第3章 第2讲 第1课时 牛顿第二定律的基本应用(Word练习)-【新高考方案】2027年高考物理一轮总复习（福建专版）

**基本信息** 聚焦牛顿运动定律与运动学综合应用，通过生活情境题构建“受力分析-运动状态判断-规律应用”逻辑链，强化物理观念与科学推理。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础概念应用|1-6题|失重超重判断、力的合成、弹簧瞬时问题|以牛顿第二定律为核心，关联运动状态与受力关系| |图像问题分析|3、8题|v-t/a-t图像结合运动状态分析|通过图像斜率、面积提取加速度信息，深化运动和相互作用观念| |综合计算|10-11题|避险车道、火箭发射等实际情境|运动学公式与牛顿定律联立，体现模型建构与科学论证|

[课时跟踪检测] 1.如图所示，一个圆形水杯底部有一小孔，用手堵住小孔，往杯子里倒半杯水。现使杯子做以下几种运动，不考虑杯子转动及空气阻力，下列说法正确的是 (　　) A.将杯子竖直向下抛出，小孔中有水漏出 B.将杯子斜向上抛出，小孔中有水漏出 C.用手握住杯子向下匀速运动，不堵住小孔也没有水漏出 D.杯子做自由落体运动，小孔中没有水漏出 解析：选D　杯子和水做斜抛运动、自由落体运动、下抛运动时都只受重力，处于完全失重状态，杯子与水相对静止，因此小孔中不会有水漏出，A、B错误，D正确；杯子向下做匀速运动，处于平衡状态，水受重力，小孔中有水漏出，C错误。 2.(双选)如图所示，一个质量为2 kg的物体静止在光滑水平面上，若物体在水平面内受到两个大小都是50 N且互成120°角的力的作用。关于该物体，下列说法正确的是 (　　) A.物体受到的合力大小为50 N B.物体的加速度大小为25 m/s2 C.3 s末物体的速度大小为75 m/s D.3 s内物体运动的位移大小为125 m 解析：选AC　两个夹角为120°的50 N的力，其合力大小仍为50 N，物体的加速度大小a==25 m/s2，3 s末物体的速度大小为v=at=75 m/s，3 s内物体运动的位移大小为x=at2=112.5 m，故A、C正确，B、D错误。 3.(2025·辽宁大连模拟)某物体在无人机的带动下沿竖直方向做直线运动，物体的速度v与时间t的变化关系如图所示，以竖直向下为正方向，下列说法正确的是 (　　) A.0~t1时间内物体做加速运动，处于失重状态 B.t1~t2时间内物体做减速运动，处于失重状态 C.t2~t3时间内物体做加速运动，处于失重状态 D.t3~t4时间内物体做减速运动，处于超重状态 解析：选A　由题图可知，0~t1时间内物体做加速运动，由题图图像斜率可知加速度为正，方向向下，处于失重状态，故A正确；t1~t2时间内物体做减速运动，由题图图像斜率可知加速度为负，方向向上，处于超重状态，故B错误；t2~t3时间内物体向上做加速运动，由题图图像斜率可知加速度为负，方向向上，处于超重状态，故C错误；t3~t4时间内物体向上做减速运动，由题图图像斜率可知加速度为正，方向向下，处于失重状态，故D错误。 4.(2025·石家庄高三检测)如图所示，AQ为圆的竖直直径，沿AQ、BQ、CQ固定三个光滑杆，现让三个小环(可以看作质点)套在杆上，并分别沿着AQ、BQ、CQ杆自顶端由静止开始下滑到Q点，下滑所用时间分别为t1、t2和t3，运动的平均速度分别为v1、v2和v3。则有 (　　) A.t3>t2>t1 B.t1>t2>t3 C.v3>v2>v1 D.v1>v2>v3 解析：选D　设杆的倾角为θ，圆的直径为d，根据牛顿第二定律可得小环下滑的加速度为a==gsin θ，杆的长度为s=dsin θ，根据运动学公式s=at2，小环下滑所用时间为t===，则t1=t2=t3，由于AQ>BQ>CQ，根据平均速度公式v=，可得v1>v2>v3，故选D。 5.(2024·贵州高考)某研究人员将一铁质小圆盘放入聚苯乙烯颗粒介质中，在下落的某段时间内，小圆盘仅受重力G和颗粒介质对其向上的作用力f。用高速相机记录小圆盘在不同时刻的位置，相邻位置的时间间隔相等，如图所示，则该段时间内下列说法可能正确的是 (　　) A.f一直大于G B.f一直小于G C.f先小于G，后大于G D.f先大于G，后小于G 解析：选C　由题图可知相等时间间隔内铁质小圆盘的位移先增大后减小，可知铁质小圆盘的速度先增大后减小，以向下为正方向，即铁质小圆盘的加速度先沿正方向后沿负方向，根据牛顿第二定律得G-f=·a，可知f先小于G，后大于G。故选C。 6.(2025·福建福州模拟)如图所示，一轻质弹簧的左端与竖直墙面连接， 其右端与物体a连接，物体a、b间用一段轻绳连接，另一段轻绳左端与b连接，右端跨过定滑轮与物块c连接，整个系统处于静止状态，物块a、b和c的质量都为m，不计一切阻力，弹簧形变在弹性限度内，重力加速度为g。现将b、c间的轻绳烧断，下列说法正确的是 (　　) A.烧断后瞬间，b的加速度为零 B.烧断后瞬间，a的加速度为零 C.烧断后瞬间，a、b间轻绳的拉力为mg D.轻质弹簧第一次恢复至原长时，a、b间轻绳的拉力为零 解析：选D　b、c间的轻绳烧断之前，物块a、b和c都处于平衡状态，轻质弹簧的弹力等于c的重力，即F=mg，b、c间的轻绳烧断瞬间，弹簧的弹力不变，a、b的加速度相等，其大小为a===，设此时a、b间轻绳的拉力为T，对b，由牛顿第二定律有T=ma=mg，故A、B、C错误；轻质弹簧第一次恢复至原长时，a、b的加速度均为零，所以a、b间轻绳的拉力为零，故D正确。 7.某冰壶比赛赛道的简化图如图所示。A、B、C、D是水平冰面直线赛道上的四个点，其中A是掷出点，D是营垒中心，AB=BC=CD。运动员将冰壶从A点以初速度v0掷出，冰壶沿直线AD做减速运动，经过B点时速度恰好为，另一运动员用冰刷摩擦B、D之间的冰面以减小动摩擦因数，冰壶恰好到达营垒中心D。若未用冰刷摩擦冰面时，冰壶与冰面之间的动摩擦因数为μ，假设摩擦后的冰面光滑程度处处相同，则摩擦后冰壶与冰面之间的动摩擦因数为 (　　) A. B. C. D. 解析：选D　设A、B之间的距离为x，冰壶由A运动到B，根据运动学公式可得-2=2μgx，冰壶由B运动到D，根据运动学公式可得2=2μ'g×2x，联立解得μ'=，故选D。 8.(2025·北京延庆模拟)一人乘电梯上楼，在竖直上升的过程中如果加速度a随时间t变化的图像如图所示，以竖直向上为加速度a的正方向，则 (　　) A.前2 s人和电梯处于失重状态 B.2~4 s的过程中人对地板的压力变小 C.t=6 s时人对地板的压力为0 D.t=8.5 s时人对地板的压力最大 解析：选B　前2 s人和电梯加速度向上，则处于超重状态，选项A错误；2~4 s内向上的加速度减小，根据N=mg+ma可知，人对地板的压力变小，选项B正确；t=6 s时加速度为零，则人对地板的压力为mg，选项C错误；t=8.5 s时加速度向下且最大，根据N=mg-ma，可知此时人对地板的压力最小，选项D错误。 9.(3分)小胡同学使用如图甲所示的挂有5根相同弹簧的拉力器训练，已知每根弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，若他对拉力器两端的拉力均为F，则每根弹簧的伸长量为　　　　。如图乙所示，小王同学取下其中两根弹簧，互成120°角左右对称的悬挂一质量为m的钢球，系统静止后，突然右侧弹簧连接钢球处断开，则断开瞬间，钢球的加速度大小为　　　　、方向　　　　　　　　　　　　　　。(忽略弹簧及拉环质量)  解析：小胡同学对拉力器两端的拉力均为F，则5根弹簧的弹力为F，每根弹簧的弹力为，由胡克定律可知，=kΔx，则每根弹簧的伸长量Δx=。小王同学取下其中两根弹簧，互成120°角左右对称的悬挂一质量为m的钢球，系统静止后，根据平衡条件可知弹簧的弹力F1=F2=mg。右侧弹簧连接钢球处断开瞬间，小球所受右侧弹簧弹力消失，左侧弹簧弹力不变，则此时小球的合力与消失的弹力等大反向，根据牛顿第二定律mg=ma，则a=g，方向与水平方向成30°角斜向左下方。 答案：(1分)　g(1分)　与水平方向成30°角斜向左下方(1分) 10.(10分)(2025·福建泉州期末)避险车道是长下坡公路的重要设施，如图所示。某货车在下坡公路上以vA=10 m/s的速率经过A处时，司机发现刹车失灵并立即关闭动力，货车做匀加速运动到坡底B处时速率为vB=20 m/s，随后在避险车道上做匀减速运动到C处停下。已知货车的质量m=1×105 kg，A、B间距L1=750 m，B、C间距L2=40 m，取重力加速度大小g=10 m/s2，货车经过B处时的速率不变，求： (1)货车从A运动到B的时间t；(4分) (2)货车在避险车道上受到的合力大小F。(6分) 解析：(1)设货车下坡时的加速度大小为a1，根据速度与位移的关系有-=2a1L1，根据速度与时间的关系有vB=vA+a1t，联立解得t=50 s。 (2)设货车在避险车道上的加速度大小为a2，根据速度与位移的关系有=2a2L2 货车在避险车道上运动，根据牛顿第二定律得F=ma2，联立解得F=5×105 N。 答案：(1)50 s　(2)5×105 N 11.(12分)(2025·广东佛山期中)2024年9月11日在酒泉卫星发射中心，朱雀三号成功进行了垂直起降飞行实验。朱雀三号的质量约为500吨，先用火箭专用起重机通过4根等长钢索将火箭安装至发射台上，如图所示。4根钢索与竖直方向的夹角均为37°，且连接点ABC位于同一竖直面内。火箭点火起飞100秒后关闭发动机，此时火箭的速度达到600 m/s，一段时间后安全返回地面。假设火箭所受空气阻力恒为f=1×106 N，且点火后产生的推力恒定，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求： (1)起重机将火箭匀速吊起的过程中，每条钢索上的拉力大小(结果保留两位有效数字)；(3分) (2)点火后产生的推力为多大；(4分) (3)火箭上升的最大高度。(5分) 解析：(1)对火箭受力分析，根据平衡条件可得4Tcos 37°=mg 解得T≈1.6×106 N。 (2)由题意可知，点火后火箭做匀加速直线运动，由运动学公式有v1=a1t 解得a1=6 m/s2 由牛顿第二定律得F-(f+mg)=ma1 解得F=9×106 N。 (3)设火箭关闭发动机时上升的高度为h1，根据速度—位移公式有=2a1h1 解得h1= 3×104 m 关闭发动机后，火箭向上做匀减速直线运动，设火箭关闭发动机后上升的高度为h2，由牛顿第二定律得f+mg=ma2 解得a2= 12 m/s2 由运动学公式有0-=-2a2h2 解得h2=1.5×104 m 故火箭上升的最大高度为h=h1+h2=4.5×104 m。 答案：(1)1.6×106 N　(2)9×106 N　(3)4.5×104 m 44 / 57 $