高考物理 能力突破 牛顿第二定律的综合应用

高考物理专题突破练习

牛顿第二定律的综合应用

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基础达标练

1.（多选）（2025海南海口模拟）如图甲所示，高空滑索是一种勇敢者的运动项

目。如果一个人用轻绳通过轻质滑环悬吊在足够长的倾斜钢索上沿直线

运动,在下滑过程中可能会出现如图乙和图丙所示的两种情形，不计空气阻

力，则下列说法正确的是（BC）

A,图乙的情形中，人可能匀速下滑X.K.

B.图乙的情形中，人不可能匀速下滑才

C.图丙的情形中，人一定匀速下滑甲乙丙

D.图丙的情形中，人不可能匀速下滑

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【解析】图乙中，对人受力分析,受重力和拉力，由于两个力不共线，故合力

一定不为零,人不可能匀速下滑,A错误,B正确;图丙的情形中，人受重力和

拉力,若合力不为零，则轻绳不可能保持竖直，故合力一定为零，人一定匀速

下滑,C正确,D错误。

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3.（2024北京大兴三模）如图所示,A、B两物体的质量分别为〃2A和加B,由轻

质弹簧相连，当用恒力厂水平向右拉着A,使A、B一起沿粗糙水平面做匀加

速直线运动时，弹簧伸长量为x,加速度大小为可。已知A、B两物体与水平

面间的动摩擦因数相同，则下列说法正确的是（C）

A.如果恒力增大为22则两物体的加速度增大为2%

B.如果恒力增大为2凡则弹簧伸长量仍为x

C.若水平面光滑，则弹簧伸长量仍为X

D.若水平面光滑，则加速度大小仍为为

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【解析】根据题意，由牛顿第二定律，对整体有

对物体B有"-〃加*=/河〃1,解得白="北A：/7nB9=:平g,

7nA十"^BGA十MB

尸叫(丁岫1BF如果恒力增大为2凡同理可得，两物体的加速度

为a2=———-〃g＞2qi,弹簧伸长量xJMBS：+〃。)＞兀限A、B错误;若水平面光

mA+^Bk

滑，同理可得%=」一＞%,则弹簧伸长量x〃=半=，故c正

THA+HIBkk(mA+mB)

确,D错误。

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4.（多选）在水平直轨道上运动的火车车厢内有一个倾角为30。的斜面，如图

所示。小球的重力、绳对球的拉力、斜面对小球的弹力分别月G、八FN

表示，当火车以加速度〃向右加速运动时，则（BP

A.若a=20m/s2,小球受G、八FN三个力的作用

B.若a=20m/s2,小球只受G、个力的作用与0。

'Tm_i^rTTTTTm^)'TTm~/

C.若a=10m/s2,小球只受G、个力的作用

D.若a=10m/s2,小球受G、T、厂N三个力的作用

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【解析】设火车加速度为劭时，小球刚好对斜面没有压力，对小球根据牛顿

第二定律可得一2—=机4（）,解得劭=108m/s2-17m/s2o若a=20m/s2,可知

tan30

小球已经离开斜面，小球受到重力和绳子拉力两个力的作用,A错误,B正确;

若Q=10m/s2,可知小球还没有离开斜面，小球受到重力、绳子拉力和斜面

支持力三个力的作用,C错误,D正确。

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5.(2024北京朝阳二模)如图所示,光滑水平桌面上木块A、B叠放在一起，木

块B受到一个大小为尸水平向右的力,A、B一起向右运动且保持相对静止。

已知A的质量为〃2、B的质量为2加,重力加速度为g。下列说法正确的是

(C)

A.木块A受到两个力的作用A

B.木块B受到四个力的作用|口|耳

C.木块A所受合力大小为§

D.木块B受到A的作用力大小为J(mg)2+产

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【解析】由于桌面光滑，则两木块一起向右做加速运动,则木块A受到重力、

支持力和摩擦力三个力的作用，选项A错误;木块B受到重力、地面的支持

力、A对B的压力和摩擦力以及力厂共五个力的作用，选项B错误;整体的加

速度则木块A所受合力大小为〃=加〃=1选项C正确;木块B受到A的

压力为加g,摩擦力为户5，则作用力大小为⑦AB=J(7ng)2+产=

](瓶。)2+：尸2,选项口错误。

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6.(2024陕西渭南二模)如图甲，足够高的水平长桌面上/点左边光滑，右边

粗糙，物块A在祛码B的拉动下从桌面左端开始运动，其〜图像如图乙所示。

已知特码B质量为0.20kg,重力加速度g取10m/s2,用掰A表示物块A的质量必

表示物块A与尸点右边桌面之间的动摩擦因数，则有(C)

A.mA=1.0kg,〃=0.2

B.加A=0・4kg,〃=0.125

C."?A=0・8kg,〃=0.125

甲

D.mA=0.8kg,〃=0.2

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【解析】由图像可知，物块A在P点左边运动时的加速度为为=2m/s2,在。点

右边运动时的加速度为m/s2=lm/s2,由牛顿第二定律得

m*=（加A+加10。1,〃2*-4〃〃8=（加庆+加10。2,联立解得〃2人=0・8kg,〃=O.125,故选

Co

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能力提升练

7.（2024河南洛阳二模）如图所不，一光滑的止三角形斜面体放在光滑的

水平地面上,不可伸长的轻绳两端分别连接质量为的、加2的两物体,轻绳跨

过固定在O点的光滑滑轮"I、g分别放在。403面上，两部分轻绳与斜

面均平行。作用在斜面体上的恒力使斜面体向右做匀加速运动加］、加2与

斜面体保持相对静止，且叫恰好没有离开斜面，则叫、能2的比值为（A）

A.1；2B.l；1

C.3；4D.2；1AB

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【解析】对%、如受力分析如图所示，因为加1恰好没有离开斜面,故其和

斜面无弹力，可知绳上的弹力「=竽加£,整体的加速度4=fg。对〃与有日N-

1=加2。,却+3丁=加喏，两式联立解得掰1:〃?2=1:2,故选A。

乙乙乙

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8.(2024北京通州一模)车厢顶部固定一滑轮，在跨过定滑轮轻绳的两端各

系一个物体，质量分别为用1、加2,如图所示。车厢向右运动时，系加1的轻绳

与竖直方向夹角为a系〃22的轻绳保持竖直,如、加2与车厢保持相对静止。

已知机2＞啊,绳子的质量、滑轮与轻绳的摩擦忽略不计，下列说法正确的是

A.车厢的加速度为0

B.绳子的拉力大小为mgcos0

C.车厢底板对股的支持力为(m1+m2)g

D.车厢底板对加2的摩擦力为〃22gtan0

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【解析】物体加1与车厢具有相同的加速度，对物体加1分析,受重力和拉力,

根据合成法知/合=Sgtan仇拉力为7=叱?物体s的加速度为4=四四蛆=

COSaTZl]

gtan仇所以车厢的加速度为gtana故A、B错误;物体〃22加速度为man。，对

物体〃”受力分析，受重力、支持力、拉力和摩擦力，支持力为N=m喏-0£

COSu

户加2〃=加喏tan”故C错误,D正确。

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9.（多选X2025八省联考陕西卷）如图所示,倾角为30。且足够长的光滑斜劈

固定在水平面上T、Q两个物体通过轻绳跨过光滑定滑轮连接,Q的另一端

与固定在水平面的轻弹簧连接,P和Q的质量分别为4加和〃2。初始时，控制P

使轻绳伸直且无拉力，滑轮左侧轻绳与斜劈上表面平行，右侧轻绳竖直，弹

簧始终在弹性限度范围内，弹簧劲度系数为A,重力加速度大小为g,弹簧的

弹性势能综=1京2a为弹簧的形变量）。现无初速度释放物体P,则在物体P沿

斜劈下滑过程中，下列说法正确的是（

A.轻绳拉力大小一直增大

B.物体P的加速度大小一直增大

C.物体P沿斜劈下滑的最大距离为华

D.物体P的最大动能为空算

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【解析】设P向下运动过程中的位移为s,弹簧的形变量为x,开始时弹簧的

弹力表现为支持力,从释放P到弹簧恢复原长过程中，对P、Q整体根据牛顿

第二定律得4/%gsin30°-〃?g+«=(4〃2+加)/得。=笺出，随着s增大/减小，则

加速度逐渐减小，当弹簧恢复原长后，弹簧表现为拉伸状态,弹簧弹力为拉

力，随着s增大/增大，根据牛顿第二定律得4加gsin30°-/%g-左x=(4〃2+〃?)a,得

当〃2g>hr时，随着s增大，加速度逐渐减小，当时，随着s增大，加

Orii

速度反向增大，所以P的加速度大小先减小后反向增大，故B错误；

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以P为研究对象，设轻绳拉力为三,根据牛顿第二定律得4“gsin30°-

后=4〃肛可得弹簧恢复原长前Fr=1.2mg-0.8日,随着工减小产丁增大，弹簧恢复

7

原长后77=1.2〃吆+0.8似可知随着工增大万丁逐渐增大,所以轻绳拉力大小一

直增大，故A正确;没有释放物体P前,根据平衡条件得加g=g，可得为=器物

体P沿斜劈下滑的最大距离为Smax，根据机械能守恒定律得4〃2g%axSin

30°2gsmax+"（Smax—%l）2,解得，皿=等，故C错误；

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当P的加速度为零时，速度最大，动能最大，此时根据平衡条件得4mgsin30°

=3+〃?g,解得£=等,可知P动能最大时，弹簧的弹性势能与初始状态相等，设

P的动能为瓦，根据瓦=卜4〃2廿可知Q的动能为之根据动能定理得

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4mg(xr+X|)sin30°2g(工'+修)=瓦+粤,解得瓦=空＞，故D正确。

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素养拔高练

10.（12分）如图所示，一弹簧一端固定在倾角为8=37。的足够长的光滑固定

斜面的底端,另一端拴住质量为〃4=6kg的物体P,Q为一质量为加2=1。kg的

物体，弹簧的质量不计，劲度系数左=600N/m,系统处于静止状态。现给物体

Q施加一个方向沿斜面向上的力冗使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运

动。已知在前0.2s时间内尸为变力,0.2s以后/为恒力,sin37。=0.6,

cos370=0.8,g取10m/s2。

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