动作，某段时间内力传感器的示数随时间变化的图像如图所示。由稳定的站姿到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程，由稳定的蹲姿到稳定的站姿称为“站起”过程，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．“下蹲”过程始终处于失重状态，“站起”过程始终处于超重状态
B．“下蹲”过程中，该运动员先处于失重状态后处于超重状态
C．运动员在6s内完成了两次“下蹲”和两次“站起”动作
D．这段时间内，该运动员加速度的最大值为6m/s2
【变式3】如图所示，水平桌面上放置一沙漏，A玻璃罐中的沙子穿过狭窄的管道流入B玻璃罐。假设沙粒完全相同且流量恒定，已知沙漏总重力为G，对桌面压力为F。下列说法正确是（ ）
A．第一粒沙子还在下落过程中，F＜G
B．如图所示的沙子下落过程中，F＜G
C．最后一粒沙子下落过程中，FT1
B．T2