第3单元 02 第8讲 牛顿第二定律的基本应用（word练习）-【高考快车道】2027年高考物理大一轮总复习课时作业（基础版）

**基本信息** 聚焦牛顿第二定律的实际应用，通过生活与科技情境题，强化受力分析与运动状态关联的科学推理，培养运动和相互作用观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础应用|1,2,4题|结合电梯、反推火箭等场景，考查超重失重及匀变速运动|从受力分析到F=ma的直接应用，建立力与加速度关系| |瞬时问题|6,7题|弹簧与绳模型，撤力瞬间加速度分析|区分弹性与非弹性形变的力变化特性，深化瞬时性理解| |多过程问题|5,9,10题|蹦极、火箭助推器、潜艇掉深等多阶段运动|整合运动学公式与牛顿定律，构建多过程物理模型|

第8讲　牛顿第二定律的基本应用 1.D　[解析] 根据牛顿第二定律有F-mg=ma,可得a= m/s2=0.50 m/s2,电梯向上加速运动,故选D. 2.D　[解析] 返回舱做匀减速运动的加速度大小为a== m/s2=25 m/s2,方向竖直向上,根据牛顿第二定律有F-mg=ma,解得F=m(g+a)=3.2×103×(10+25) N=1.12×105 N,故选D. 3.B　[解析] 门板先在向右的外力作用下做匀加速直线运动,撤去外力后做匀减速直线运动,若外力比较大,加速时间很短,位移很小,可以忽略不计,此时门板的运动时间最短,撤去外力后根据牛顿第二定律有μmg=ma,设撤去外力后门板运动时间为t,运动的距离为=at2,可得门板的最短运动时间趋近于t=,B正确. 4.C　[解析] 设车轮与路面间的动摩擦因数为μ,则无人驾驶汽车刹车过程的加速度大小为a==μg,根据题意有x=v0t0+=96 m,其中v0=30 m/s,t0=0.2 s,联立解得μ=0.5,故选C. 5.C　[解析] 在Pa段绳还没有被拉长,人做自由落体运动,所以处于完全失重状态,在ab段绳的拉力小于人的重力,人受到的合力向下,有向下的加速度,处于失重状态,在bc段绳的拉力大于人的重力,人受到的合力向上,有向上的加速度,处于超重状态,故A、B错误,C正确;在c点,人的速度为零,绳的形变量最大,绳的拉力最大,人受到的合力向上,有向上的加速度,故D错误. 6.A　[解析] 对P、Q及弹簧整体分析可知,两滑块匀速运动时整体处于平衡状态,可知拉力F的大小为F=μ(m+2m)g=3μmg,A正确;撤去拉力F前,对Q受力分析可知弹簧弹力大小为F弹=μmg,B错误;撤去拉力F瞬间,弹簧弹力不变,则滑块Q受力仍平衡,可知Q的加速度大小为零,C错误;撤去拉力F瞬间,对滑块P由牛顿第二定律有F弹+μ·2mg=2ma,可得加速度大小为a=μg,D错误. 7.A　[解析] 剪断A、B之间的细线,小球A向下摆动,加速度大小为aA=gcos 37°=;剪断细线前,对小球B根据受力平衡有kxsin 53°=mg、kxcos 53°=FTAB,剪断A、B之间的细线瞬间,弹簧弹力大小不变,小球B向右加速,加速度大小为aB===,所以剪断小球A、B之间的细线瞬间,小球A与B的加速度大小之比aA∶aB=∶=16∶15,故选A. 8.B　[解析] t1~t3时间内,Ff向下,先增大后减小,可知此时速度方向向上,先增大后减小,故实验舱先处于弹射过程后竖直向上做减速运动,故A错误;t2~t3时间内,Ff向下在减小,可知此时速度方向向上,速度在减小,根据牛顿第二定律有mg+Ff=ma,即a=+g,故加速度在减小,故B正确;t3~t5时间内,Ff向上,先增大后减小,可知此时速度方向向下,先增大后减小,先向下加速后向下减速,加速度方向先向下后向上,先失重后超重,故C错误;根据前面分析可知t3时刻速度方向改变,从向上变成向下运动,故t3时刻到达最高点,故D错误. 9.(1)90 km　(2)1200 m/s　250 s [解析] (1)助推器脱落后,受到阻力为Ff=mg,上升过程中,由牛顿第二定律有mg+Ff=ma1 代入数据解得a1=12 m/s2 方向竖直向下,则助推器向上做匀减速直线运动,继续上升的高度为 h2==6×104 m=60 km 所以助推器能上升到距离地面的最大高度为h=h1+h2=90 km (2)助推器从最高点开始下落的过程中,由牛顿第二定律得 mg-Ff=ma2 代入数据解得a2=8 m/s2 落回地面的速度大小为 v==1200 m/s 助推器从脱离到最高点所用时间为t1==100 s 从最高点到落地点所用时间为 t2==150 s 所以助推器从脱离到落地经历的时间为t=t1+t2=250 s 10.(1)12 m/s　(2)1.2×106 kg (3)7.7×106 N·s,方向竖直向上 [解析] (1)设潜艇刚“掉深”时的加速度大小为a1,对潜艇,由牛顿第二定律得 mg-F-Ff=ma1 代入数据解得a1=0.8 m/s2 15 s末的速度为v=a1t1=12 m/s (2)“掉深”15 s时,潜艇下落的高度h1=t1=90 m 潜艇减速下落的高度h2=h-h1=138 m-90 m=48 m 在减速阶段h2= 解得a2=1.5 m/s2 设潜艇减重后的质量为m1,潜艇减重后以大小为1.5 m/s2、方向向上的加速度匀减速下沉过程中,由牛顿第二定律得 F+Ff-m1g=m1a2 代入数据解得m1=4.8×106 kg “掉深”过程中排出水的质量m'=m-m1=1.2×106 kg (3)向下减速所需时间t2==8 s 设上浮过程潜艇的加速度大小为a3,由牛顿第二定律得 F-Ff-m1g=m1a3 解得a3=1 m/s2 在上浮过程中,根据位移—时间公式可得h=a3 解得t3=2 s≈16.62 s 潜艇下降过程阻力的冲量I1=Fft1+Fft2 方向竖直向上 潜艇上升过程中阻力的冲量I2=Fft3 方向竖直向下 全程阻力的冲量I=I1-I2≈7.7×106 N·s 方向竖直向上 学科网（北京）股份有限公司 $ 第8讲　牛顿第二定律的基本应用 (限时40分钟) 　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.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 2.[2025·辽宁省重点中学协作校二模] 2024年11月4日,神舟十八号载人飞船返回舱在内蒙古东风着陆场成功着陆.若返回舱距离地面1.2 m时,返回舱的速度为8 m/s,此时返回舱底部的4台反推火箭点火工作,使返回舱触地前瞬间速度降至2 m/s,实现软着陆.若该过程飞船始终竖直向下做匀减速运动,返回舱的质量变化和受到的空气阻力均忽略不计.若返回舱的总质量为3.2×103 kg,g取10 m/s2,则4台反推火箭点火工作时提供的推力大小为 (　) A.3×104 N B.7.5×104 N C.1.05×105 N D.1.12×105 N 3.[2025·湖北卷] 一个宽为L的双轨推拉门由两扇宽为的门板组成,门处于关闭状态,其俯视图如图甲所示.某同学用与门板平行的水平恒定拉力作用在一门板上,一段时间后撤去拉力,该门板完全运动到另一边,且恰好不与门框发生碰撞,其俯视图如图乙所示.门板在运动过程中受到的阻力与其重力大小之比为μ,重力加速度大小为g.若要门板的整个运动过程用时尽量短,则所用时间趋近于 (　) A. B. C. D.2 4.无人驾驶汽车从发现紧急情况到开始刹车的时间为反应时间.已知某无人驾驶汽车的反应时间为0.2 s,该无人驾驶汽车以30 m/s的速度在干燥路面从发现紧急情况到刹车停下来要运动96 m,则车轮与路面间的动摩擦因数为(g取10 m/s2) (　) A.0.05 B.0.468 C.0.5 D.0.6 5.“蹦极”是一项非常刺激的体育运动.某人身系弹性绳自高空P点自由下落,图中a点是弹性绳的原长位置,c是人所到达的最低点,b是人静止悬吊时的平衡位置,空气阻力不计, 则人从P点落下到最低点c的过程中 (　) A.人从a点开始做减速运动,一直处于失重状态 B.在ab段绳的拉力小于人的重力,人处于超重状态 C.在bc段绳的拉力大于人的重力,人处于超重状态 D.在c点,人的速度为零,加速度也为零 6.[2025·四川攀枝花二模] 如图所示,质量为m的滑块Q与质量为2m的滑块P置于水平地面上,二者用一轻弹簧水平连接,两滑块与桌面间的动摩擦因数均为μ.重力加速度为g,用水平向右的拉力F拉滑块P,使两滑块均做匀速直线运动.某时刻突然撤去该拉力F,则下列说法正确的是 (　) A.拉力F的大小为3μmg B.撤去拉力F前,弹簧弹力大小为2μmg C.撤去拉力F瞬间,滑块Q的加速度大小为μg D.撤去拉力F瞬间,滑块P的加速度大小为3μg 7.[2025·辽宁名校联盟模拟] 如图所示,两个小球A、B悬挂在水平天花板下,并处于静止状态,其中小球A和悬挂点C之间的细线与天花板的夹角为37°,小球B和悬挂点D之间的轻弹簧与天花板之间的夹角为53°,小球A、B之间的细线水平.已知sin 37°=0.6,sin 53°=0.8,则剪断小球A、B之间的细线瞬间,小球A与B的加速度大小之比为 (　) A.16∶15 B.15∶16 C.3∶4 D.4∶3 8.[2025·北京卷] 模拟失重环境的实验舱,通过电磁弹射从地面由静止开始加速后竖直向上射出,上升到最高点后回落,再通过电磁制动使其停在地面.实验舱运动过程中,受到的空气阻力Ff的大小随速率增大而增大,Ff随时间t的变化情况如图所示(向上为正).下列说法正确的是 (　) A.从t1到t3,实验舱处于电磁弹射过程 B.从t2到t3,实验舱加速度减小 C.从t3到t5,实验舱内物体处于失重状态 D.t4时刻,实验舱达到最高点 9.在发射火箭过程中,首先由火箭助推器提供推力,使火箭上升到h1=30 km高空时,速度达到v0=1.2 km/s,助推器脱落,经过一段时间落回地面.已知助推器脱落后的运动过程中,受到的阻力大小恒为助推器重力的,g取10 m/s2.求: (1)助推器能上升到距离地面的最大高度; (2)助推器落回地面的速度大小和助推器从脱离到落地经历的时间. 10.[2025·山东日照质检] 潜艇从高密度海水区域驶入低密度海水区域时,浮力顿减,潜艇如同“汽车掉下悬崖”,称之为“掉深”,曾有一些潜艇因此沉没.总质量为6.0×106 kg的某潜艇,在高密度海水区域距海平面200 m、距海底138 m处沿水平方向缓慢潜航,如图所示.当该潜艇驶入低密度海水区域A点时,浮力突然降为5.4×107 N,15 s后,迅速对潜艇减重(排水),结果潜艇刚好零速度“坐底”并安全上浮,避免了一起严重事故.已知在整个运动过程中,潜艇所受阻力大小恒为1.2×106 N,潜艇减重的时间忽略不计,海底平坦,重力加速度g取10 m/s2,≈8.31,求: (1)潜艇“掉深”15 s时的速度; (2)潜艇减重排出水的质量; (3)潜艇从A点开始“掉深”到返回A点过程中阻力的冲量(结果取2位有效数字). 学科网（北京）股份有限公司 $