高考物理 第3章 运动和力的关系 第3节 专项提升：牛顿第二定律的综合应用

2025人教版新教材物理高考第一轮

第3讲专题提升;生顿第二定律的综合应用

基础对点练

题组一动力学中的连接体问题

1.（2023福建福州三模）某工地小型升降电梯的原理图如图所示，轿厢A、对重B跨过轻质

定滑轮通过足够长轻质缆绳连接,电机通过轻质缆绳拉动对重，使轿厢由静止开始向上运

动，运动过程中A未接触滑轮、B未落地。已知A、B质量分别为〃八二600kg,侬=400kg,

电机输出功率恒为。=3kW,不考虑空气阻力与摩擦阻力，重力加速度g取10m/s）则当轿厢

速度为1m/s时,A、B之间轻质缆绳的拉力大小为（）

1

A.5400NB.6000N

C.6600ND.7000N

2.（多选）如图所示，一质量为〃?o=2kg、倾角为叙37。的斜面体放在光滑水平地面上。斜面

上叠放一质量为m=1kg的光滑楔形物块，物块在水平恒力产作用下与斜面体一起恰好保

持相对静止地向右运动。重力加速度g取lOm/s?。下列说法正确的是（）

A.斜面体对物块的支持力为12.5N

B.斜面体的加速度大小为a=3.75m/s2

C.水平恒力大小产=11.25N

D.若水平作用力b作用到斜面体上系统仍保持相对静止，则尸将变小

3.如图所示,倾角为30。的粗糙斜面上有4个完全相同的物块,在与斜面平行的拉力/作用

下恰好沿斜面向上做匀速直线运动，运动中连接各木块间的细绳均与斜面平行,此时第1、

2物块间细绳的拉力大小为Fi,某时刻连接第3、4物块间的细绳突然断了，其余3个物块

仍在力卜的作用下沿斜面句上运动,此时第1、2物块间细绳的拉力大小为”2,则门:“2

等于（）

1

2

3

A.9：2B.9：8

C.3：2D.l：1

4.（多选）（2023湖南长沙模拟）如图所示,质量为〃2的物块A静置在水平桌面上，通过足够长

的轻绳和轻质滑轮悬挂着质量为4〃z的物块B。现由都止释放物块A、B,以后的运动过程

中物块A不与定滑轮发生碰撞。已知重力加速度大小为g,不计所有摩擦阻力，下列说法正

确的是（）

A.在相同时间内物块A、B运动的路程之比为1：2

B.物块A、B的加速度之比为2：1

C.轻绳的拉力为呼

D.B下落高度力时速度为南

题组二动力学中的临界、极值问题

5.（2022江苏卷）高铁车厢里的水平桌面上放置一本书,书与桌面间的动摩擦因数为（）.4,最

大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2o若书不滑动，则高铁的最大加速度

不超过（）

A.2.0m/s2B.4.0m/s2

C.6.0m/s2D.8.0m/s2

6.水平路面上有一货车运载着5个相同的、质量均为用的光滑均质圆柱形工件，其中4个

恰好占据车厢底部,另有一个工件D置于工件A、B之间，如图所示,重力加速度为g。汽车

以某一加速度向左运动时，工件A与D之间恰好没有作用力，此时工件C与B间的作用力

大小为（）

2V5v/3

AA.三一机gB.〃吆

3

C.y/3nigD.2y/3ing

7.（多选）水平地面上有两物体A、B,质量分别为mA、WB,与地面的动摩擦因数分别为“A、

伴,轻弹簧左端连接物体B,右端固定在墙壁上。在水平力尸作用下,A、B均静止，如图所示。

现撤去水平力RA、B向左运动,且最终A、B分离。下列说法正确的是（）

A.若〃A>〃B,则A、B分离时弹簧处于压缩状态

B.若〃A>〃B,则A、B分离时弹簧处于伸长状态

C.若〃A<〃B,则A、B分离时弹簧处于压缩状态

D.若〃A<"B,则A、B分离时弹簧处于伸长状态

综合提升练

8.（2024湖北武汉模拟）如图所示，带有滑轮K的物块A的质量为机0=2.5kg,锁定在光滑的

水平桌面上。一轻绳绕过滑轮K,轻绳的水平段与竖直墙壁连接，竖直段下端悬挂质量为

kg的物块B,轻绳与滑轮之间的摩擦不计，物块B与A之间的动摩擦因数为4=0.5。

若解除对A的锁定，则物块A运动的加速度大小为（）

A.4m/s2B.3m/s2

C.2m/s2D.lm/s2

9.（2023山东烟台三模）如图所示，倾角8=37。的光滑斜面足够长，斜面上放有质量为加二2

kg、长度为L=\m的木板从、B为木板的两个端点，在A端放有质量〃?2=2kg的物块（可视

为质点），物块和木板接触面粗糙，将物块与质量相。=1kg的重物通过轻质长绳相连,绕在固

定在斜面顶端的定滑轮上，不计滑轮处的摩擦。系统从静止状态开始运动，设最大静摩擦力

等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6o

（1）欲使物块和木板之间不发生相对滑动而作为一个整体运动，求它们之间动摩擦因数〃的

取值范围。

(2)若动摩擦因数等于(1)问中最小值的：求从开始运动到物块从木板上掉下米所经过的时

O

间。

10.(2023山东枣庄二模)如图所示，深为/?=8m的枯井中有一质量为m=40kg的重物A,通

过轻绳跨过光滑的定滑轮与地面上质量为加=80kg的重物B相连。某人用与水平方向成

0=53。角的力尸拉重物B,恰好使其匀速运动。若该人用同样大小的力/水平拉重物B,并

将井中的重物A由井底拉到井口。重力加速度g取10m/s2o重物B与地面之间的动摩擦

因数为〃=0.25。sin53°=0.8,cos53°=0.6,求：

(1)拉力产的大小；

(2)水平拉重物B时,B的加速度大小；

⑶为使重物A能到达井口.水平力”作用的最短时间。

参考答案

第3讲专题提升:牛顿第二定律的综合应用

1.C解析当轿厢速度为lm/s时，电动机的牵引力为尸"=唾N=3000N,以轿厢A为

V1

对象，根据牛顿第二定律可得产r-如以对重B为对象，根据牛顿第二定律可得

产+m2glT=加24,联立解得A、B之间轻质缆绳的拉力大小为尸产6600N,C正确。

2.ABC解析对整体由牛顿第二定律有/=(巾0+7九)。,再隔离物块在竖直方向有FNCOS

仇"?g=0,水平方向有F-FNsin解得F-\1.25N,FN=12.5N,a=3.75m/s2,A.B、C正确;

若力作用在斜面上，物块仅受重力和支持力，二力合成有tan解得&)=7.5m/s2,再

对整体由牛顿第二定律有F=(mo+m)〃，可知外力需增大,D错误。

3.B解析匀速运动时，设每一个物块所受的摩擦力为R,质量为见根据平衡条件有

r=4〃?gsin。+4凡对第2、3、4物块由平衡条件可得3叫sin8+3R二Fi,可得尸产名,连接第3、

4物块间的细绳突然断了，对第1、2、3物块根据牛顿第二定律有足3根gsin83Ff=3,〃〃，对

第2、3物块根据牛顿第二定律有尸2-2mgsin仇2a=2〃孙可得人二小故Fi:B=9:8,B正

确。

4.BD解析根据动滑轮的特点可知B下降s,A需要运动2s,则物块A、B运动的路程之

比为2：1,A错误;因为都是从静止开始运动的，故有2乂3出尸二浓尸,解得出=：,B正确;对A

22QB1

分析有尸r=/MA,对B分析有4mg-277T=4〃ZQB.解得Fv=mgMB=^g.C错误:对B,加速度为

即二*,根据速度位移公式有，=2QB6,解得v=y[ghX)正确。

5.B解析书放在水平桌面上，相对于桌面不滑动，若最大静摩擦力提供加速

度,Rm=〃〃2g=〃也叫解得an=〃g=4.0m/s?,故若书不滑动，则高铁的最大加速度为4.0mH,故

选Bo

6.C解析对D受力分析,当工件A与D之间恰好没有作用力时,D只受重力、B对D的

弹力作用，弹力方向沿B、D的轴心连线方向，如图所示,根据牛顿第二定律得F合

刁〃右鼻;=Tmg，则当〃二口时A与D之间恰好没有作用力;再把A、B、D作为整体

tanoO33

受力分析，当汽车向左加速运动时,A相对于车有向右运动的趋势，所以车厢与A之间的弹

力是0,C对B有水平向左的弹力，竖直方向上的支持力和重力平衡，水平方向上，有C对A、

B、D整体的作用力大小为尸=3〃以=百根g,A、B、D错误,C正确。

Fz

1^)©c

7.BC解析A、B分离时两物体向左的速度相等，向右的加速度相等，物体之间的弹力恰

好为零，对物体A进行分析有〃AWAg=〃2AM,解得4|二心吆,若〃人>〃1},则有4Ag>〃Bg,由于两物

体加速度相等，则弹簧对物体B的弹力方向必定向右，有Fl+〃B〃ZBg=〃2B〃l,解得

R=(〃A-〃B)〃叫，方向向右,为拉力，则此时弹簧处于伸长状态,A错误,B正确;若则有

“Ag<〃Bg,由于两物体加速度相等,则弹簧对物体B的弹力方向必定向左，有=〃2B42,

解得正2=(〃8-')〃小那方向向左,则此时弹簧处于压缩状态,C正确,D错误。

8.C解析以桌面为参照物，则A将向右加速运动,B将和A一起向右加速运动,同时沿A

的右侧面向下加速运动，由关联关系可知A向右的加速度等于B向下的加速度;将A和K

视为一个整体，水平方向受绳,的拉力臼和B对它的压力八，由牛顿第二定律有R-FN=〃四,

物块B在水平方向上受A对它的压力打；则有八'二〃以且FN'=FN,物块B在竖直方向上受

绳的拉力FT、重力mg、A对B的摩擦力R,则有〃吆-FT-Ff="?a,6=〃FN；联立可得a=2m/s2,C

正确。

9答案(1)定0.4(2)1s

解析根据牛顿第二定律,对重物

FT-mg=moa\

对物块

机2gsinO+Ff-FT=nna\

对木板

migsin0-Ft=m\a2

物块和木板之间不发生相对滑动，有

«1=672

mowiig(1+sin8)

解得F(=