课时作业14　牛顿第二定律的基本应用 专项训练-2027届高考物理人教版一轮复习

**基本信息** 聚焦牛顿第二定律的系统性应用，通过模型建构与科学推理，整合受力分析、运动过程拆解及实际情境迁移，形成"概念-方法-应用"三阶逻辑链。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础应用|1-6题|整体法与隔离法结合、瞬时性分析、等时圆模型|从平衡态到非平衡态的受力-运动关系推导| |综合应用|7-10题|多过程运动分段解析、临界条件判断、运动学公式联用|加速度作为联系力与运动的核心物理量|

课时作业(十四)　牛顿第二定律的基本应用 说明：第1～6题，每小题4分；第7～8题，每小题5分；本试卷共62分。 1．（2026·昆明模拟）如图所示，天花板上固定有一光滑的定滑轮，绕过定滑轮且不可伸长的轻质细绳左端悬挂一质量为M的铁块，右端悬挂两质量均为m的铁块，上下两铁块用轻质细线连接，中间夹一轻质弹簧处于压缩状态，此时细线上的张力为3mg，最初系统处于静止状态。某瞬间将细线烧断，则左端铁块的加速度大小为（重力加速度为g）(　　) A.  B.  C.  D.  2．(2025·八省联考云南卷)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．（2026·黑龙江模拟）如图所示，用水平推力F作用在物块B上，使物块A、B一起沿光滑水平面向右做匀加速运动，A、B间的动摩擦因数为0.5，A的质量为2m，B的质量为m，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B保持相对静止，则推力F的最小值等于 (　　) A. 1.5mg B. 2mg C. 2.5mg D. 3mg 4．(多选)如图所示，Oa、Ob和ad是竖直平面内三根固定的光滑细杆，O、a、b、c、d位于同一圆周上，c为圆周的最高点，a为最低点，O′为圆心。每根杆上都套着一个小滑环(未画出)，两个滑环从O点无初速度释放，一个滑环从d点无初速度释放，用t1、t2、t3分别表示滑环沿Oa、Ob、da到达a、b所用的时间。下列关系正确的是(　　) A．t1＝t2 B．t2>t3 C．t1<t2 D．t1＝t3 5．(2026·河南安阳高三期末联考)图甲是某人站在接有传感器的力板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图，图中的小黑点表示人的重心。图乙是力板所受压力随时间变化的图像，取 g＝10 m/s2。根据图像分析可知(　　) A．人的重力可由b点读出，约为300 N B．b到c的过程中，人先处于超重状态，再处于失重状态 C．人在双脚离开力板后，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．(2026·浙江二模) 2026年3月28日至29日，张雪机车在世界超级摩托车锦标赛葡萄牙站比赛中，连夺两回合正赛冠军，实现了中国品牌在该项顶级赛事中的历史性突破。已知每圈赛道长度为4.653公里，共有15个弯道，绕行多圈才能完赛。下列说法正确的是  (　　) A．以大小不变的速度过弯道时，摩托车受力平衡 B．研究摩托车在比赛中的运动轨迹时，可将其视为质点 C．用比赛的轨迹长度和时间，可以计算摩托车平均速度的大小 D．以终点处的光电计时门为参考系，摩托车在接近终点过程中是静止的 7．(2025·四川省内江市高三上一模)如图，固定在水平地面上的光滑、足够长的斜面倾角为30°，其底端有一质量为2 kg的小物体，物体在平行于斜面向上的恒定拉力F的作用下，由静止开始运动，经过一段时间t0后撤去拉力F，此后，小物体继续沿斜面运动，再经过2t0返回到斜面底端，重力加速度g取10 m/s2。则拉力F的大小是(　　) A．14 N B．18 N C．20 N D．24 N 8．(多选)一种能垂直起降的小型遥控无人机如图所示，螺旋桨工作时能产生恒定的升力。在一次试飞中，无人机在地面上由静止开始以2 m/s2的加速度匀加速竖直向上起飞，上升36 m时无人机突然出现故障而失去升力。已知无人机的质量为5 kg，运动过程中所受空气阻力大小恒为10 N，取重力加速度大小g＝10 m/s2。下列说法正确的是(　　) A．无人机失去升力时的速度大小为12 m/s B．螺旋桨工作时产生的升力大小为60 N C．无人机向上减速时的加速度大小为12 m/s2 D．无人机上升的最大高度为42 m 9．(14分)一辆质量为1.5 t的家用汽车，在某干燥的平直沥青路面上以72 km/h的速度匀速行驶。突然发现前方有障碍物，司机立即关闭动力系统刹车，司机反应时间为t0＝0.5 s，忽略空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。(结果均保留1位小数，刹车时汽车轮胎与路面间的摩擦力为滑动摩擦力) (1)已知轮胎与路面间的动摩擦因数为0.7，求从司机发现障碍物到汽车刹停的滑行距离； (2)若汽车质量增加0.1 t，在其他条件不变的情况下，滑行距离会如何变化？ (3)若因降雨使路面变得湿滑，轮胎与路面间的动摩擦因数降为0.36，其他条件不变，滑行距离增加多少米？ 10．(14分)(2025·山东卷改编)在游乐场内有这样一个大型滑梯，可看成一个倾角为θ＝37°的斜面，如图甲所示，在斜面上某处固定一个与斜面垂直的充气护板，护板与斜面底端边缘间的夹角也为θ＝37°。质量m＝50 kg的游客从滑梯顶端的某一位置A点由静止下滑，经2.5 s后抵达护板，并与护板发生碰撞，撞击护板前后沿护板方向的分速度不变、垂直护板方向的分速度减为零，撞击结束后游客紧贴护板运动1.35 m后滑离斜面，运动过程中可将游客视为质点，垂直斜面的视图如图乙所示。已知游客与斜面和护板间的动摩擦因数均为μ＝0.5，g取10 m/s2。求下滑过程中： (1)游客紧贴护板运动时，游客与斜面和护板间的滑动摩擦力f1、f2； (2)游客撞击护板时的速度大小v1； (3)游客滑离斜面时的速度大小v2。 课时作业(十四) 1．D　[细线烧断前，对整体分析，根据平衡条件有Mg = 2mg，解得M = 2m 对右侧下面的铁块受重力mg、向下的弹力、细线的拉力3mg，根据平衡条件有3mg =  + mg，解得弹簧的弹力 = 2mg, 细线烧断瞬间，细线拉力消失，弹簧形变未变，弹力仍为 = 2mg，M和上面m作为整体，两物体加速度大小相同，方向相反，设此时细绳拉力，竖直向下为正方向, 由牛顿第二定律可得Mg -  = Ma，mg -  -  = -ma, 解得a = g, 故ABC错误，D正确。故选：D。] 2．D　[如题图所示，根据牛顿第二定律 F－mgma，可得a m/s20.50 m/s2，则电梯向上做加速运动，加速度大小为0.50 m/s2。故选D。] 3．D　[对A、B整体分析，水平面光滑，根据牛顿第二定律有F =（）a = 3ma，对A分析，水平方向受B对A的弹力N，有N = a = 2ma； 对B分析，竖直方向受重力和静摩擦力平衡，要使B相对A静止不下滑，静摩擦力f需满足f = g = mg， 且f不超过最大静摩擦力，即f ≤ μN， 联立得a ≥ g 则推力F = 3ma ≥ 3mg，即推力F的最小值等于3mg。故ABC错误，D正确。故选：D。] 4．BCD　[设想还有一根光滑固定细杆ca，则ca、Oa、da三细杆交于圆的最低点a，三杆顶点均在圆周上，根据等时圆模型可知，由c、O、d无初速度释放的小滑环到达a点的时间相等，即tcat1t3；而由ca和由Ob滑动的小滑环相比较，滑行位移大小相同，初速度均为零，但加速度aca＞aOb，由xat2可知，t2＞tca，故选项A错误，B、C、D均正确。] 5．C　[开始时人处于平衡状态，由a点可读出，此时，人对力板的压力约为900 N，人的重力也约为900 N，故A错误；当人对接触面的压力小于人的真实重力时，人处于失重状态，此时有向下的加速度；当人对接触面的压力大于人的真实重力时，人处于超重状态，此时有向上的加速度，故b到c的过程中，人先处于失重状态，再处于超重状态，故B错误；人在双脚离开力板后，人只受重力的作用，处于完全失重状态，故C正确；b点压力与重力的差值要小于c点压力与重力的差值，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，故D错误。] 6．B　[A、匀速过弯道时，摩托车做曲线运动，存在向心加速度，受力不平衡，故A错误；B、研究运动轨迹时，摩托车的大小和形状可以忽略，能视为质点，故B正确；C、轨迹长度是路程，路程与时间的比值是平均速率，不是平均速度，故C错误；D、以终点的光电计时门为参考系，摩托车在接近终点时是运动的，不是静止的，故D错误。故选：B。] 7．B　[设拉力F作用时，小物体的加速度为a1，撤去拉力F后，小物体的加速度为a2，撤去拉力F瞬间，小物体的速度为v，取沿斜面向上为正方向，撤去拉力F前，小物体的位移x，由牛顿第二定律有F－mgsin 30°ma1，从撤去拉力F至返回斜面底端，小物体的位移为－xv·2t0＋a2·(2t0)2，其中va1t0，由牛顿第二定律有－mgsin 30°ma2，联立并代入数据解得F18 N，故选B。] 8．ACD　[由运动学公式v2－2ax，可得无人机失去升力时的速度大小为v12 m/s，故A正确；由牛顿第二定律有F－mg－Ffma1，解得F70 N，故B错误；向上减速时，由牛顿第二定律有mg＋Ffma2，解得a212 m/s2，故C正确；由运动学公式v2－2ax，可得无人机减速上升的高度为x26 m，则无人机上升的最大高度为Hx1＋x242 m，故D正确。] 9．解析：(1)刹车时，汽车在水平方向上只受到滑动摩擦力的作用，由牛顿第二定律有fμ1mgma，代入数据解得汽车的加速度大小a7 m/s2。汽车先匀速运动0.5 s，后做匀减速直线运动，末速度vt0。由运动学公式有－2as1，又ss0＋s1，s0v0t0，联立解得滑行距离s≈38.6 m。 (2)设汽车质量增加后的总质量为m'，同理有f'μ1m'gm'a'，则加速度大小为a'7 m/s2，可见汽车刹车减速情况与质量无关，因此滑行距离不变。 (3)汽车在湿滑路面刹车时，同理可得其加速度大小为a2μ2g3.6 m/s2，同理有汽车在湿滑路面上滑行距离s2v0t0＋≈65.6 m。故滑行距离增加量为Δss2－s27.0 m。 答案：(1)38.6 m　(2)不变　(3)27.0 m 10．解析：(1)根据摩擦力的公式有f1μN1μmgcos θ200 N，f2μN2μmgsin θcos θ120 N。 (2)在撞击护板前，根据牛顿第二定律有a12 m/s2 撞击护板时的速度v1a1t15 m/s。 (3)在撞击护板后，根据牛顿第二定律有a2－2.8 m/s2 根据速度位移公式有－(v1sin θ)22a2s 解得v21.2 m/s。 答案：(1)200 N　120 N　(2)5 m/s　 (3)1.2 m/s 1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $