第3章 第13课时 牛顿第二定律的应用 (Word练习)-【状元桥】2027高考物理一轮总复习

**基本信息** 以牛顿第二定律为核心，通过8道典型题构建"受力分析-运动建模-规律应用"的逻辑链条，融合实际场景考查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| |----|-----------|----------|----------| |概念辨析|2题（无人机/引体向上）|结合运动状态判断质点、平均速率及相互作用力|牛顿第三定律与运动描述的关联| |规律应用|4题（蹴球/《考工记》/滑块/电梯）|匀变速直线运动与受力分析结合，涉及超重失重|牛顿第二定律与运动学公式的推导应用| |综合计算|2题（火箭回收/分拣机器人）|多过程运动模型，含阻力、推力等变力分析|科学推理与模型建构在复杂问题中的迁移|

第13课时　牛顿第二定律的应用 1．(2026福建一模)2025年7月，我国自主研发的吨级以上电动垂直起降无人机首次实现远海石油平台物资运输飞行．如图所示，该无人机正在空中飞行，以下说法正确的是(　　) A．对该无人机进行姿态调整时，无人机可视为质点 B．无人机从某地出发，运送完物资后返回出发点，此过程平均速率为零 C．加速上升的过程中，空气对无人机的作用力等于其重力 D．加速上升的过程中，空气对无人机的作用力与无人机对空气的作用力等大反向 答案　D 解析　对该无人机进行姿态调整时，无人机的体积和形状不能忽略，无人机不可以看成质点，故A错误；无人机从某地出发，运送完物资后返回出发点，此过程路程不为零，根据平均速率的定义可知平均速率不为零，故B错误；加速上升的过程中，无人机处于超重状态，空气对无人机的作用力大于无人机的重力，故C错误；空气对无人机的作用力与无人机对空气的作用力为一对相互作用力，大小相等，方向相反，故D正确．故选D． 2．(2026衡阳期末)图甲中，某高中生做双手引体向上，用压力传感器记录了一段过程中单杠对其右手支持力的大小随时间变化的情况，结果如图乙所示，则下列说法正确的是(　　) A．从传感器的示数可知该同学0～1 s内处于匀加速上升阶段 B．1～2 s内，该同学经历了先超重、后失重的状态 C．0～8 s内，该同学进行了先放下身体、后拉起身体的动作 D．该同学拉起身体过程中人对单杠压力大于单杠对人的支持力 答案　C 解析　从传感器的示数可知，该同学0～1 s内处于静止状态，即平衡状态，故A错误；1 s～2 s内，从传感器示数可知，支持力先小于重力，处于失重状态，之后支持力大于重力，处于超重状态，所以该同学经历了先失重后超重现象，故B错误；0～8 s内，人在进行放下身体的动作过程中，先向下加速运动，此时加速度的方向向下，故人处于失重状态，最后人处于静止状态，所以后半段人向下做减速运动，加速度的方向向上，此过程人处于超重状态，结合图像可以看出，1 s时人放下身体，2 s时过程结束，0～8 s内，该同学进行了先放下身体的动作、后拉起身体，故C正确；根据牛顿第三定律可知，该同学拉起身体过程中人对单杠压力等于单杠对人的支持力，故D错误．故选C． 3．(2025黄冈模拟)蹴球是中国少数民族的一种传统体育项目，比赛在一块正方形水平地面上进行，比赛用球为硬塑实心球．如图所示，静止在场地中的球1与球2、球2与边线间的距离均为L，两球质量相同，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为μ，一队员用脚给球1一个水平冲击力使其获得水平速度，球1与球2发生弹性正碰后，球2恰好能到达边线，重力加速度为g.则球2运动的时间为(　　) A． B． C．2 D． 答案　A 解析　球2匀减速直线运动到停下，可以看作反向匀加速直线运动，可得L＝at2，根据牛顿第二定律可得μmg＝ma，解得t＝，故选A． 4．(2025武汉模拟)《考工记》中记载：“马力既竭，辀犹能一取焉”，意思是马对车不施加拉力了，车还能继续向前运动一段距离．若马拉着车以速度v0在平直路面上匀速行驶，车受到的阻力大小为车重的k倍，重力加速度大小为g.则马对车不施加拉力后，车运动的位移大小为(　　) A． B． C． D． 答案　B 解析　根据牛顿第二定律有a＝＝kg，根据运动学公式有2ax＝v，联立解得x＝＝，故选B． 5．如图所示，OC为竖直圆的直径，OA、OB为圆的两条弦，现同时在A、B两点释放两小滑块，分别沿光滑的弦轨道滑到O点(O点为最低点)，滑块滑下的先后顺序是(　　) A．沿AO的小滑块最先到达　　 B．沿BO的小滑块最先到达 C．同时到达　　　　　　　 D．条件不足，无法判断 答案　C 解析　设AO和BO与水平面夹角分别为α和β，长度分别为l1和l2，设圆的直径为d，由几何关系有l1＝dsin α，l2＝dsin β，沿AO方向上，对小滑块由牛顿第二定律有mgsin α＝ma1，由运动学公式有l1＝a1t，联立解得t1＝，沿OB方向上，同理可得t2＝，滑块同时到达，故选C． 6．(2026西安模拟) 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 答案　D 解析　如图所示，根据牛顿第二定律F－mg＝ma，可得a＝ m/s2＝0.50 m/s2，则电梯向上加速运动．故选D． 7. 如图所示为太空探索公司猎鹰火箭助推器回收画面．火箭发射时，助推器点火提供向上的推力，使火箭上升到40 km高空时，速度达到1.2 km/s，然后助推器脱落，并立即关闭发动机，在接近地面10 km处重启发动机减速并使助推器的速度在着陆时为零．火箭助推器运动过程中所受地球引力可视为不变，等于地球表面时的重力，运动过程中，受到的阻力大小恒为助推器重力的0.2倍，助推器推力恒定不变．求： (1)助推器能上升到距离地面的最大高度为多少； (2)重启发动机前助推器的最大速度为多少； (3)重启发动机产生的推力是助推器重力的多少倍． 答案　(1)1×105 m　(2)1.2×103 m/s　(3)8 解析　(1)火箭加速上升的高度h1＝4×104 m，助推器脱落时的速度v1＝1.2×103 m/s，助推器脱落后向上做减速运动，阻力f＝0.2mg，有mg＋f＝ma2，v＝2a2h2，解得h2＝6×104 m，助推器上升的最大高度为h＝h1＋h2＝1×105 m. (2)重启发动机前火箭下落过程h3＝9×104 m，由牛顿运动定律mg－f＝ma3，v＝2a3h3，联立解得v2＝1.2×103 m/s. (3)重启发动机后火箭下落过程h4＝1×104 m，v＝2a4h4，由牛顿运动定律F＋f－mg＝ma4，所以F＝8mg即推力是重力的8倍． 8．(2025吉林二模)分拣机器人在快递行业的推广大大提高了工作效率，派件员在分拣处将包裹放在静止机器人的水平托盘上，机器人可沿直线将包裹送至指定投递口，停止运动后缓慢翻转托盘，当托盘倾角增大到θ时，包裹恰好开始下滑，如图甲所示．现机器人要把包裹从分拣处运至相距L＝45 m的投递口处，为了运输安全，包裹需与水平托盘保持相对静止．已知包裹与水平托盘的动摩擦因数μ＝0.75，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2，求： (1)机器人在卸下包裹时托盘的最小倾角θ及运输包裹的过程中允许的最大加速度； (2)若机器人运行的最大速度为vm＝3 m/s，则机器人从分拣处运行至投递口(恰好静止)所需的最短时间t. 答案　(1)37°　7.5 m/s2　 (2)15.4 s 解析　(1)根据题意，当包裹刚开始下滑时满足mgsin θ＝μmgcos θ，可得θ＝37°，当包裹与水平托盘间的摩擦力达到最大静摩擦力时，加速度最大，即μmg＝ma，所以a＝7.5 m/s2. (2)当机器人先以最大加速度做匀加速直线运动，加速至最大速度，然后做匀速直线运动，最后以最大加速度做匀减速直线运动至零时，机器人从供包台运行至分拣口所需时间最短，则匀加速直线运动阶段有x1＝，t1＝，匀减速阶段有x3＝，t3＝，所以匀速运动的时间为t2＝＝，联立可得t＝t1＋t2＋t3＝15.4 s． 学科网（北京）股份有限公司 $