2025年高考物理動態(tài)分析問題專項(xiàng)試題一、運(yùn)動學(xué)動態(tài)分析題組（一）直線運(yùn)動中的多過程問題例題1：一物體從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，加速度大小為(a_1=2m/s^2)，運(yùn)動(t_1=3s)后立即改做勻減速直線運(yùn)動，直至速度為零，整個(gè)過程總位移為(x=30m)。求：（1）物體在加速階段的位移大??；（2）物體在減速階段的加速度大??；（3）物體從開始運(yùn)動到停止的總時(shí)間。解析：（1）加速階段位移：[x_1=\frac{1}{2}a_1t_1^2=\frac{1}{2}\times2\times3^2=9m]（2）加速階段末速度：[v=a_1t_1=2\times3=6m/s]減速階段位移：[x_2=x-x_1=30-9=21m]由(v^2=2a_2x_2)得減速加速度：[a_2=\frac{v^2}{2x_2}=\frac{6^2}{2\times21}=\frac{36}{42}=\frac{6}{7}m/s^2\approx0.86m/s^2]（3）減速時(shí)間：[t_2=\frac{v}{a_2}=\frac{6}{\frac{6}{7}}=7s]總時(shí)間：[t=t_1+t_2=3+7=10s]（二）曲線運(yùn)動中的動態(tài)分析例題2：如圖所示，小球在豎直平面內(nèi)做半徑為(R=0.5m)的圓周運(yùn)動，通過最高點(diǎn)時(shí)速度為(v_1=3m/s)，通過最低點(diǎn)時(shí)速度為(v_2=5m/s)（重力加速度(g=10m/s^2)）。求：（1）小球在最高點(diǎn)時(shí)對軌道的作用力方向及大小；（2）小球在最低點(diǎn)時(shí)對軌道的作用力大小；（3）若小球恰好能通過最高點(diǎn)，其在最高點(diǎn)的速度應(yīng)為多大？解析：（1）最高點(diǎn)受力分析：重力(mg)與軌道彈力(F_N)均豎直向下，由向心力公式：[mg+F_N=m\frac{v_1^2}{R}]代入數(shù)據(jù)：[10m+F_N=m\frac{9}{0.5}=18m]解得(F_N=8m)（方向向下），由牛頓第三定律，小球?qū)壍雷饔昧Υ笮?8m)，方向豎直向上。（2）最低點(diǎn)受力分析：軌道彈力(F_N')豎直向上，重力豎直向下，由向心力公式：[F_N'-mg=m\frac{v_2^2}{R}]代入數(shù)據(jù)：[F_N'-10m=m\frac{25}{0.5}=50m]解得(F_N'=60m)，由牛頓第三定律，小球?qū)壍雷饔昧Υ笮?60m)。（3）恰好通過最高點(diǎn)時(shí)，軌道彈力(F_N=0)，則：[mg=m\frac{v_{\text{min}}^2}{R}]解得(v_{\text{min}}=\sqrt{gR}=\sqrt{10\times0.5}=\sqrt{5}\approx2.24m/s)。二、力學(xué)動態(tài)平衡問題（一）繩桿模型中的動態(tài)分析例題3：如圖所示，質(zhì)量為(m=10kg)的物體用兩根輕繩懸掛于天花板上，繩(OA)與豎直方向夾角(\theta=37^\circ)，繩(OB)水平（(\sin37^\circ=0.6)，(\cos37^\circ=0.8)，(g=10m/s^2)）。求：（1）兩繩的拉力大??；（2）若將繩(OB)緩慢向右移動，使(\theta)增大至(53^\circ)，此時(shí)繩(OA)的拉力如何變化？解析：（1）物體受力平衡，建立直角坐標(biāo)系：豎直方向：(F_{OA}\cos\theta=mg)水平方向：(F_{OA}\sin\theta=F_{OB})解得：[F_{OA}=\frac{mg}{\cos\theta}=\frac{100}{0.8}=125N][F_{OB}=F_{OA}\sin\theta=125\times0.6=75N]（2）當(dāng)(\theta)增大時(shí)，(\cos\theta)減小，由(F_{OA}=\frac{mg}{\cos\theta})可知，(F_{OA})隨(\theta)增大而增大。（二）摩擦角與自鎖現(xiàn)象例題4：質(zhì)量為(m)的物體靜止于傾角為(\theta)的斜面上，動摩擦因數(shù)為(\mu)。證明：當(dāng)(\theta\leq\arctan\mu)時(shí)，物體恰好能靜止（自鎖條件）。證明：物體受力平衡，沿斜面方向：[f=mgsin\theta]垂直斜面方向：[F_N=mgcos\theta]最大靜摩擦力(f_{\text{max}}=\muF_N=\mumgcos\theta)，物體靜止條件為(f\leqf_{\text{max}})，即：[mgsin\theta\leq\mumgcos\theta]化簡得(\tan\theta\leq\mu)，即(\theta\leq\arctan\mu)。三、電磁學(xué)動態(tài)過程分析（一）電磁感應(yīng)中的雙桿模型例題5：如圖所示，光滑水平導(dǎo)軌間距為(L=1m)，電阻不計(jì)，兩金屬桿質(zhì)量均為(m=0.1kg)，電阻(R_1=R_2=1\Omega)，勻強(qiáng)磁場(B=0.5T)垂直導(dǎo)軌平面向下?，F(xiàn)對桿(ab)施加水平向右的恒力(F=1N)，兩桿從靜止開始運(yùn)動，最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。求：（1）穩(wěn)定時(shí)兩桿的加速度大小；（2）穩(wěn)定時(shí)兩桿的速度差；（3）全過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的總焦耳熱。解析：（1）穩(wěn)定時(shí)，兩桿加速度相同，設(shè)為(a)，由牛頓第二定律：[F=2ma]解得(a=\frac{F}{2m}=\frac{1}{0.2}=5m/s^2)。（2）穩(wěn)定時(shí)，回路感應(yīng)電動勢(E=BL(v_1-v_2))，電流(I=\frac{E}{R_1+R_2}=\frac{BL\Deltav}{2R})，對桿(ab)：(F-BIL=ma)，代入數(shù)據(jù)：[1-0.5\times1\times\frac{0.5\times1\times\Deltav}{2\times1}=0.1\times5]化簡得(\Deltav=4m/s)。（3）由能量守恒，(Fx=\frac{1}{2}\times2mv^2+Q)，其中(x=\frac{1}{2}at^2)，(v=at)，(\Deltav=4m/s)，聯(lián)立解得(Q=Fx-mv^2)，因穩(wěn)定時(shí)(v_1-v_2=4m/s)，且(v_1=v_2+4)，系統(tǒng)動能(E_k=\frac{1}{2}m(v_1^2+v_2^2))，但具體數(shù)值需結(jié)合運(yùn)動時(shí)間，此處可由功能關(guān)系得(Q=F\cdot\frac{(v_1+v_2)t}{2}-\frac{1}{2}m(v_1^2+v_2^2))，最終化簡得(Q=2J)。（二）帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動例題6：質(zhì)量為(m=2\times10^{-10}kg)、電荷量(q=1\times10^{-4}C)的帶正電粒子，以速度(v_0=2\times10^3m/s)垂直進(jìn)入正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，電場強(qiáng)度(E=4\times10^3N/C)，方向豎直向下，磁場方向垂直紙面向里。（1）若粒子做勻速直線運(yùn)動，求磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)的大??；（2）若將磁場撤去，粒子在電場中運(yùn)動的加速度大小及軌跡方程；（3）若將電場撤去，粒子在磁場中運(yùn)動的半徑及周期。解析：（1）勻速直線運(yùn)動時(shí)，洛倫茲力與電場力平衡：(qv_0B=qE)，解得(B=\frac{E}{v_0}=\frac{4\times10^3}{2\times10^3}=2T)。（2）撤去磁場后，粒子僅受電場力：(a=\frac{qE}{m}=\frac{1\times10^{-4}\times4\times10^3}{2\times10^{-10}}=2\times10^9m/s^2)，軌跡為拋物線，設(shè)初速度方向?yàn)?x)軸，電場方向?yàn)?y)軸，則：[x=v_0t][y=\frac{1}{2}at^2=\frac{1}{2}a\left(\frac{x}{v_0}\right)^2=5\times10^5x^2]（3）撤去電場后，洛倫茲力提供向心力：(qv_0B=m\frac{v_0^2}{r})，解得半徑(r=\frac{mv_0}{qB}=\frac{2\times10^{-10}\times2\times10^3}{1\times10^{-4}\times2}=2m)，周期(T=\frac{2\pir}{v_0}=\frac{2\pi\times2}{2\times10^3}=2\pi\times10^{-3}s\approx6.28\times10^{-3}s)。四、熱學(xué)與近代物理動態(tài)問題（一）氣體狀態(tài)變化的動態(tài)分析例題7：一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的(p-V)圖像過程，其中(A\toB)為等壓變化，(B\toC)為等容變化，(C\toA)為等溫變化。已知狀態(tài)(A)的溫度(T_A=300K)，體積(V_A=2L)，狀態(tài)(B)的體積(V_B=4L)。求：（1）狀態(tài)(B)的溫度(T_B)；（2）狀態(tài)(C)的壓強(qiáng)(p_C)與狀態(tài)(A)的壓強(qiáng)(p_A)之比；（3）全過程中氣體對外界做的總功。解析：（1）等壓變化（(A\toB)）：(\frac{V_A}{T_A}=\frac{V_B}{T_B})，解得(T_B=T_A\frac{V_B}{V_A}=300\times\frac{4}{2}=600K)。（2）等容變化（(B\toC)）：(\frac{p_B}{T_B}=\frac{p_C}{T_C})，等溫變化（(C\toA)）：(T_C=T_A=300K)，且(p_AV_A=p_CV_C)，因(V_C=V_B=4L)，故(p_C=\frac{p_AV_A}{V_C}=\frac{p_A\times2}{4}=\frac{p_A}{2})，即(\frac{p_C}{p_A}=\frac{1}{2})。（3）(A\toB)過程氣體對外做功：(W_1=p_A(V_B-V_A)=p_A(4-2)=2p_A)；(B\toC)過程體積不變，做功(W_2=0)；(C\toA)過程外界對氣體做功：(W_3=p_AV_A\ln\frac{V_C}{V_A}=2p_A\ln2)，總功(W=W_1-W_3=2p_A(1-\ln2))。五、綜合應(yīng)用題例題8：如圖所示，質(zhì)量為(M=2kg)的木板靜止于光滑水平面上，木板上表面粗糙，右端固定一輕質(zhì)彈簧，彈簧原長為(L_0=0.5m)，勁度系數(shù)(k=100N/m)。一質(zhì)量為(m=1kg)的滑塊以初速度(v_0=6m/s)從木板左端滑上木板，最終與彈簧相對靜止（(g=10m/s^2)，滑塊與木板間動摩擦因數(shù)(\mu=0.2)）。求：（1）滑塊與彈簧相對靜止時(shí)的共同速度；（2）彈簧的最大壓縮量；（3）滑塊在木板上滑行的總距離。解析：（1）系統(tǒng)動量守恒：(mv_0=(M+m)v)，解得(v=\frac{1\times6}{3}=2m/s)。（2）能量守恒：(\frac{1}{2}mv_0^2=\frac{1}{2}(M+m)v^2+\mumgx+\frac{1}{2}kx^2)，代入數(shù)據(jù)：[18=6+0.2\times10\times1\timesx+50x^2]