2026届高考物理一轮复习考点练习：牛顿第二定律的应用

牛顿第二定律的应用 基础巩固 1．（5分）两个质量均为m的小球A、B，用一根轻绳2连接，另一根轻绳1把小球A系于天花板上，整体处于平衡状态，如图所示。现突然迅速剪断轻绳1，让小球下落，在剪断轻绳的瞬间，设小球A、B的加速度分别为a1和a2，则(　　) A．a1＝g，a2＝g B．a1＝0，a2＝2g C．a1＝g，a2＝0 D．a1＝2g，a2＝0 2．（5分）一名乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移x与时间t的图像如图所示，其中t1到t2时间段图像为直线。则以下说法正确的是(　) A．t1～t2时间内，乘客处于超重状态 B．t2～t3时间内，乘客的速度一直增大 C．0～t1时间内，乘客对电梯的压力大于乘客重力 D．0～t1时间内，乘客对电梯的压力小于电梯对乘客的作用力 3．（5分）如图所示，将金属块用压缩的轻弹簧卡在一个箱子中，箱子上顶板和下底板装有压力传感器。当箱子随电梯以a＝4.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的传感器显示的压力为4.0 N，下底板的传感器显示的压力为10.0 N。重力加速度大小g取10 m/s2。若下底板压力传感器示数不变，上顶板压力传感器示数是下底板压力传感器示数的一半，则电梯的运动状态可能是(　　) A．匀加速上升，a＝5 m/s2 B．匀加速下降，a＝5 m/s2 C．匀速上升 D．静止状态 4．（5分）（2025·八省联考陕西卷）如图所示，质量均为m的两个相同小球甲和乙用轻弹簧连接，并用轻绳L1、L2固定，处于静止状态，L1水平，L2与竖直方向的夹角为60°，重力加速度大小为g。则(　　) A．L1的拉力大小为mg B．L2的拉力大小为3mg C．若剪断L1，该瞬间小球甲的加速度大小为g D．若剪断L1，该瞬间小球乙的加速度大小为g 5．（5分）（多选）一种能垂直起降的小型遥控无人机如图所示，螺旋桨工作时能产生恒定的升力。在一次试飞中，无人机在地面上由静止开始以2 m/s2的加速度匀加速竖直向上起飞，上升36 m时无人机突然出现故障而失去升力。已知无人机的质量为5 kg，运动过程中所受空气阻力大小恒为10 N，重力加速度大小g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　) A．无人机失去升力时的速度大小为12 m/s B．螺旋桨工作时产生的升力大小为60 N C．无人机向上减速时的加速度大小为12 m/s2 D．无人机上升的最大高度为36 m 6．（5分）（2022·辽宁卷）如图所示，一小物块从长1 m的水平桌面一端以初速度v0沿中线滑向另一端，经过1 s从另一端滑落。小物块与桌面间动摩擦因数为μ，重力加速度大小g取10 m/s2。下列v0、μ值可能正确的是(　　) A．v0＝2.5 m/s B．v0＝1.5 m/s C．μ＝0.28 D．μ＝0.25 综合提升 7．（5分）（2025·辽宁重点中学高三联考）一同学乘电梯上楼，从静止开始出发，用手机内置传感器测得某段时间内电梯的加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为加速度的正方向，则(　　) A．t＝4 s时地板对该同学的支持力最小 B．t＝7 s时地板对该同学的支持力为零 C．6～8 s内电梯上升的高度约为4 m D．6～8 s内电梯上升的高度约为9 m 8．（5分）如图所示，吊篮A、物体B、物体C的质量分别为m、2m、3m，B和C分别固定在竖直弹簧两端，弹簧的质量不计。重力加速度为g。整个系统在轻绳悬挂下处于静止状态，现将悬挂吊篮的轻绳剪断，在轻绳刚断的瞬间(　　) A．吊篮A的加速度大小为g B．物体B的加速度大小为g C．物体C的加速度大小为g D．A、C间的弹力大小为0.5mg 9．（5分）（多选）（2024·河北邯郸高三质检）随着科技的发展，我国的航空母舰上已安装电磁弹射器以缩短飞机的起飞距离。如图所示，某航空母舰的水平跑道总长l＝180 m，电磁弹射区的长度l1＝80 m，一架质量m＝2.0×104 kg的飞机，其喷气式发动机可为飞机提供恒定的推力F推＝1.2×105 N，假设飞机在航母上受到的阻力大小恒为飞机所受重力的。若飞机可看成质量恒定的质点，从右边沿离舰的起飞速度v＝40 m/s，航空母舰始终处于静止状态（电磁弹射器提供的牵引力恒定且飞机在弹射区发动机正常工作，重力加速度大小g取10 m/s2）。下列说法正确的是(　　) A．飞机在电磁弹射区运动的加速度大小a1＝5.0 m/s2 B．飞机在电磁弹射区的末速度大小v1＝20 m/s C．电磁弹射器对飞机的牵引力F牵的大小为2×104 N D．电磁弹射器在弹射过程中的功率是不变的 10．（5分）（多选）（2022·湖南卷）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M。飞行器飞行时受到的空气阻力大小与其速率的平方成正比（即F阻＝kv2，k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10 m/s；当发动机以最大推力推动飞行器竖直向上运动时，经过一段时间后，飞行器匀速向上的速率为5 m/s。重力加速度大小为g，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1.5Mg B．当飞行器以5 m/s的速度匀速水平飞行时，发动机推力的大小为Mg 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5 m/s D．当飞行器以5 m/s的速率飞行时，其加速度大小可以达到3g 11．（15分）2024年5月15日，我国首次火星探测器“天问一号”成功着陆火星刚好3周年。如图所示为探测器在火星表面最后100米着陆的模拟示意图。探测器到达距火星表面100米的时候，进入悬停阶段，某时刻从悬停开始关闭探测器发动机，探测器开始竖直匀加速下落，5 s后开启发动机，探测器开始竖直匀减速下落，到达火星表面时，探测器速度恰好为零，假设探测器下落过程中受到火星大气的阻力恒为探测器在火星表面重力的0.2，火星表面的重力加速度大小取4 m/s2，探测器总质量为5吨（不计燃料燃烧引起的质量变化）。求： (1)全程的平均速度大小； (2)减速下落过程中的加速度大小（结果保留两位有效数字）； (3)减速下落过程中发动机产生的推力大小（结果保留两位有效数字）。 学科网（北京）股份有限公司 $ 牛顿第二定律的应用 基础巩固 1．（5分）两个质量均为m的小球A、B，用一根轻绳2连接，另一根轻绳1把小球A系于天花板上，整体处于平衡状态，如图所示。现突然迅速剪断轻绳1，让小球下落，在剪断轻绳的瞬间，设小球A、B的加速度分别为a1和a2，则(　A　) A．a1＝g，a2＝g B．a1＝0，a2＝2g C．a1＝g，a2＝0 D．a1＝2g，a2＝0 解析：由于轻绳拉力可以突变，所以剪断轻绳1后小球A、B都只受重力，其加速度a1＝a2＝g，故A正确。 2．（5分）一名乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移x与时间t的图像如图所示，其中t1到t2时间段图像为直线。则以下说法正确的是(　C　) A．t1～t2时间内，乘客处于超重状态 B．t2～t3时间内，乘客的速度一直增大 C．0～t1时间内，乘客对电梯的压力大于乘客重力 D．0～t1时间内，乘客对电梯的压力小于电梯对乘客的作用力 解析：由图像可知，图像上某点的切线斜率的大小等于该点对应的运动物体的速度大小，则在t1～t2时间内，乘客的速度一直不变，乘客处于平衡状态，加速度为0，故A错误；t2～t3时间内，乘客的速度变小，做减速运动，故B错误；0～t1时间内，乘客的速度变大，做加速运动，加速度向上，乘客处于超重状态，乘客对电梯的压力大于乘客的重力，故C正确，D错误。 3．（5分）如图所示，将金属块用压缩的轻弹簧卡在一个箱子中，箱子上顶板和下底板装有压力传感器。当箱子随电梯以a＝4.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的传感器显示的压力为4.0 N，下底板的传感器显示的压力为10.0 N。重力加速度大小g取10 m/s2。若下底板压力传感器示数不变，上顶板压力传感器示数是下底板压力传感器示数的一半，则电梯的运动状态可能是(　B　) A．匀加速上升，a＝5 m/s2 B．匀加速下降，a＝5 m/s2 C．匀速上升 D．静止状态 解析：当箱子随电梯以a＝4.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，对金属块受力分析，由牛顿第二定律知FN上＋mg－FN下＝ma，m＝＝ kg＝1 kg，G＝mg＝10 N。若下底板传感器示数不变，上顶板传感器示数是下底板传感器示数的一半，则上顶板传感器的示数是5 N，对金属块，由牛顿第二定律知F′N上＋mg－F′N下＝ma′，解得a′＝5 m/s2，方向向下，故电梯以a＝5 m/s2的加速度匀加速下降，或以a＝5 m/s2的加速度匀减速上升，故A、C、D错误，B正确。 4．（5分）（2025·八省联考陕西卷）如图所示，质量均为m的两个相同小球甲和乙用轻弹簧连接，并用轻绳L1、L2固定，处于静止状态，L1水平，L2与竖直方向的夹角为60°，重力加速度大小为g。则(　C　) A．L1的拉力大小为mg B．L2的拉力大小为3mg C．若剪断L1，该瞬间小球甲的加速度大小为g D．若剪断L1，该瞬间小球乙的加速度大小为g 解析：对甲、乙整体受力分析可知，L1的拉力大小为T1＝2mg tan 60°＝2mg，L2的拉力大小为T2＝＝4mg，A、B错误；若剪断L1，该瞬间弹簧的弹力不变，则小球乙受的合力仍为零，加速度为零，对小球甲受力分析，由牛顿第二定律可得加速度大小为a＝＝g，C正确，D错误。 5．（5分）（多选）一种能垂直起降的小型遥控无人机如图所示，螺旋桨工作时能产生恒定的升力。在一次试飞中，无人机在地面上由静止开始以2 m/s2的加速度匀加速竖直向上起飞，上升36 m时无人机突然出现故障而失去升力。已知无人机的质量为5 kg，运动过程中所受空气阻力大小恒为10 N，重力加速度大小g取10 m/s2。下列说法正确的是(　AC　) A．无人机失去升力时的速度大小为12 m/s B．螺旋桨工作时产生的升力大小为60 N C．无人机向上减速时的加速度大小为12 m/s2 D．无人机上升的最大高度为36 m 解析：由运动学公式v2－v＝2a1x1，可得无人机失去升力时的速度大小v＝＝12 m/s，故A正确；由牛顿第二定律有F－mg－f＝ma1，解得螺旋桨工作时产生的升力大小F＝70 N，故B错误；由牛顿第二定律有mg＋f＝ma2，解得无人机向上减速时的加速度大小a2＝12 m/s2，故C正确；由运动学公式v－v2＝2a2x2可得，无人机减速上升的高度x2＝＝6 m，则无人机上升的最大高度H＝x1＋x2＝42 m，故D错误。 6．（5分）（2022·辽宁卷）如图所示，一小物块从长1 m的水平桌面一端以初速度v0沿中线滑向另一端，经过1 s从另一端滑落。小物块与桌面间动摩擦因数为μ，重力加速度大小g取10 m/s2。下列v0、μ值可能正确的是(　B　) A．v0＝2.5 m/s B．v0＝1.5 m/s C．μ＝0.28 D．μ＝0.25 解析：物块沿中线做匀减速直线运动，则＝＝，由题意知x＝1 m，t＝1 s，v>0，代入数据有v0<2 m/s，A错误，B正确；对物块受力分析有a＝－μg，由运动学公式v2－v＝2ax，整理有v＋2ax>0，联立可得μ<0.2，C、D错误。 综合提升 7．（5分）（2025·辽宁重点中学高三联考）一同学乘电梯上楼，从静止开始出发，用手机内置传感器测得某段时间内电梯的加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为加速度的正方向，则(　C　) A．t＝4 s时地板对该同学的支持力最小 B．t＝7 s时地板对该同学的支持力为零 C．6～8 s内电梯上升的高度约为4 m D．6～8 s内电梯上升的高度约为9 m 解析：t＝4 s时，加速度向上且最大，则该同学处于超重状态，根据牛顿第二定律可得N－mg＝ma，可知地板对该同学的支持力最大，故A错误；t＝7 s时，加速度为0，根据受力平衡可知，地板对该同学的支持力等于同学的重力，故B错误；根据a－t图像与横轴围成的面积表示速度变化量，由图可知，0～6 s内围成的面积大约有4个小方格，则t＝6 s时的速度约为v6＝Δv＝4×0.5×1 m/s＝2 m/s，由图像可知，6～8 s内电梯的加速度为0，电梯做匀速运动，上升的高度约为h＝v6t＝2×2 m＝4 m，故C正确，D错误。 8．（5分）如图所示，吊篮A、物体B、物体C的质量分别为m、2m、3m，B和C分别固定在竖直弹簧两端，弹簧的质量不计。重力加速度为g。整个系统在轻绳悬挂下处于静止状态，现将悬挂吊篮的轻绳剪断，在轻绳刚断的瞬间(　D　) A．吊篮A的加速度大小为g B．物体B的加速度大小为g C．物体C的加速度大小为g D．A、C间的弹力大小为0.5mg 解析：将C和A看成一个整体，根据牛顿第二定律得，aAC＝＝＝1.5g，即A、C的加速度均为1.5g，A、C错误；在轻绳刚断的瞬间，弹簧的弹力不能突变，则物体B受力情况不变，故物体B的加速度大小为零，B错误；剪断轻绳的瞬间，A受到重力和C对A的作用力，对A，由牛顿第二定律有FAC＋mg＝maAC，解得FAC＝maAC－mg＝0.5mg，D正确。 9．（5分）（多选）（2024·河北邯郸高三质检）随着科技的发展，我国的航空母舰上已安装电磁弹射器以缩短飞机的起飞距离。如图所示，某航空母舰的水平跑道总长l＝180 m，电磁弹射区的长度l1＝80 m，一架质量m＝2.0×104 kg的飞机，其喷气式发动机可为飞机提供恒定的推力F推＝1.2×105 N，假设飞机在航母上受到的阻力大小恒为飞机所受重力的。若飞机可看成质量恒定的质点，从右边沿离舰的起飞速度v＝40 m/s，航空母舰始终处于静止状态（电磁弹射器提供的牵引力恒定且飞机在弹射区发动机正常工作，重力加速度大小g取10 m/s2）。下列说法正确的是(　AC　) A．飞机在电磁弹射区运动的加速度大小a1＝5.0 m/s2 B．飞机在电磁弹射区的末速度大小v1＝20 m/s C．电磁弹射器对飞机的牵引力F牵的大小为2×104 N D．电磁弹射器在弹射过程中的功率是不变的 解析：根据牛顿第二定律，飞机离开电磁弹射区后有F推－mg＝ma2，解得a2＝4.0 m/s2，由v2－v＝2a2(l－l1)，解得飞机在电磁弹射区的末速度v1＝20 m/s，由v＝2a1l1，解得飞机在电磁弹射区运动的加速度a1＝5.0 m/s2，根据牛顿第二定律有F牵＋F推－mg＝ma1，代入数据解得F牵＝2×104 N，故A、C正确，B错误；根据P＝Fv可知电磁弹射器在弹射过程中的功率不断增加，故D错误。 10．（5分）（多选）（2022·湖南卷）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M。飞行器飞行时受到的空气阻力大小与其速率的平方成正比（即F阻＝kv2，k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10 m/s；当发动机以最大推力推动飞行器竖直向上运动时，经过一段时间后，飞行器匀速向上的速率为5 m/s。重力加速度大小为g，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(　BC　) A．发动机的最大推力为1.5Mg B．当飞行器以5 m/s的速度匀速水平飞行时，发动机推力的大小为Mg 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5 m/s D．当飞行器以5 m/s的速率飞行时，其加速度大小可以达到3g 解析：飞行器关闭发动机，以v1＝10 m/s的速率匀速下落时，有Mg＝kv＝k×100 m2/s2，飞行器以v2＝5 m/s的速率向上匀速时，设最大推力为Fm，Fm＝Mg＋kv＝Mg＋k×25 m2/s2，联立可得Fm＝1.25Mg，k＝，A错误；飞行器以v3＝5 m/s的速率匀速水平飞行时，F＝＝Mg，B正确；发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时，F′阻＝＝Mg＝kv，解得v4＝5 m/s，C正确；当飞行器最大推力方向向下，以v5＝5 m/s的速率向上减速飞行时，其加速度向下达到最大值，有Fm＋Mg＋kv＝Mam，解得am＝2.5g，D错误。 11．（15分）2024年5月15日，我国首次火星探测器“天问一号”成功着陆火星刚好3周年。如图所示为探测器在火星表面最后100米着陆的模拟示意图。探测器到达距火星表面100米的时候，进入悬停阶段，某时刻从悬停开始关闭探测器发动机，探测器开始竖直匀加速下落，5 s后开启发动机，探测器开始竖直匀减速下落，到达火星表面时，探测器速度恰好为零，假设探测器下落过程中受到火星大气的阻力恒为探测器在火星表面重力的0.2，火星表面的重力加速度大小取4 m/s2，探测器总质量为5吨（不计燃料燃烧引起的质量变化）。求： (1)全程的平均速度大小； (2)减速下落过程中的加速度大小（结果保留两位有效数字）； (3)减速下落过程中发动机产生的推力大小（结果保留两位有效数字）。 解析：(1)探测器匀加速下落过程中，由牛顿第二定律得mg火－Ff＝ma1，其中Ff＝0.2mg火，解得a1＝3.2 m/s2，5 s末的速度为v＝a1t1＝16 m/s，全程的平均速度大小为＝＝8 m/s。 (2)加速下落过程中，由h1＝a1t，代入数值得h1＝40 m，减速下落过程中通过的位移为h2＝H－h1＝60 m，减速下落过程中的加速度大小a2＝≈2.1 m/s2。 (3)设减速下落过程中发动机产生的推力大小为F，有F＋Ff－mg火＝ma2，解得F≈2.7×104 N。 答案：(1)8 m/s　(2)2.1 m/s2　(3)2.7×104 N 学科网（北京）股份有限公司 $