第3单元 03 专题四 牛顿第二定律的综合应用（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** 聚焦牛顿第二定律综合应用，通过11道梯度题构建"模型→图像→实际情境"三维训练体系，强化运动与相互作用观念及科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础应用|3题|竖直上抛阻力、摩擦力临界、连接体牵引力|从单一物体到多体系统，逐步深化受力分析| |综合模型|4题|滑轮系统、叠放体、弹簧托盘、斜面拉力|融合超失重、相对运动等复杂情境，构建物理模型| |图像分析|3题|v-x图像、a-m图像、x-t图像|通过图像信息逆向推导运动规律，培养科学思维| |高考真题|1题|2024全国甲卷改编题|对接高考命题趋势，强化实际问题解决能力|

专题四　牛顿第二定律的综合应用 1.C　[解析] 设阻力大小为Ff,上升过程有mg+Ff=ma1,下降过程有mg-Ff=ma2,由h=a1=a2,结合题意知a1∶a2=4∶1,解得Ff=mg,故选C. 2.B　[解析] 书放在水平桌面上,若书相对于桌面不滑动,则最大静摩擦力提供加速度有Ffm=μmg=mam,解得am=μg=4 m/s2,书相对高铁静止,故若书不动,高铁的最大加速度为4 m/s2,故选B. 3.C　[解析] 设每一节车厢的质量为m,每节车厢受到的摩擦力和空气阻力的合力为Ff,对除第1、2节车厢之外的后面38节车厢进行分析,有F-38Ff=38ma;同理,对最后两节车厢(即第39、40节车厢)进行分析有F'-2Ff=2ma,联立解得F'=F,即倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为,故选C. 4.C　[解析] 对甲图中P、Q整体受力分析有Mg=a1,甲图中绳子的拉力F1=ma1=,对乙图中P、Q整体受力分析有Mg-mg=a2,对乙图中P受力分析有F2-mg=ma2,解得F2=,联立得F1=F2,C正确. 5.B　[解析] 根据题意,由图乙可知v=kx,由牛顿第二定律有F=ma,又有a==k=kv,整理可得F=kmv,可知F与v成正比,A错误,B正确;F与v成正比,则木块做加速度增大的加速运动,则v⁃t图像的斜率应随着速度增大而增大,故C、D错误. 6.D　[解析] 设P的质量为M,P与桌面间的滑动摩擦力为Ff,绳的拉力为FT,以P为研究对象,根据牛顿第二定律可得FT-Ff=Ma,以盘和盘中砝码为研究对象,根据牛顿第二定律可得mg-FT=ma,联立可得a==,可知当砝码的重力大于Ff时,才有一定的加速度,当m趋于无穷大时,加速度趋近于g,故D正确. 7.CD　[解析] A、B刚开始相对滑动时,有F-×3mg=3ma,F-2μmg=2ma,解得F=3μmg,a=μg,即当F>3μmg时,A、B开始相对滑动,A错误,C正确;当F=μmg时,二者没有相对滑动,对A、B整体有F-×3mg=3ma,解得a=μg,B错误;当A与B相对滑动时,B的加速度最大,最大为μg,D正确. 8.D　[解析] 根据图乙可得FA=6-2t,在0~3 s内FB=2+2t,当二者之间的相互作用力恰好为零时分离,此时的加速度相等,则有=,即=,解得t=2 s,B错误;t=0.5 s时,A、B没有分离,看成一个整体,则有FA+FB=a,解得a=2 m/s2,隔离A,有FA-F'=mAa,解得F'=3 N,A错误;A、B分离前的加速度大小为a=2 m/s2,分离时,它们的位移大小为x=at2=×2×22 m=4 m,A、B分离时的速度大小为v=at=4 m/s,C错误,D正确. 9.D　[解析] 物块和托盘分离时,F最大,对物块,根据牛顿第二定律有Fmax-Mg=Ma,代入数据解得a=6 m/s2,故A错误;施加F前,对物块和托盘整体分析,根据平衡条件可知kx0=(m+M)g,施加F瞬间,F最小,根据牛顿第二定律有Fmin+kx0-(m+M)g=(m+M)a,解得Fmin=72 N,故B错误;物块和托盘分离时,设弹簧的压缩量为x1,对托盘,根据牛顿第二定律有kx1-mg=ma,根据位移—时间关系可得x0-x1=at2,联立解得t=0.2 s,故C错误;根据运动学规律有v=at=1.2 m/s,故D正确. 10.(1)2 m/s2　(2)0.5　(3) N [解析] (1)根据L=v0t+at2 代入数据解得a=2 m/s2 (2)根据牛顿第二定律有 F-mgsin θ-μmgcos θ=ma 代入数据解得μ=0.5 (3)设F与斜面夹角为α,平行斜面方向有 Fcos α-mgsin θ-μFN=ma 垂直斜面方向有 FN+Fsin α=mgcos θ 联立解得 F= = 当sin (φ+α)=1时,F有最小值Fmin 代入数据解得Fmin= N 11.AD　[解析] 位置x与时间t的图像的斜率表示速度,甲、乙两个物块的x⁃t曲线均为抛物线,则甲做匀加速运动,乙做匀减速运动,在t0时间内甲、乙的位移为x甲=t0=3x0、x乙=t0=x0,可得t0时刻甲的速度为v=2v0,B错误;甲的加速度大小为a1=,乙的加速度大小为a2=,对甲由牛顿第二定律有mgsin θ-μ1mgcos θ=ma1,同理对乙有μ2mgcos θ-mgsin θ=ma2,联立可得μ1+μ2=2tan θ,A正确;设斜面的质量为M,取水平向左为正方向,由系统牛顿第二定律可得Ff=ma1cos θ-ma2cos θ=0,则t=t0之前,地面和斜面之间摩擦力为零,C错误;t=t0之后,乙保持静止,甲继续沿斜面向下加速,由系统牛顿第二定律可得Ff=ma1cos θ,即地面对斜面的摩擦力向左,D正确. 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题四　牛顿第二定律的综合应用 (限时40分钟) 　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.[2026·安徽九师联盟开学考] 将一个质量为m的球竖直向上抛出,球上升的高度h与球运动的时间t的关系如图所示,其中t2=3t1,球运动过程中受到的阻力大小恒定,重力加速度为g,则球受到的阻力大小等于 (　) A.mg B.mg C.mg D.mg 2.高铁车厢里的水平桌面上放置一本书,书与桌面间的动摩擦因数为0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2.若书不滑动,则高铁的最大加速度不超过 (　) A.2.0 m/s2 B.4.0 m/s2 C.6.0 m/s2 D.8.0 m/s2 3.中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”,为国际抗疫贡献了中国力量.某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成,在车头牵引下,列车沿平直轨道匀加速行驶时,第2节对第3节车厢的牵引力为F.若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等,则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为 (　) A.F B. C. D. 4.如图所示,用不可伸长的轻绳连接物块P、Q跨过轻质定滑轮,P的质量为m、Q的质量为M,m < M,不计一切摩擦.现将P、Q释放,在物块P到达定滑轮前,甲图轻绳上的拉力为F1,乙图轻绳上的拉力为F2,下列关于F1、F2大小关系正确的是 (　) A.F1=F2 B.F1=2F2 C.F1=F2 D.F1=F2 5.[2025·湖南长沙一模] 如图甲所示,小木块在水平外力F的作用下由静止开始沿光滑水平面运动,运动过程中木块的速度v随位移x变化的图像如图乙所示.下列外力F随速度v、速度v随时间t变化的图像中可能正确的是 (　) A B C D 6.[2024·全国甲卷] 如图所示,一轻绳跨过光滑定滑轮,绳的一端系物块P,P置于水平桌面上,与桌面间存在摩擦;绳的另一端悬挂一轻盘(质量可忽略),盘中放置砝码.改变盘中砝码总质量m,并测量P的加速度大小a,得到a⁃m图像.重力加速度大小为g.在下列a⁃m图像中,可能正确的是 (　) A B C D 7.(多选)如图所示,A、B两物块的质量分别为2m和m,静止叠放在水平地面上.A、B间的动摩擦因数为μ,B与地面间的动摩擦因数为.最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g.现对A施加一水平拉力F,则 (　) A.当F>2μmg时,A、B开始相对滑动 B.当F=μmg时,A的加速度大小为μg C.当F=3μmg时,A的加速度大小为μg D.无论F为何值,B的加速度不会超过μg 8.[2025·山东菏泽一模] 如图甲所示,A、B两个物体相互接触,但并不粘合,放置在光滑水平面上.已知 mA=1 kg,mB=3 kg.从t=0开始, 推力FA和拉力FB分别作用于A、B上, FA和FB随时间的变化规律如图乙所示.则 (　) A.t=0.5 s时, A、B间的弹力大小为2 N B.t=1 s时, A、B分离 C.分离时,它们的位移大小为4.5 m D.A、B分离时的速度大小为4 m/s 9.[2026·湖南长沙一中月考] 如图所示,质量为m=1.5 kg的托盘放在竖直放置的轻质弹簧上方,质量为M=10.5 kg的物块放在托盘里处于静止状态,已知弹簧劲度系数k=800 N/m.现对物块施加一向上的力F,使它向上做匀加速直线运动,已知F的最大值为168 N.重力加速度g取10 m/s2.则下列说法正确的是 (　) A.物块的加速度大小为16 m/s2 B.F的最小值为65 N C.从开始运动,物块和托盘经0.3 s分离 D.物块和托盘分离时速度大小为1.2 m/s 10.如图甲所示,一个质量为m=0.5 kg的小物块(可看成质点),以v0=2 m/s的初速度在平行于斜面向上的拉力F=6 N作用下沿斜面向上做匀加速运动,经t=2 s的时间物块由A点运动到B点,A、B之间的距离L=8 m,已知斜面倾角为θ=37°,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8. (1)求物块加速度a的大小; (2)求物块与斜面之间的动摩擦因数μ; (3)若拉力F的大小和方向可调节,如图乙所示,为保持原加速度不变,F的最小值是多少. 11.(多选)[2025·黑吉辽内蒙古卷] 如图1,倾角为θ的足够长斜面放置在粗糙水平面上.质量相等的小物块甲、 乙同时以初速度v0沿斜面下滑,甲、乙与斜面的动摩擦因数分别为μ1、μ2,整个过程中斜面相对地面静止.甲和乙的位置x与时间t的关系曲线如图2所示,两条曲线均为抛物线,乙的x⁃t曲线在t=t0时切线斜率为0,则 (　) A.μ1+μ2=2tan θ B.t=t0时,甲的速度大小为3v0 C.t=t0之前,地面对斜面的摩擦力方向向左 D.t=t0之后,地面对斜面的摩擦力方向向左 学科网（北京）股份有限公司 $