第三单元 专题五 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（通用版）

**基本信息** 聚焦牛顿第二定律综合应用，通过连接体、斜面、弹簧等多样化情境构建受力分析与运动规律的逻辑链条，强化科学推理与模型建构能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础应用|4题|多选与单选结合，涵盖光滑/粗糙面连接体受力分析|从二力平衡到多力合成，建立整体法与隔离法的应用范式| |综合情境|6题|斜面、滑轮、弹簧系统组合，涉及动摩擦因数与加速度关联|通过摩擦力、弹力等概念延伸，构建力-加速度-运动状态的推导路径| |高考真题|2题|2024广东卷、2025模拟题，包含v-t/x-t图像分析|对接高考命题趋势，强化科学论证与质疑创新能力，突出图像信息转化|

专题五　牛顿第二定律的综合应用 (限时40分钟) 　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.(多选)如图所示,水平地面上两个完全相同的物体A和B紧靠在一起,在水平推力F的作用下,A和B一起运动,用FAB表示A、B间的作用力.下列说法正确的是 (　) A.若地面光滑,则FAB=F B.若地面光滑,则FAB=0.5F C.若地面与物体间的动摩擦因数为μ,则FAB=F D.若地面与物体间的动摩擦因数为μ,则FAB=0.5F 2.[2025·江苏无锡模拟] 如图所示,滑块A以初速度v0冲上一个固定的、足够长的光滑斜面.取平行于斜面向上为正方向,A在斜面上运动的v⁃t图像可能是 (　) A B C D 3.[2025·辽宁大连模拟] 在一南北向的水平直铁轨上,停放着一列已用挂钩连接好的车厢.当机车在南边拉着这列车厢以大小为a的加速度向南行驶时,连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F;当机车在北边拉着车厢以大小为a的加速度向北行驶时,P和Q间的拉力大小为2F.不计车厢与铁轨间的摩擦,每节车厢质量相同,则这列车厢的节数可能为 (　) A.9 B.10 C.11 D.12 4.(多选)某马戏团表演了猴子爬杆的节目,如图所示,杆的质量为m,长度为l,猴子的质量为2m.初始时,猴子静止在杆的最下端,现剪断轻绳,同时猴子相对于杆往上爬.已知重力加速度为g,杆下端到地面距离大于l,下列说法正确的是 (　) A.若杆的加速度为3g,则猴子相对于地面静止 B.若杆的加速度为2g,则猴子相对于地面静止 C.猴子能相对地面静止的时间为 D.猴子能相对地面静止的时间为 5.[2025·江苏南京模拟] 如图所示,两材质不同的物块1和2用细线连接,放在粗糙的斜面上加速下滑,加速度分别为a1和a2,两物块与斜面间的动摩擦因数分别为μ1和μ2,则下列关系正确的是 (　) A.若μ1>μ2,则a1=a2 B.若μ1>μ2,则a1<a2 C.若μ1<μ2,则a1<a2 D.若μ1<μ2,则a1=a2 6.[2025·北京房山区模拟] 如图所示,沿水平方向运动的汽车内,一质量为m1的物块紧贴在车厢左侧的竖直内壁上,且与车厢保持相对静止,物块与车厢左壁间的动摩擦因数为μ,另一质量为m2的小球通过细线与车厢顶部连接,细线与竖直方向的夹角为α.重力加速度为g,下列说法正确的是 (　) A.汽车一定向右加速运动 B.细线中的拉力大小为m2gcos α C.物块与车厢左壁之间的摩擦力大小为μm1gtan α D.物块受到车厢左壁的弹力大小为m1gtan α 7.[2024·广东卷] 如图所示,轻质弹簧竖直放置,下端固定.木块从弹簧正上方H高度处由静止释放.以木块释放点为原点,取竖直向下为正方向.木块的位移为y,所受合外力为F,运动时间为t.忽略空气阻力,弹簧在弹性限度内.关于木块从释放到第一次回到原点的过程中,其F⁃y图像或y⁃t图像可能正确的是 (　) A B C D 8.如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,有两个物块P和Q,质量分别为m1和m2,用与斜面平行的轻质弹簧相连接,在沿斜面向上的恒力F作用下,两物块一起向上做匀加速直线运动,则 (　) A.两物块一起运动的加速度大小为a= B.弹簧的弹力大小为FT=F C.两物块一起向上匀加速运动时,若增大m2,P、Q的间距不变 D.两物块一起向上匀加速运动时,若增大θ,P、Q的间距变大 9.固定在地面上的斜面体左侧倾角为37°,右侧倾角为53°,质量为m和3m的小滑块a、b通过不可伸长的轻绳跨过固定在斜面体上的光滑定滑轮连接,轻绳均与斜面平行.小滑块a、b与斜面间的动摩擦因数μ均相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g.当小滑块b在左侧、a在右侧时,如图甲所示,放手后小滑块b下滑,加速度大小为0.1g,绳上的拉力为FT1;当小滑块a在左侧、b在右侧时,如图乙所示,放手后小滑块b的加速度大小为a0,绳上的拉力为FT2.sin 53°=0.8,cos 53°=0.6.下列判断正确的是 (　) A.μ=0.3 B.a0=0.32g C.FT1=1.12mg D.FT2=1.18mg 10.如图所示,质量为M、倾角为30°的斜面体置于水平地面上,一轻绳绕过两个轻质滑轮连接着固定点P和物体B,两滑轮之间的轻绳始终与斜面平行,物体A、B的质量分别为m、2m,A与斜面间的动摩擦因数为,重力加速度大小为g,将A、B由静止释放,在B下降的过程中(物体A未碰到定滑轮),斜面体静止不动.下列说法正确的是 (　) A.轻绳对P点的拉力大小为mg B.物体A的加速度大小为g C.地面对斜面体的支持力大小为Mg+2mg D.增大A的质量,再将A、B静止释放,则B有可能上升 11.[2025·北京海淀区模拟] 如图所示,材料相同的物体A、B由轻绳连接,质量分别为m和2m,在恒定拉力F的作用下沿固定斜面向上加速运动.则 (　) A.轻绳拉力的大小与斜面的倾角θ有关 B.轻绳拉力的大小与物体和斜面之间的动摩擦因数μ有关 C.轻绳拉力的大小为F D.若改用同样大小拉力F沿斜面向下拉连接体加速运动,轻绳拉力的大小可能为零 12.(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 $ 专题五　牛顿第二定律的综合应用 1.BD　[解析] 设物体的质量为m,当物体与地面间有摩擦力时,因A、B的加速度相同,以整体为研究对象,由牛顿第二定律得F-2μmg=2ma,隔离B,有FAB-μmg=ma,所以FAB=0.5F,同理,当地面光滑时,A、B间的作用力也为0.5F,选项B、D正确. 2.A　[解析] 由于斜面光滑,设斜面的倾角为θ,滑块在斜面上的加速度一直为a==gsin θ,方向沿斜面向下;可知滑块先沿斜面向上做匀减速直线运动,到速度减为0后,以相同的加速度向下做匀加速直线运动,取平行于斜面向上为正方向,结合v⁃t图像的斜率表示加速度,滑块在斜面上运动的速度—时间图像可能是A. 3.B　[解析] 设每节车厢的质量为m,P、Q分别在北面和南面,两边的车厢数为x和y,当机车在南边拉时,根据牛顿第二定律可得F=xm·a,当机车在北边拉时,根据牛顿第二定律可得2F=ym·a,根据以上两式可得x=y,即P、Q两边的车厢的数目可能是1和4,或2和8,或3和12,或4和16等等;所以总的车厢的数目可能是5、10、15、20,故选B. 4.AC　[解析] 若杆的加速度为3g,对杆根据牛顿第二定律可知mg+Ff=m·3g,解得Ff=2mg,方向竖直向下,根据牛顿第三定律可知,杆对猴子的摩擦力大小为2mg,方向向上,对猴子由牛顿第二定律有2mg-Ff=2ma,解得a=0,则猴子相对于地面静止,故A正确,B错误;若杆的加速度为3g,则猴子相对于地面静止,则杆下降的位移为l,由运动学公式有l=·3gt2,猴子能相对地面静止的时间为t=,故C正确,D错误. 5.A　[解析] 设细线张力大小为FT,物块1的加速度a1==gsin θ-μ1gcos θ+,同理物块2的加速度a2==gsin θ-μ2gcos θ-,若细绳处于伸直状态且有拉力,则两物块加速度相同,即a1 = a2,联立解得gcos θ=+,则有μ1 > μ2,a1 = a2,故A正确,B错误;若细线不存在拉力,必定有a1 > a2,则μ1 < μ2,故C、D错误. 6.D　[解析] 根据题意,对小球受力分析,如图甲所示,竖直方向有FT=,水平方向由牛顿第二定律有m2gtan α=m2a,可得a=gtan α,方向水平向右,则小车和物块的加速度也是水平向右的,则小车可能做向右的加速运动,也能做向左的减速运动,故A、B错误;根据题意,对物块受力分析,如图乙所示,则有FN=m1a=m1gtan α,竖直方向的静摩擦力大小为Ff=m1g,摩擦力不一定达到最大静摩擦力,故C错误,D正确. 7.B　[解析] 在木块下落H高度之前,木块所受合外力为木块的重力,保持不变,即F=mg,当木块接触弹簧后,合外力F=mg-kx,其中x为弹簧压缩量且x=y-H,F⁃y图像如图甲所示,故B正确,A错误;在木块下落H高度之前,木块做自由落体运动,根据y=gt2,知y⁃t 图像为抛物线,故D错误;在O~H的过程中,速度逐渐增大,y⁃t图像斜率逐渐增大,当木块接触弹簧后到合外力为零前,木块的速度继续增大,所以y⁃t图像斜率继续增大,从弹簧弹力开始大于木块的重力到最低点过程中F=kx-mg,木块所受合外力向上,木块速度减小,所以y⁃t图像斜率减小,到达最低点后,木块向上运动,经过以上分析可知,y⁃t图像大致为如图乙所示,故C、D错误. 8.B　[解析] 对两物块整体分析,根据牛顿第二定律有F-(m1+m2)gsin θ=(m1+m2)a,可得两物块一起运动的加速度大小为a=-gsin θ,故A错误;对物块Q分析,根据牛顿第二定律有FT-m2gsin θ=m2a,解得弹簧的弹力大小为FT=F,故B正确;由上述分析可知,两物块一起向上匀加速运动时,弹簧的弹力大小为FT=F=F,则若增大m2,弹簧弹力FT增大,则P、Q的间距变大,若增大θ,弹簧弹力FT不变,则P、Q的间距不变,故C、D错误. 9.B　[解析] 当小滑块b在左侧、a在右侧时,对a、b整体,有3mgsin 37°-mgsin 53°-μ(3mgcos 37°+mgcos 53°)=(3m+m)×0.1g,解得μ=0.2,对b,有3mgsin 37°-μ·3mgcos 37°-FT1=0.1g×3m,解得FT1=1.02mg,故A、C错误;当小滑块a在左侧、b在右侧时,对a、b整体,有3mgsin 53°-mgsin 37°-μ(3mgcos 53°+mgcos 37°)=(3m+m)a0,解得a0=0.32g,对b,有3mgsin 53°-μ·3mgcos 53°-FT2=3ma0,解得FT2=1.08mg,故B正确,D错误. 10.B　[解析] 由于相同时间内物体B通过的位移是物体A通过的位移的两倍,则物体B的加速度是物体A的加速度的两倍,设物体A的加速度为a,则B的加速度为2a,设物体A、B释放瞬间,轻绳的拉力为FT,对A、B分别受力分析,由牛顿第二定律得2FT-mgsin 30°-μmgcos 30°=ma,2mg-FT=2m·2a,解得FT=mg、a=g,故A错误,B正确;物体B下降过程中,对斜面体、A、B整体分析,在竖直方向上根据牛顿第二定律得(M+3m)g-FN-FTsin 30°=2m·2a-masin 30°,解得地面对斜面体的支持力为FN=g,故C错误;假设B上升,则A下滑,A所受滑动摩擦力沿斜面向上,分析此时A的受力情况可知mgsin 30°<μmgcos 30°+2,而A这样的受力情况,无法下滑,故假设错误,故D错误. 11.C　[解析] 以物体A、B及轻绳整体为研究对象,根据牛顿第二定律得F-3mgsin θ-μ·3mgcos θ=3ma',解得a'=-gsin θ-μgcos θ, 再隔离B进行分析,根据牛顿第二定律得F拉-2mgsin θ-μ·2mgcos θ=2ma,解得F拉=F=,故绳子的拉力与斜面倾角θ无关,与动摩擦因数μ无关,与两物体的质量有关,故C正确,A、B错误;若改用同样大小拉力F沿斜面向下拉连接体加速运动,整体由牛顿第二定律得F+3mgsin θ-μ·3mgcos θ=3ma',解得a'=+gsin θ-μgcos θ,再隔离A进行分析,假设轻绳拉力的大小为零,则根据牛顿第二定律得mgsin θ-μ·mgcos θ=ma1', 解得a1'=gsin θ-μgcos θ<a1,故D错误. 12.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 $