3.9 超重和失重，牛顿运动定律应用的两类问题 专项训练 -2027届高考物理一轮复习100考点精练

2027高考物理一轮复习100考点精练 第三章 运动和力的关系 考点3.9 超重和失重、牛顿运动定律应用的两类问题 【考点精练】 1. (2025·江苏江阴模拟)在沿竖直方向运行的电梯中，把物体置于放在水平面的台秤上，台秤与力传感器相连，当电梯从静止开始加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动时，与传感器相连的电脑荧屏上显示出传感器的示数与时间的关系图像如图所示，g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　) A.18~20 s过程中，物体的重力先变小后变大 B.该物体的质量为5 kg C.电梯在超重时最大加速度大小约为16.67 m/s2 D.电梯在失重时最大加速度大小约为6.67 m/s2 2.(2025·八省联考云南卷，6)某同学站在水平放置于电梯内的电子秤上，电梯运行前电子秤的示数如图甲所示。电梯竖直上升过程中，某时刻电子秤的示数如图乙所示，则该时刻电梯(重力加速度g取10 m/s2)(　　) A.做减速运动，加速度大小为1.05 m/s2 B.做减速运动，加速度大小为0.50 m/s2 C.做加速运动，加速度大小为1.05 m/s2 D.做加速运动，加速度大小为0.50 m/s2 3. (2025·山东潍坊质检)智能手机安装适当的软件后，可随时测量手机的加速度大小。某同学手持这样一部手机，站在水平地面上，完成一次下蹲后又起立的运动，得到其加速度随时间的变化关系如图所示。设竖直向上为正方向，下列关于该同学的说法正确的是(　　) A.由a到c的过程中处于失重状态 B.c点时重心最低 C.e点时处于起立过程且速度最小 D.由e到f的过程中地面对其支持力小于重力 4.[2024广东惠州第一次调研]近年来惠州市试点为老旧小区加装垂直电梯，如图（a）所示，取竖直向上方向为正方向，某人某次乘电梯时的速度随时间变化的图像如图（b）所示，以下说法正确的是（　　） A.4s时电梯停止在某一层楼 B.1～3s，此人处于超重状态，重力变大 C.5～7s，此人处于失重状态，支持力小于重力 D.电梯先做匀加速直线运动，再做匀减速直线运动 5. 图甲是某人站在接有力传感器的平板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图，图甲中的小黑点表示人的重心.图乙是平板所受压力随时间变化的图像，取重力加速度g＝10m/s2.根据图像分析可知（　　） A.人的重力可由b点读出，约为300N B.在由b到c的过程中，人先处于超重状态再处于失重状态 C.人在双脚离开平板的过程中，处于完全失重状态 D.人在b点对应时刻的加速度大于在c点对应时刻的加速度 6.[2024湖北黄冈统考]某同学用橡皮筋悬挂智能手机做如下实验：如图甲所示，将橡皮筋上端固定在铁架台上的O点，打开手机加速度传感器，同时从O点由静止释放手机，获得一段时间内手机在竖直方向的加速度随时间变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A.手机在0.5s时处于失重状态 B.手机在1.0s时处于超重状态 C.0.9s时橡皮筋恢复到原长 D.手机的速度最大值约为3m/s 7.[2024福建莆田二中阶段测试]女排运动员进行原地起跳拦网训练，某质量为60kg的运动员原地静止站立（不起跳）双手拦网高度为2.10m，在训练中，该运动员先下蹲使重心下降0.5m，然后起跳（从开始上升到脚刚离地的过程），最后脚离地上升到最高点时双手拦网高度为2.90m.若运动员起跳过程视为匀加速直线运动，忽略空气阻力影响，取g＝10m/s2.则（　　） A.运动员在起跳过程中处于失重状态 B.运动员起跳过程中的加速度大小为16m/s2 C.运动员从开始起跳到离地上升到最高点需要0.4s D.起跳过程中运动员对地面的压力为960N 8.如图所示，某同学抱着箱子做蹲起运动研究超重和失重现象，在箱内的顶部和底部均安装有压力传感器。两质量均为2 kg的物块用轻弹簧连接分别抵住传感器。当该同学抱着箱子静止时，箱子顶部的压力传感器示数F1＝10 N。重力加速度g取10 m/s2。不计空气阻力，则(　　) A.箱子静止时，底部压力传感器示数F2＝30 N B.当F1'＝5 N时，箱子处于失重状态，人可能抱着箱子下蹲 C.当F1″＝15 N时，箱子处于超重状态，人可能抱着箱子向上站起 D.若箱子保持竖直从高处自由释放，运动过程中两个压力传感器的示数均为30 N 9.[2020山东]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 10.(2025·浙江省强基联盟联考)中国跳水队在巴黎奥运会包揽8金完美收官。质量为50 kg的跳水运动员，训练10 m跳台跳水。若将运动员看作质点，其跳水过程可简化为先自由落体10 m，入水后受恒定阻力做匀减速直线运动，减速2 m时速度恰为零，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是(　　) A.水中减速的运动员处于失重状态 B.水的阻力大小为2 500 N C.运动员整个运动过程的平均速度为5 m/s D.从入水到速度为零，运动员动能减少了1 250 J 11．（2026年4月辽宁沈阳三模）如图所示，平板小车沿水平面做直线运动，小车顶部用细线悬挂着质量为m小球A，细线偏离竖直方向θ角，小车底部斜面上放有一质量为m的物块B，斜面倾角θ角，小球A和物块B都相对小车静止，则平板小车运动过程中，下列说法正确的是（　　） A．小车水平运动的加速度大小为gsinθ B．小球A受到细线拉力大小为mgtanθ C．小车一定向左做匀加速直线运动 D．小物块B不受摩擦力 12.(2024·湖南郴州模拟)2024年2月初，湖南省多地出现冻雨天气，路面、桥面结冰导致行车过程刹车时不能及时停住的事故时有发生。小刚分析，直线行车时刹车将车轮抱死但不能短距离停车是因为车身较轻，摩擦力不大导致，若行车时车上多乘坐几个人，刹车时速度相同，轮胎及路面等其他条件相同的前提下，车轮抱死刹车直线滑行距离与空载时对比(　　) A.多坐乘客时，摩擦力大，刹车距离更短 B.空载时惯性小，刹车距离更短 C.空载和满载乘客时刹车距离相同 D.由于乘载的重量具体值未知，无法判断 13.(2025·河南开封模拟)农用无人机喷洒农药可以极大地提高农民的工作效率，为了防止无人机在作业中与障碍物发生碰撞，在某次测试中，无人机以标准起飞质量m＝44 kg起飞，以安全飞行速度v0＝8 m/s水平向着障碍物飞行，沿距雷达发现s＝10.5 m处的障碍物后，无人机立即调整推力方向，做匀减速直线运动，结果无人机悬停在距离障碍物l＝2.5 m处，飞行过程中可将无人机看成质点，重力加速度g取10 m/s2，忽略空气阻力，则无人机在匀减速直线运动过程中受到的推力大小为(　　) A.88 N B.176 N C.88 N D.176 N 14. (2025·广东汕头模拟)如图所示，球筒中静置着一个羽毛球。小明左手拿着球筒，右手迅速拍打筒的上端，使筒获得向下的初速度并与左手发生相对运动，最后羽毛球(视为质点)从筒口上端出来，已知球筒质量为M＝90 g(不含球的质量)，羽毛球质量为m＝5 g，球筒与手之间的滑动摩擦力为Ff1＝2.6 N，球与筒之间的滑动摩擦力为Ff2＝0.1 N，球头离筒的上端距离为d＝9 cm，重力加速度g取10 m/s2，空气阻力忽略不计，当球筒获得一个向下的初速度后(　　) A.静置时，羽毛球的摩擦力为0.1 N B.拍打球筒后瞬间，羽毛球受到向上的摩擦力 C.拍打球筒后瞬间，羽毛球的加速度为30 m/s2 D.仅拍打一次，羽毛球恰能出来，则筒的初速度为3 m/s 15. 如图甲所示，质量m＝1kg、初速度v0＝10m/s的物块，在一水平向左的恒力F作用下从O点沿粗糙的水平面向右运动，某时刻F突然反向，大小不变，整个过程中物块速度的平方随位置坐标变化的关系图像如图乙所示，g＝10m/s2.下列说法中正确的是（　　） A.0～5m内物块做匀减速运动 B.在t＝1s时刻，恒力F反向 C.恒力F大小为10N D.物块与水平面间的动摩擦因数为0.3 16.[2022湖南]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10m/s；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5m/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5m/s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5m/s D.当飞行器以5m/s的速率飞行时，其加速度大小可以达到3g 17 .[2024浙江杭州模拟]神舟十四号航天员乘组被称为“最忙乘组”，在空间站工作期间他们迎来了问天实验舱、梦天实验舱、天舟五号和神舟十五号.如图，神舟十四号飞船返回地球穿越大气层时对返回舱起主要减速作用的降落伞（主伞）面积达1200m2，质量为120kg，由96根坚韧的伞绳均匀连接返回舱悬挂点和降落伞边缘，降落伞边缘为圆形，半径为15m，设每一根伞绳长度为39m，返回舱（不含航天员）的质量为2670kg，舱内三个航天员的质量每人平均计70kg.设某一段过程，返回舱受到的空气阻力为返回舱总重力的0.05倍，降落伞中轴线保持竖直，返回舱以0.5m/s2的加速度竖直向下减速.此过程的重力加速度可以近似取g＝10m/s2.则下列分析正确的是（　　） A.在迎接神舟十五号的时候，神舟十四号处于完全失重状态，不受外力 B.题中减速阶段，伞绳对返回舱的合力大于返回舱（含航天员）的总重力 C.题中减速阶段，每根伞绳的拉力为325N D.题中减速阶段，降落伞受到的空气阻力为31500N 18.[2023浙江1月]如图所示，在考虑空气阻力的情况下，一小石子从O点抛出沿轨迹OPQ运动，其中P是最高点.若空气阻力大小与瞬时速度大小成正比，则小石子竖直方向分运动的加速度大小（　　） A.O点最大 B.P点最大 C.Q点最大 D.整个运动过程保持不变 19 ..(2024·福建福州模拟)滑块以一定的初速度沿倾角为θ、动摩擦因数为μ的粗糙斜面从底端上滑，到达最高点B后返回到底端，A点为途中的一点。利用频闪仪分别对上滑和下滑过程进行拍摄，频闪照片示意图分别如图甲、乙所示。若滑块与斜面间动摩擦因数处处相同，不计空气阻力。对比甲、乙两图，下列说法正确的是(　　) A.滑块上滑和返回过程的运动时间相等 B.滑块运动加速度大小之比为a甲∶a乙＝16∶9 C.滑块过A点时的速度大小之比为v甲∶v乙＝3∶4 D.μ＝tan θ 20 [2022浙江1月]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＝4m，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cos24°＝0.9，sin24°＝0.4，g＝10m/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2m/s，求水平滑轨的最短长度l2. 21 .[2023山东日照联考]2022年6月17日，我国第三艘航空母舰福建舰下水，福建舰上安装了电磁弹射器以缩短飞机的起飞距离.假设航空母舰的水平跑道总长l＝180m，电磁弹射区的长度l1＝80m，如图所示.一架质量m＝2.0×104kg的飞机，其喷气式发动机可为飞机提供恒定的推力，假设飞机在航母上受到的阻力恒为飞机重力的.若飞机可看成质量恒定的质点，经电磁弹射器弹射后可获得的速度为20m/s，从边沿离舰的起飞速度为40m/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，取重力加速度g＝10m/s2.求： （1）喷气式发动机可为飞机提供的推力大小； （2）电磁弹射器提供的恒定牵引力的大小. 22 .在某平直的铁路上，一列以90 m/s的速度行驶的高速列车某时刻开始关闭发动机，列车在阻力作用下做匀减速运动进站，经5 min后恰好停在该车站。在该车站停留一段时间，随后匀加速驶离该车站，加速运动8.1 km后速度恢复到90 m/s。列车总质量M＝8.0×105 kg，运动中所受阻力恒定。求: (1)列车做匀减速运动的加速度大小; (2)列车所受阻力大小; (3)列车驶离车站加速运动过程中牵引力的大小。 23.(2025·陕西宝鸡模拟)大功率火箭一般采取多级推进技术，以提高发射速度。某中学的物理兴趣小组同学制作了一个两级推进火箭模型进行试验。已知火箭质量为m，提供的推动力恒定且为F＝3mg，火箭先经过一级推动力推进时间t后，丢弃掉质量为的一级箭体，再由二级推动力继续推动剩余质量为的火箭，推动力仍为F＝3mg，火箭飞行时间t后结束推进。重力加速度恒定且为g，不考虑燃料消耗引起的质量变化，不计空气阻力，求: (1)火箭上升过程的最大速度; (2)火箭上升的最大高度。 24 (2025·辽宁沈阳模拟)如图所示为设计的一种高楼新型逃生通道，当楼房发生火灾时，人可以通过该通道滑到地面。通道的长度可以适当调节。若某次将通道调节后使其全长为28 m，通道入口搭建在距地面高16.8 m的窗口。在通道中，人双臂双腿并拢下滑时只受到底面的摩擦力，大小为重力的0.4倍，当速度过快时，张开双臂双腿增加了人与侧壁的摩擦，受到摩擦力为并拢时的两倍。若人在通道中刚开始双臂双腿并拢由静止加速下滑，之后某时刻张开双臂双腿减速直到离开通道，人的运动可视为直线，不计空气阻力，g＝10 m/s2，求: (1)人双臂双腿并拢下滑时的加速度大小; (2)为了确保安全，人滑到底端时的速度不能超过4 m/s，人在通道中下滑的最大速度和最短时间。 25 钢架雪车比赛的一段赛道如图所示，长12 m水平直道AB与长20 m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8 m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑，如图所示，到C点共用时5.0 s。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110 kg，sin 15°＝0.26，g＝10 m/s2，求雪车(包括运动员): (1)在直道AB上的加速度大小; (2)在C点的速度大小; (3)在斜道BC上运动时受到的阻力大小。 学科网（北京）股份有限公司 $ 2027高考物理一轮复习100考点精练 第三章 运动和力的关系 考点3.9 超重和失重、牛顿运动定律应用的两类问题 【考点精练】 1. (2025·江苏江阴模拟)在沿竖直方向运行的电梯中，把物体置于放在水平面的台秤上，台秤与力传感器相连，当电梯从静止开始加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动时，与传感器相连的电脑荧屏上显示出传感器的示数与时间的关系图像如图所示，g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　) A.18~20 s过程中，物体的重力先变小后变大 B.该物体的质量为5 kg C.电梯在超重时最大加速度大小约为16.67 m/s2 D.电梯在失重时最大加速度大小约为6.67 m/s2 答案　D 解析　18~20 s过程中，物体的重力保持不变，故A错误;匀速运动时，根据受力平衡可得F＝mg＝30 N，解得该物体的质量为m＝3 kg，故B错误;0~4 s内电梯处于超重状态，根据牛顿第二定律可得Fmax－mg＝mam，解得最大加速度大小为am＝ m/s2＝6.67 m/s2，故C错误;18~22 s内电梯处于失重状态，根据牛顿第二定律可得mg－Fmin＝mam'，解得最大加速度大小为am'＝ m/s2＝6.67 m/s2，故D正确。 2.(2025·八省联考云南卷，6)某同学站在水平放置于电梯内的电子秤上，电梯运行前电子秤的示数如图甲所示。电梯竖直上升过程中，某时刻电子秤的示数如图乙所示，则该时刻电梯(重力加速度g取10 m/s2)(　　) A.做减速运动，加速度大小为1.05 m/s2 B.做减速运动，加速度大小为0.50 m/s2 C.做加速运动，加速度大小为1.05 m/s2 D.做加速运动，加速度大小为0.50 m/s2 答案　D 解析　由题意可知，该同学处于超重状态，加速度方向向上，根据牛顿第二定律有F－mg＝ma，可得a＝ m/s2＝0.50 m/s2，则电梯向上加速运动，故D正确。 3. (2025·山东潍坊质检)智能手机安装适当的软件后，可随时测量手机的加速度大小。某同学手持这样一部手机，站在水平地面上，完成一次下蹲后又起立的运动，得到其加速度随时间的变化关系如图所示。设竖直向上为正方向，下列关于该同学的说法正确的是(　　) A.由a到c的过程中处于失重状态 B.c点时重心最低 C.e点时处于起立过程且速度最小 D.由e到f的过程中地面对其支持力小于重力 答案　AD 解析　由a到c的过程中加速度为负，即加速度向下，所以该同学处于失重状态，故A正确;c点时该同学的加速度为0，c点后该手机处于超重状态，说明c点时还未到最低点，故B错误;e点之前该同学为超重状态，之后为失重状态，所以e点时该同学处于起立过程且速度最大，故C错误;由e到f的过程该同学处于失重状态，地面对其支持力小于重力，故D正确。 4.[2024广东惠州第一次调研]近年来惠州市试点为老旧小区加装垂直电梯，如图（a）所示，取竖直向上方向为正方向，某人某次乘电梯时的速度随时间变化的图像如图（b）所示，以下说法正确的是（　C　） A.4s时电梯停止在某一层楼 B.1～3s，此人处于超重状态，重力变大 C.5～7s，此人处于失重状态，支持力小于重力 D.电梯先做匀加速直线运动，再做匀减速直线运动 答案 C 解析　 5. 图甲是某人站在接有力传感器的平板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图，图甲中的小黑点表示人的重心.图乙是平板所受压力随时间变化的图像，取重力加速度g＝10m/s2.根据图像分析可知（　　） A.人的重力可由b点读出，约为300N B.在由b到c的过程中，人先处于超重状态再处于失重状态 C.人在双脚离开平板的过程中，处于完全失重状态 D.人在b点对应时刻的加速度大于在c点对应时刻的加速度 答案 C 解析　由图乙可知，开始时人处于平衡状态，人对平板的压力约为900N，则人的重力也约为900N，A错误；在由b到c的过程中，人对平板的压力先小于重力后大于重力，故人先处于失重状态后处于超重状态，B错误；人双脚离开平板的过程中只受重力的作用，处于完全失重状态，C正确；人在b点对应时刻对平板的压力与重力的差值要小于在c点对应时刻对平板的压力与重力的差值，则人在b点对应时刻的加速度要小于在c点对应时刻的加速度，D错误. 6.[2024湖北黄冈统考]某同学用橡皮筋悬挂智能手机做如下实验：如图甲所示，将橡皮筋上端固定在铁架台上的O点，打开手机加速度传感器，同时从O点由静止释放手机，获得一段时间内手机在竖直方向的加速度随时间变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A.手机在0.5s时处于失重状态 B.手机在1.0s时处于超重状态 C.0.9s时橡皮筋恢复到原长 D.手机的速度最大值约为3m/s 答案 D 解析　根据题意，手机从O点由静止释放时，加速度为－10m/s2，对比以后的加速度，可知图像是以竖直向上为正方向，且释放手机时橡皮筋处于松弛状态.手机在0.5s时加速度方向向上，处于超重状态.手机在1.0s时加速度为负，方向向下，处于失重状态，故选项A、B错误；0.9s时，手机加速度为0，橡皮筋弹力与重力平衡，不为零，橡皮筋没有恢复到原长，故选项C错误；由图乙可知，手机先向下做匀加速直线运动，再做加速度减小的加速运动，当加速度为0时，速度达到最大，根据a－t图像与横轴围成的面积表示速度变化量可知，最大速度约为vmax＝×（0.25＋0.35）×10m/s＝3m/s，选项D正确. 7.[2024福建莆田二中阶段测试]女排运动员进行原地起跳拦网训练，某质量为60kg的运动员原地静止站立（不起跳）双手拦网高度为2.10m，在训练中，该运动员先下蹲使重心下降0.5m，然后起跳（从开始上升到脚刚离地的过程），最后脚离地上升到最高点时双手拦网高度为2.90m.若运动员起跳过程视为匀加速直线运动，忽略空气阻力影响，取g＝10m/s2.则（　　） A.运动员在起跳过程中处于失重状态 B.运动员起跳过程中的加速度大小为16m/s2 C.运动员从开始起跳到离地上升到最高点需要0.4s D.起跳过程中运动员对地面的压力为960N 答案 B 解析　运动员起跳过程中，向上做加速运动，具有向上的加速度，处于超重状态，选项A错误；运动员脚离地之后做竖直上抛运动，逆向思维，由v2＝2gh可得，脚离地时，运动员的速度为v＝m/s＝4m/s，由v2＝2ax可得，运动员起跳过程中的加速度大小为a＝＝m/s2＝16m/s2，选项B正确；根据题意，运动员起跳过程经过的时间为t1＝＝0.25s，运动员从离地到上升到最高点经过的时间为t2＝＝0.4s，则运动员从开始起跳到离地上升到最高点经过的时间为t＝t1＋t2＝0.65s，选项C错误；根据题意，由牛顿第二定律有FN－mg＝ma，解得FN＝1560N，由牛顿第三定律可知，起跳过程中运动员对地面的压力为F'N＝FN＝1560N，选项D错误. 8.如图所示，某同学抱着箱子做蹲起运动研究超重和失重现象，在箱内的顶部和底部均安装有压力传感器。两质量均为2 kg的物块用轻弹簧连接分别抵住传感器。当该同学抱着箱子静止时，箱子顶部的压力传感器示数F1＝10 N。重力加速度g取10 m/s2。不计空气阻力，则(　　) A.箱子静止时，底部压力传感器示数F2＝30 N B.当F1'＝5 N时，箱子处于失重状态，人可能抱着箱子下蹲 C.当F1″＝15 N时，箱子处于超重状态，人可能抱着箱子向上站起 D.若箱子保持竖直从高处自由释放，运动过程中两个压力传感器的示数均为30 N 答案　D 解析　当箱子静止时，对两物块和弹簧组成的系统受力分析可知2mg＋F1＝F2，得底部压力传感器示数F2＝50 N，对上面物块有mg＋F1＝F弹，得F弹＝30 N，故A错误;当F1'＝5 N时，对上面物块有mg＋F1'<F弹，所以加速度方向向上，箱子处于超重状态，故B错误;当F1″＝15 N时，mg＋F1″>F弹，加速度方向向下，箱子处于失重状态，故C错误;当箱子自由下落时处于完全失重状态，两个物块所受合力均为mg，弹簧长度没变，所以两个压力传感器的示数均为F弹＝30 N，故D正确。 9.[2020山东]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 解析　根据位移—时间图像的斜率表示速度可知，0～t1时间内，图像斜率增大， 速度v增大，加速度方向向下，由牛顿运动定律可知乘客处于失重状态，所受的支持 力FN＜mg，A错误；t1～t2时间内，图像斜率不变，速度v不变，加速度为零，乘客 所受的支持力FN＝mg，B错误；t2～t3时间内，图像斜率减小，速度v减小，加速度 方向向上，由牛顿运动定律可知乘客处于超重状态，所受的支持力FN＞mg，C错 误，D正确. 10.(2025·浙江省强基联盟联考)中国跳水队在巴黎奥运会包揽8金完美收官。质量为50 kg的跳水运动员，训练10 m跳台跳水。若将运动员看作质点，其跳水过程可简化为先自由落体10 m，入水后受恒定阻力做匀减速直线运动，减速2 m时速度恰为零，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是(　　) A.水中减速的运动员处于失重状态 B.水的阻力大小为2 500 N C.运动员整个运动过程的平均速度为5 m/s D.从入水到速度为零，运动员动能减少了1 250 J 答案　C 解析　水中减速的运动员加速度竖直向上，处于超重状态，故A错误；依题意，设运动员入水时的速度为v，则有v2=2gh，解得v=10 m/s，运动员水中减速过程，有v2=2ax，由牛顿第二定律可知Ff-mg=ma，联立解得Ff=3 000 N，故B错误；运动员空中运动时间为t1== s，运动员水中运动时间为t2== s，运动员整个运动过程的平均速度为==5 m/s，故C正确；从入水到速度为零，运动员动能变化量为ΔEk=0-mv2=-5 000 J，即运动员动能减少了5 000 J，故D错误。 11．（2026年4月辽宁沈阳三模）如图所示，平板小车沿水平面做直线运动，小车顶部用细线悬挂着质量为m小球A，细线偏离竖直方向θ角，小车底部斜面上放有一质量为m的物块B，斜面倾角θ角，小球A和物块B都相对小车静止，则平板小车运动过程中，下列说法正确的是（　　） A．小车水平运动的加速度大小为gsinθ B．小球A受到细线拉力大小为mgtanθ C．小车一定向左做匀加速直线运动 D．小物块B不受摩擦力 【答案】D 【解析】对小球A受力分析，根据牛顿第二定律，mgtanθ=ma，解得小车水平运动的加速度大小为a=gtanθ，A错误；对小球A，竖直方向，由平衡条件，Tcosθ=mg，解得受到细线拉力大小为T=，B错误；由题图可知，小球A受合力方向水平向左，小球A的加速度方向水平向左，则小车可能向左做匀加速直线运动，或向右做匀减速运动，C错误；假设小物块B不受摩擦力，则小物块B受到垂直斜面向上的支持力和竖直向下的重力，在竖直方向，由平衡条件，cosθ=mg，解得=，在水平方向，由牛顿第二定律，sinθ=ma’，解得a’=gtanθ=a，即假设成立，小物块B不受摩擦力，D正确。 12.(2024·湖南郴州模拟)2024年2月初，湖南省多地出现冻雨天气，路面、桥面结冰导致行车过程刹车时不能及时停住的事故时有发生。小刚分析，直线行车时刹车将车轮抱死但不能短距离停车是因为车身较轻，摩擦力不大导致，若行车时车上多乘坐几个人，刹车时速度相同，轮胎及路面等其他条件相同的前提下，车轮抱死刹车直线滑行距离与空载时对比(　　) A.多坐乘客时，摩擦力大，刹车距离更短 B.空载时惯性小，刹车距离更短 C.空载和满载乘客时刹车距离相同 D.由于乘载的重量具体值未知，无法判断 答案　C 解析　根据题意，由牛顿第二定律有μmg＝ma，由运动学公式有v2＝2ax，可得x＝，在v、μ一定的情况下x一定，与重量无关，故C正确。 13.(2025·河南开封模拟)农用无人机喷洒农药可以极大地提高农民的工作效率，为了防止无人机在作业中与障碍物发生碰撞，在某次测试中，无人机以标准起飞质量m＝44 kg起飞，以安全飞行速度v0＝8 m/s水平向着障碍物飞行，沿距雷达发现s＝10.5 m处的障碍物后，无人机立即调整推力方向，做匀减速直线运动，结果无人机悬停在距离障碍物l＝2.5 m处，飞行过程中可将无人机看成质点，重力加速度g取10 m/s2，忽略空气阻力，则无人机在匀减速直线运动过程中受到的推力大小为(　　) A.88 N B.176 N C.88 N D.176 N 答案　A 解析　无人机做匀变速直线运动，有0－＝2a(s－l)，解得无人机的加速度a＝－4 m/s2，对无人机进行受力分析，无人机受重力和推力，则推力大小F＝＝88 N，故A正确。 14. (2025·广东汕头模拟)如图所示，球筒中静置着一个羽毛球。小明左手拿着球筒，右手迅速拍打筒的上端，使筒获得向下的初速度并与左手发生相对运动，最后羽毛球(视为质点)从筒口上端出来，已知球筒质量为M＝90 g(不含球的质量)，羽毛球质量为m＝5 g，球筒与手之间的滑动摩擦力为Ff1＝2.6 N，球与筒之间的滑动摩擦力为Ff2＝0.1 N，球头离筒的上端距离为d＝9 cm，重力加速度g取10 m/s2，空气阻力忽略不计，当球筒获得一个向下的初速度后(　　) A.静置时，羽毛球的摩擦力为0.1 N B.拍打球筒后瞬间，羽毛球受到向上的摩擦力 C.拍打球筒后瞬间，羽毛球的加速度为30 m/s2 D.仅拍打一次，羽毛球恰能出来，则筒的初速度为3 m/s 答案　CD 解析　羽毛球静置时，根据平衡条件有Ff＝mg＝5×10－3×10 N＝0.05 N，故A错误;拍打球筒后瞬间，球筒相对于羽毛球向下运动，则羽毛球对球筒的摩擦力方向向上，根据牛顿第三定律可知，球筒对羽毛球的摩擦力方向向下，故B错误;拍打球筒后瞬间，对羽毛球由牛顿第二定律有mg＋Ff2＝ma1，解得a1＝30 m/s2，故C正确;仅拍打一次，羽毛球恰能出来，则羽毛球与球筒恰好达到共速，设球筒的加速度为a2，筒的初速度为v，对球筒由牛顿第二定律有Ff1＋Ff2－Mg＝Ma2，解得a2＝20 m/s2，球筒做匀减速运动，羽毛球做匀加速运动，有v－a2t＝a1t，vt－a2t2－a1t2＝d，代入数据解得v＝3 m/s，故D正确。 15. 如图甲所示，质量m＝1kg、初速度v0＝10m/s的物块，在一水平向左的恒力F作用下从O点沿粗糙的水平面向右运动，某时刻F突然反向，大小不变，整个过程中物块速度的平方随位置坐标变化的关系图像如图乙所示，g＝10m/s2.下列说法中正确的是（　　） A.0～5m内物块做匀减速运动 B.在t＝1s时刻，恒力F反向 C.恒力F大小为10N D.物块与水平面间的动摩擦因数为0.3 答案 ABD 解析　0～5m内，由－＝2a1x1，得＝2a1x1＋，由图乙知，2a1＝－20m/s2，则a1＝－10m/s2，物块做匀减速运动，A正确；由图乙知，物块的初速度v0＝10m/s，恒力F在5m处反向，在0～5m内物块运动的时间t＝＝1s，即在t＝1s时刻，恒力F反向，B正确；5～13m内，由＝2a2x2，得物块的加速度a2＝＝4m/s2，由牛顿第二定律得－F－μmg＝ma1，F－μmg＝ma2，联立两式解得F＝7N，μ＝0.3，D正确，C错误. 16.[2022湖南]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10m/s；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5m/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5m/s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5m/s D.当飞行器以5m/s的速率飞行时，其加速度大小可以达到3g 答案 BC 解析　当飞行器关闭发动机以速率v1＝10m/s匀速下落时，有Mg＝k，可得k＝0.01Mg N·s2·m－2，当飞行器以速率v2＝5m/s匀速向上运动时，有Mg＋k＝Fmax，联立解得Fmax＝1.25Mg，A错误；当飞行器以速率v2＝5m/s匀速水平飞行时，飞行器受重力、推力和空气阻力作用且处于平衡状态，由平衡条件有F2＝（Mg）2＋（k）2，解得F＝Mg，B正确；当飞行器以最大推力Fmax推动飞行器水平飞行时，由平衡条件有－（Mg）2＝（k）2，解得v3＝5m/s，C正确；当飞行器以最大推力向下，飞行器以5m/s的速率向上减速飞行时，其加速度向下达到最大值，由牛顿第二定律有Mg＋Fmax＋k＝Mamax，解得amax＝2.5g，D错误. 17 .[2024浙江杭州模拟]神舟十四号航天员乘组被称为“最忙乘组”，在空间站工作期间他们迎来了问天实验舱、梦天实验舱、天舟五号和神舟十五号.如图，神舟十四号飞船返回地球穿越大气层时对返回舱起主要减速作用的降落伞（主伞）面积达1200m2，质量为120kg，由96根坚韧的伞绳均匀连接返回舱悬挂点和降落伞边缘，降落伞边缘为圆形，半径为15m，设每一根伞绳长度为39m，返回舱（不含航天员）的质量为2670kg，舱内三个航天员的质量每人平均计70kg.设某一段过程，返回舱受到的空气阻力为返回舱总重力的0.05倍，降落伞中轴线保持竖直，返回舱以0.5m/s2的加速度竖直向下减速.此过程的重力加速度可以近似取g＝10m/s2.则下列分析正确的是（　C　） A.在迎接神舟十五号的时候，神舟十四号处于完全失重状态，不受外力 B.题中减速阶段，伞绳对返回舱的合力大于返回舱（含航天员）的总重力 C.题中减速阶段，每根伞绳的拉力为325N D.题中减速阶段，降落伞受到的空气阻力为31500N 答案 C 解析　在迎接神舟十五号的时候，神舟十四号在地球的万有引力作用下环绕地球 运动，所以神舟十四号处于完全失重状态，选项A错误；减速阶段，返回舱的总重 力(含航天员)为G 舱＝(M＋3m人)g＝(2 670＋3×70)×10 N＝28 800 N，根据牛顿第 二定律F绳合＋0.05(M＋3m人)g－(M＋3m人)g＝(M＋3m人)a，可得伞绳对返回舱的合 力F绳合＝28 800 N＝G 舱，故题中减速阶段，伞绳对返回舱的合力等于返回舱的总重 力，故选项B错误；设伞绳与竖直方向的夹角为θ，有 sin θ＝＝，对返回舱受力 分析有F绳合＝96×T cos θ，可得题中减速阶段，每根伞绳的拉力为T＝325 N，选项C 正确；题中减速阶段，对返回舱、航天员、降落伞整体受力分析有F空＋0.05(M＋ 3m人)g－(M＋3m人＋m伞)g＝(M＋3m人＋m伞)a，解得降落伞受到的空气阻力为F空＝ 30 060 N，选项D错误. 18.[2023浙江1月]如图所示，在考虑空气阻力的情况下，一小石子从O点抛出沿轨迹OPQ运动，其中P是最高点.若空气阻力大小与瞬时速度大小成正比，则小石子竖直方向分运动的加速度大小（　　） A.O点最大 B.P点最大 C.Q点最大 D.整个运动过程保持不变 【答案】A 解析　小石子抛出后由O到P的过程中，小石子在竖直方向上受重力和竖直向下的 阻力，则由牛顿第二定律得mg＋f＝ma，又空气阻力与瞬时速度大小成正比，小石 子向上运动的过程中，竖直分速度逐渐减小，竖直方向的阻力f逐渐减小，则小石子 的加速度逐渐减小.小石子由P到Q的过程中，小石子在竖直方向上受重力和竖直向 上的阻力，由牛顿第二定律得mg－f＝ma，小石子的竖直分速度逐渐增大，竖直方 向的阻力f逐渐增大，加速度逐渐减小.由以上分析可知，石子在O点竖直方向分运动 的加速度最大，A正确，BCD错误. 19 ..(2024·福建福州模拟)滑块以一定的初速度沿倾角为θ、动摩擦因数为μ的粗糙斜面从底端上滑，到达最高点B后返回到底端，A点为途中的一点。利用频闪仪分别对上滑和下滑过程进行拍摄，频闪照片示意图分别如图甲、乙所示。若滑块与斜面间动摩擦因数处处相同，不计空气阻力。对比甲、乙两图，下列说法正确的是(　　) A.滑块上滑和返回过程的运动时间相等 B.滑块运动加速度大小之比为a甲∶a乙＝16∶9 C.滑块过A点时的速度大小之比为v甲∶v乙＝3∶4 D.μ＝tan θ 答案　B 解析　根据牛顿第二定律可知，上滑过程和下滑过程分别满足mgsin θ＋Ff＝ma甲，mgsin θ－Ff＝ma乙，设频闪时间间隔为T，图甲表示上滑过程，时间间隔为3T，图乙表示下滑过程，时间间隔为4T，即滑块上滑和返回过程的运动时间不相等，故A错误;把上滑过程逆向看成初速度为零的匀加速直线运动，由x＝at2可知，加速度大小之比a甲∶a乙＝∶＝16∶9，故B正确;利用逆向思维，滑块在A、B两点间运动时，根据位移公式有xAB＝a甲t甲'2＝a乙t乙'2，则t甲'∶t乙'＝∶＝3∶4，即图甲与图乙中滑块在A、B两点间运动时间之比为3∶4，由v＝at知v甲∶v乙＝4∶3，故C错误;根据加速度比有(gsin θ＋μgcos θ)∶(gsin θ－μgcos θ)＝16∶9，解得μ＝tan θ，故D错误。 20 [2022浙江1月]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＝4m，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cos24°＝0.9，sin24°＝0.4，g＝10m/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2m/s，求水平滑轨的最短长度l2. 答案　（1）2m/s2　（2）4m/s　（3）2.7m 解析　（1）由牛顿第二定律可得mgsin24°－μmgcos24°＝ma1 解得a1＝2m/s2 （2）货物在倾斜滑轨上做匀加速直线运动，由运动学公式可得v2＝2a1l1 解得v＝4m/s （3）货物在水平滑轨上做匀减速直线运动，由运动学公式可得－v2＝2a2l2 又a2＝－μg 解得l2＝2.7m. 21 .[2023山东日照联考]2022年6月17日，我国第三艘航空母舰福建舰下水，福建舰上安装了电磁弹射器以缩短飞机的起飞距离.假设航空母舰的水平跑道总长l＝180m，电磁弹射区的长度l1＝80m，如图所示.一架质量m＝2.0×104kg的飞机，其喷气式发动机可为飞机提供恒定的推力，假设飞机在航母上受到的阻力恒为飞机重力的.若飞机可看成质量恒定的质点，经电磁弹射器弹射后可获得的速度为20m/s，从边沿离舰的起飞速度为40m/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，取重力加速度g＝10m/s2.求： （1）喷气式发动机可为飞机提供的推力大小； （2）电磁弹射器提供的恒定牵引力的大小. 答案　（1）1.3×105N　（2）2.0×104N 解析　（1）根据运动学公式，有v2－＝2a1（l－l1） 解得a1＝4m/s2 根据牛顿第二定律，飞机离开电磁弹射区后有F推－mg＝ma1 解得F推＝1.3×105N （2）根据运动学公式，有＝2a2l1 解得飞机在电磁弹射区运动的加速度 a2＝5m/s2 根据牛顿第二定律有F牵＋F推－mg＝ma2 代入数据解得F牵＝2.0×104N. 一题多解　（1）对飞机离开弹射区后由动能定理有 （F推－mg）（l－l1）＝mv2－m 代入数据解得F推＝1.3×105N （2）对飞机在弹射区由动能定理有（F牵＋F推－mg）＝m 代入数据解得F牵＝2.0×104N. 22 .在某平直的铁路上，一列以90 m/s的速度行驶的高速列车某时刻开始关闭发动机，列车在阻力作用下做匀减速运动进站，经5 min后恰好停在该车站。在该车站停留一段时间，随后匀加速驶离该车站，加速运动8.1 km后速度恢复到90 m/s。列车总质量M＝8.0×105 kg，运动中所受阻力恒定。求: (1)列车做匀减速运动的加速度大小; (2)列车所受阻力大小; (3)列车驶离车站加速运动过程中牵引力的大小。 答案　(1)0.3 m/s2　(2)2.4×105 N　(3)6.4×105 N 解析　(1)列车做匀减速运动的加速度大小a1＝＝0.3 m/s2。 (2)根据牛顿第二定律得Ff＝Ma1＝2.4×105 N。 (3)匀加速运动过程有v2＝2a2x2 根据牛顿第二定律有F－Ff＝Ma2 联立解得F＝6.4×105 N。 23.(2025·陕西宝鸡模拟)大功率火箭一般采取多级推进技术，以提高发射速度。某中学的物理兴趣小组同学制作了一个两级推进火箭模型进行试验。已知火箭质量为m，提供的推动力恒定且为F＝3mg，火箭先经过一级推动力推进时间t后，丢弃掉质量为的一级箭体，再由二级推动力继续推动剩余质量为的火箭，推动力仍为F＝3mg，火箭飞行时间t后结束推进。重力加速度恒定且为g，不考虑燃料消耗引起的质量变化，不计空气阻力，求: (1)火箭上升过程的最大速度; (2)火箭上升的最大高度。 答案　(1)7gt　(2)30gt2 解析　(1)设一级推动火箭时间t内的加速度为a1，末速度为v1，二级推动火箭时间t内的加速度为a2，末速度为v2， 由牛顿第二定律可得a1＝＝2g， 则v1＝a1t＝2gt a2＝＝5g 所以火箭上升的最大速度为v2＝v1＋a2t＝7gt。 (2)设一级推动时间t内火箭上升的高度为h1，二级推动时间t内火箭上升的高度为h2，结束推动后火箭继续上升高度为h3，由匀变速直线运动规律可得 h1＝t＝gt2，h2＝t＝gt2 失去推力后，火箭向上做匀减速运动，加速度大小为g，末速度为0， 所以有＝2gh3 可得h3＝gt2 所以火箭上升的最大高度为h＝h1＋h2＋h3＝30gt2。 24 (2025·辽宁沈阳模拟)如图所示为设计的一种高楼新型逃生通道，当楼房发生火灾时，人可以通过该通道滑到地面。通道的长度可以适当调节。若某次将通道调节后使其全长为28 m，通道入口搭建在距地面高16.8 m的窗口。在通道中，人双臂双腿并拢下滑时只受到底面的摩擦力，大小为重力的0.4倍，当速度过快时，张开双臂双腿增加了人与侧壁的摩擦，受到摩擦力为并拢时的两倍。若人在通道中刚开始双臂双腿并拢由静止加速下滑，之后某时刻张开双臂双腿减速直到离开通道，人的运动可视为直线，不计空气阻力，g＝10 m/s2，求: (1)人双臂双腿并拢下滑时的加速度大小; (2)为了确保安全，人滑到底端时的速度不能超过4 m/s，人在通道中下滑的最大速度和最短时间。 答案　(1)2 m/s2　(2)8 m/s　6 s 解析　(1)当双臂双腿并拢加速下滑时，设加速度大小为a1，根据几何关系有 sin θ＝＝0.6 根据牛顿第二定律有mgsin θ－0.4mg＝ma1 解得a1＝2 m/s2。 (2)当张开双臂双腿减速下滑时，设加速度大小为a2，根据牛顿第二定律有 2×0.4mg－mgsin θ＝ma2 解得a2＝2 m/s2 设人的最大速度为vm，人滑到低端的速度为v，则有 ＝l，t＝ 代入数值联立解得vm＝8 m/s，t＝6 s。 25 钢架雪车比赛的一段赛道如图所示，长12 m水平直道AB与长20 m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8 m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑，如图所示，到C点共用时5.0 s。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110 kg，sin 15°＝0.26，g＝10 m/s2，求雪车(包括运动员): (1)在直道AB上的加速度大小; (2)在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) m/s2　(2)12 m/s　(3)66 N 解析　(1)设雪车从A→B的加速度大小为a1，运动时间为t1，根据匀变速直线运动的规律有 ＝2a1lAB，vB＝a1t1 解得a1＝ m/s2，t1＝3 s。 (2)由题知雪车从A→C全程的运动时间t0＝5 s 设雪车从B→C的加速度大小为a2、运动时间为t2，故t2＝t0－t1， 根据匀变速直线运动的规律有 lBC＝vBt2＋a2 vC＝vB＋a2t2 代入数据解得a2＝2 m/s2，vC＝12 m/s。 (3)设雪车在BC上运动时受到的阻力大小为f， 根据牛顿第二定律有mgsin 15°－f＝ma2 代入数据解得f＝66 N。 学科网（北京）股份有限公司 $