第三单元 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（通用版）

**基本信息** 聚焦牛顿第二定律在超重失重、连接体、斜面等场景的应用，通过多样化题型构建“受力分析-运动关联-瞬时状态”的逻辑链条，强化科学思维与物理观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |超重失重|3题（电梯称重、台秤图像）|结合实际情境辨析视重与重力，通过v-t图像分析加速度方向|重力概念→牛顿第二定律→超重失重条件推导| |连接体瞬时问题|3题（绳/弹簧剪断瞬间）|对比绳与弹簧弹力特性，计算瞬时加速度|弹力性质→受力平衡→F=ma瞬时应用| |斜面与曲线运动|2题（斜面下滑、圆环滑杆）|斜面模型受力分析，圆内杆轨道运动时间比较|力的分解→加速度计算→运动学公式应用| |综合应用|3题（无人机、潜艇）|结合运动学公式解决实际运动问题，考查多过程分析|受力分析→运动过程拆解→牛顿定律与运动学综合|

第8讲　牛顿第二定律的基本应用 (限时40分钟) 　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.[2025·内蒙古包头模拟] 如图所示为一位同学在电梯中称重时的真实数据,g取10 m/s2,根据图中的数据,下列说法错误的是 (　) A.该同学受到的重力为66 N B.该同学到达5楼时,电梯处于匀速运动状态 C.该电梯减速下降时的加速度大小约为0.61 m/s2 D.该电梯加速上升时的加速度大小约为0.61 m/s2 2.[2025·河北保定模拟] 工人师傅为方便卸货,在距水平地面高度为1.2 m的车厢底部用有效长度为2 m的木板与地面之间搭建了一个斜面,已知物块与木板间的动摩擦因数为μ=0.25,重力加速度g取10 m/s2,物块可看作质点,则物块从静止开始沿木板运动到底部的过程中,所用时间为 (　) A.0.5 s B.1.0 s C. s D.2.0 s 3. [2024·湖南卷] 如图所示,质量分别为4m、3m、2m、m的四个小球A、B、C、D通过细线或轻弹簧互相连接,悬挂于O点,处于静止状态,重力加速度为g.若将B、C间的细线剪断,则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为 (　) A.g,1.5g B.2g,1.5g C.2g,0.5g D.g,0.5g 4.细绳拴着一个质量为m的小球,小球用固定在墙上的水平弹簧支撑,小球与弹簧不粘连.平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°,重力加速度大小为g,如图所示,以下说法正确的是(cos 53°=0.6,sin 53°=0.8) (　) A.小球静止时弹簧的弹力大小为mg B.小球静止时细绳的拉力大小为mg C.细绳烧断瞬间小球的加速度立即变为g D.细绳烧断瞬间小球的加速度立即变为g 5.(多选)如图甲所示是消防员用于观测高楼火灾的马丁飞行背包,在某次演练时,消防员背着马丁飞行背包从地面开始竖直飞行,规定竖直向上为正方向,其v⁃t图像如图乙所示,下列说法正确的是 (　) A.消防员上升的最大高度为15 m B.消防员在30~90 s内处于失重状态 C.消防员在210~225 s内处于超重状态 D.消防员在150~255 s内的平均速度大小为零 6.如图所示,四根光滑杆AB、BC、AD、DC被固定成一个平行四边形ABCD.四个顶点恰好位于同一个圆上,且A、C两点是圆的最高点和最低点,圆的半径为R.四个相同的光滑圆环a、b、c、d分别套在四根杆的上端由静止释放,不计空气阻力,则下列说法正确的是 (　) A.圆环a滑到B端的时间比圆环b滑到C端的时间短 B.圆环b滑到C端的时间比圆环d滑到C端的时间长 C.四个圆环到达各自杆的底端所用时间都相同 D.四个圆环到达各自杆的底端所用时间各不相同 7.(多选)[2025·四川宜宾模拟] 某同学用台秤研究人在竖直升降电梯中的超重与失重现象.他在地面上用台秤称得自己的体重为500 N,再将台秤移至电梯内称其体重,电梯从t=0时由静止开始运动到t=11 s时停止,得到台秤的示数F随时间t变化的图像如图所示,g取10 m/s2.下列说法正确的是 (　) A.在0~2 s内,该同学处于失重状态 B.在0~2 s内,该同学的重力减小了50 N C.在0~11 s内,电梯向下运动的距离为19 m D.在10~11 s内,该同学处于超重状态,台秤示数为F3=590N 8.(多选)[2025·黑龙江哈尔滨模拟] 如图所示,在倾角为θ=30°的光滑斜面上,物块A、B质量分别为2m和3m,物块A静止在轻弹簧上面,物块B用细线与斜面顶端相连,A、B紧挨在一起但A、B之间无弹力.已知重力加速度为g,某时刻把细线剪断,当细线剪断瞬间,下列说法正确的是 (　) A.物块A的加速度大小为0 B.物块A的加速度大小为 C.物块B处于超重状态 D.物块A、B间作用力大小为 9.[2025·湖南长郡中学模拟] 如图所示,质量分别为m、2m、m的三个小球A、B、C,通过细线或轻弹簧互相连接后,用细绳悬挂于电梯顶点O点上,随电梯以加速 度a匀加速上升,重力加速度为g.若将O、A间的细绳剪断,则剪断瞬间A和C的加速度大小分别为 (　) A.4g+3a、向下;a、向上 B.3g+4a、向下;a、向下 C.a、向下;4g+3a、向上 D.a、向下;3g+4a、向下 10.[2025·云南红河二模] 如图所示为某种运载无人机,它是一种能够低空运载的遥控飞行器,其动力系统所能提供的最大升力F=900 N,一架总质量m=60 kg的无人机在地面上从静止开始,以最大升力竖直向上起飞.t=10 s时离地面的高度为200 m,运动过程中所受空气阻力大小恒定,g取10 m/s2. (1)求运动过程中所受空气阻力大小; (2)假设无人机竖直向上起飞5 s后关闭动力系统,求无人机距地面的最大高度. 11.[2025·江西景德镇三模] 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”.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112.5 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,10 s后,潜艇官兵迅速对潜艇减重(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0.6×106 N,重力加速度g取10 m/s2,假设潜艇减重的时间忽略不计,海底平坦,求: (1)潜艇“掉深”10 s时的速度; (2)潜艇减重排出水的质量.(结果取2位有效数字) 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 1.A　[解析] 电梯停在1楼时称重的示数是66,即质量为66 kg,则该同学受到的重力为G=mg=660 N,A错误;该同学到达5楼时,示数是66,该同学处于平衡状态且向上运动,故电梯处于匀速运动状态,B正确;该电梯加速上升时和减速下降时称重的示数都是70,根据牛顿第二定律可知加速度大小约为a==×10 m/s2=0.61 m/s2,C、D正确. 2.B　[解析] 设木板与地面间的倾角为θ,则有sin θ==0.6,cos θ==0.8,根据牛顿第二定律可得mgsin θ-μmgcos θ=ma,解得加速度大小为a=4 m/s2,根据运动学公式可得L=at2,解得所用时间为t= s=1 s,故选B. 3.A　[解析] 将B、C间的细线剪断前,A、B、C、D受力平衡,对B、C、D整体受力分析,如图甲所示,A、B间弹簧的弹力FAB=6mg,对D受力分析,如图乙所示,C、D间弹簧的弹力FCD=mg;剪断细线瞬间,细线无拉力,弹簧弹力不突变,对B受力分析,如图丙所示,则B所受的合力FB=FAB-3mg=3mg,B的加速度大小aB==g,对C受力分析,如图丁所示,则C所受的合力FC=FCD+2mg=3mg,C的加速度大小aC==1.5g,故A正确. 4.D　[解析] 小球静止时,由平衡条件得弹簧的弹力F=mgtan 53°=mg,细绳的拉力FT==mg,故A、B错误;细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变,则小球所受的合力与烧断前细绳的拉力大小相等、方向相反,则此瞬间小球的加速度大小为g,故C错误,D正确. 5.BC　[解析] v⁃t图像与t轴围成的面积表示消防员运动的位移大小,可知上升的最大高度为H= m=675 m,故选项A错误;在30~90 s内,消防员减速上升,加速度方向竖直向下,处于失重状态,故选项B正确;在210~225 s内,消防员减速下降,加速度方向向上,处于超重状态,故选项C正确;150~255 s内,平均速度大小等于位移与时间的比值,由图像可知h= m=675 m,== m/s= m/s,故选项D错误. 6.C　[解析] 设杆AB长为l,与水平方向的夹角为θ,圆环的质量为m,对圆环a,根据牛顿第二定律可得mgsin θ=ma,可得a=gsin θ,由运动学公式可得l=at2,由几何关系可知l=2Rsin θ,解得t=,则圆环的下滑时间与杆的倾角和杆长无关,同理可得圆环b、c、d的下滑时间相同,均为t=,故选C. 7.AC　[解析] 根据题图可知在0~2 s内该同学处于失重状态,故A正确;在0~2 s内,该同学处于失重状态,但其重力不变,故B错误;根据题图可知mg=500 N,0~2 s内,根据牛顿第二定律有500 N-450 N=ma1,可得a1=1 m/s2,电梯最后静止,设10~11 s内加速度为a2,则有a2×1=a1×2=2 m/s,可得a2=2 m/s2,根据题图可知10~11 s内,该同学处于超重状态,根据牛顿第二定律F3-500 N=ma2,解得F3=600 N,在0~11 s内,电梯向下运动的距离为x=×1×22 m+2×8 m+×2×12 m=19 m,故C正确、D错误. 8.BD　[解析] 剪断细线前,A、B紧挨在一起但A、B之间无弹力,以A为对象,可知弹簧对A的弹力方向沿斜面向上,大小F=2mgsin θ,剪断细线的瞬间,弹簧的弹力保持不变,以物块A、B为整体,根据牛顿第二定律得gsin θ-F=a,解得a=,可知,物块A、B的加速度均为,方向沿斜面向下,处于失重状态,故A、C错误,B正确;根据题意,以B为对象,由牛顿第二定律有3mgsin θ-FAB=3ma,解得FAB=mg,故D正确. 9.A　[解析] 绳子OA剪断之前,绳子OA拉力FTOA=4mg+4ma,对B、C整体受力分析可得kx-3mg=3ma,得弹簧弹力kx=3m(g+a),剪断绳子OA后,OA绳的拉力消失,弹簧弹力不变,则A受力为mg+kx=mg+3m(g+a)=maA,则A的加速度为aA=4g+3a(方向向下),B、C整体一起运动,则有kx-3mg=3m(g+a)-3mg=3maBC,可得B、C整体的加速度为aBC=a(方向向上),故选A. 10.(1)60 N　(2) m [解析] (1)根据题意,在上升过程中由牛顿第二定律得F-mg-Ff=ma 由运动学规律得,上升高度h=at2 联立解得Ff=60 N (2)起飞时间t1=5 s的位移h1=a 解得h1=50 m 此时速度v1=at1=20 m/s 失去动力后向上做匀减速运动,末速度为v2=0 根据牛顿第二定律有mg+Ff=ma1 解得a1=11 m/s2 根据速度与位移的关系有-=-2a1h2 联立解得h2= m 则无人机距地面的最大高度h=h1+h2= m 11.(1)9 m/s　(2)8.5×105 kg [解析] (1)设潜艇刚“掉深”时的加速度大小为a1,对潜艇,由牛顿第二定律有mg-F-Ff=ma1 代入数据解得a1=0.9 m/s2 10 s末的速度为v=a1t1 解得v=9 m/s (2)掉深10 s时,潜艇下落的高度h1=t1 解得h1=45 m 潜艇减速下落的高度h2=h-h1 解得h2=67.5 m 在减速阶段h2= 解得a2=0.6 m/s2 潜艇减重后的质量为m1 ,潜艇减重后以 0.6 m/s2的加速度匀减速下沉过程中,由牛顿第二定律有F+Ff-m1g=m1a2 代入数据解得m1=5.15×106 kg 排水前潜艇的质量m=6.0×106 kg “掉深”过程中排出水的质量m'=m-m1=8.5×105 kg 学科网（北京）股份有限公司 $