高考物理一轮复习：牛顿第二定律的综合应用（练习）

专题五牛顿第二定律的综合应用

基础巩固

U2024.广东卷］如图所示，轻质弹簧竖直放置.，下端固定.木块从弹簧正上方H高度处由静止

释放.以木块释放点为原点，取竖直向下为正方向.木块的位移为乂所受合外力为产，运动时间

为忽略空气阻力，弹簧在弹性限度内.关于木块从释放到第一次回到原点的过程中，其F-y图

像或）f图像可能正确的是（）

D

2.（多选）如图所示，水平地面上两个完全相同的物体A和B紧靠在一起,在水平推力厂的作用

下工和B一起运动，用后月表示4、B间的作用力.下列说法正确的是

A.若地面光滑，则FA产F

B.若地面光滑，则心片0.5尸

C.若地面与物体间的动摩擦因数为4则F击F

D.若地面与物体间的动摩擦因数为〃，则88=0.5〃

342（）25•山西运城模拟]一支架固定在置于水平地面的小车上，细线上一端系着质量为机的小

球，另一端系在支架上，当小车向左做直线运动时，细线与竖直方向的夹角为仇此时放在小车

上质量为M的A物体跟小车相对静止，重力加速度大小为g,如图所示，下列说法正确的是（）

A.加速度的大小为gsin4方向向左

B.细线的拉力大小为mgcos。，方向沿线向上

C.A受到的摩擦力人•小为Mgtan。.方向向左

D.A受到的摩擦力大小为Mgtan"方向向右

4.（多选）如图所示,质量分别为孙、也的4、8两个滑块放在斜面上，中间用一个轻杆相连工、

B与斜面间的动摩擦因数分别为使、他，它们在斜面上加速下滑.关于杆的受力情况，下列分析

正确的是（）

A.若"11=/«2,则杆受到压力

B.若"1="2,〃，＞加2厕杆受到拉力

C.若＜偿,〃[1＜"12,则杆受到压力

D.若"1=偿,〃?的小，则杆不受到作用力

5.阿特伍德机是英国物理学家阿特伍德发明的著名力学实验装置，如图所示为阿特伍德机的

简化示意图.质量均为M的两个重物A、B通过轻绳跨过比滑轻滑轮,保持静止状态.现相质量

为m的小物块C轻放在4上，让装置动起来,从开始运动到4和C卜.落高度h过程中，重力加

速度为g,下列说法中正确为是（）

A.C放在4上后.A和C做加速度减小的加速运动

B.A和C向下运动的加速度大小为“汗;

C.轻绳的弹力大小为臼二端咙

2M+m

D.A的末速度大小为v=厢^

6.［2()25•陕西西安一中模拟］如图所示，在倾角为，的光滑斜面上，有两个物块。和。，质量分别

为皿和〃?2,用与斜面平行的轻质弹簧相连接,在沿斜面向上的恒力尸作用下，两物块一起向上

做匀加速直线运动，则()

A.两物块一起运动的加速更大小为。二」一

叫+刑2

B.弹簧的弹力大小为斤=4尸

IffI十—2

C.两物块一起向上匀加速2动时,若增大加2,P、Q的间距不变

D.两物块一起向上匀加速运动时,若增大仇P、Q的间距变大

综合提升

742025•四川绵阳模拟］将一个质量为0.5kg的小球竖直向上抛风最终落回抛出点，运动过程

中所受阻力大小恒定，方向与运动方向相反.该过程的口/图像如图所示,g取lOm/s?.则小球

A.受到的阻力大小为6N

B.落回到抛出点时的速度大小为4几nVs

C.上升过程与下落过程都处于超重状态

D.上升过程与下落过程所用时间之比为2：3

8J2025•湖南长沙模拟］如图所示,质量为M、倾角为30。的斜面体置于水平地面上，一轻绳绕

过两个轻质滑轮连接着固定点P和物体反两滑轮之间的轻绳始终与斜面平行，物体A、B的

质量分别为〃?、2小，与斜面间的动摩擦因数为号重力加速度大小为g,将A、8由静止释放,

在8下降的过程中（物体4未碰到定滑轮），斜面体静止不动.下列说法正确的是（）

A.轻绳对P点的拉力大小为］吆

B物体人的加速度大小为长

C.地面对斜面体的支持力大小为Mg+2〃吆

D.增大A的质量，再将A、B静止释放，则B有可能上升

9J2025•湖北武汉模拟］加图所示.一光滑的正三角形斜面体OAB放在光滑的水平地面匕不

可伸长的轻绳两端分别拴接质量为皿、〃72的4%两物体，轻绳跨过固定在。点的光滑滑轮,〃、

b分别放在04、OB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,。、〃与斜面体保持相对静止，且A恰好没有离开斜面，则如、〃?2的比值为

（）

卜

A.1；2

B.l/I

C.3：4

D.2：1

10.（多选）［2025•浙江杭州模拟］某马戏团表演了猴子爬杆的节目，如图所示，杆的质量为孙长

度为A猴子的质量为2/〃.初始时，猴子静止在杆的最下端，现剪断轻绳，同时猴子相对丁杆往上

爬.已知重力加速度为g,杆下端到地面距离大于/，下列说法正确的是（）

A.若杆的加速度为3g,则猴子相对于地面静止

B.若杆的加速度为2g,则猴子相对于地面静止

C.猴子能相对地面静止的时间为殍

D.猴子能相对地面静止的时间为出

11.(多选)如图所示，与水平面成。=37。角的直棒上有一滑套，可以无摩擦地在棒上滑动.开始时

滑套相对棒静止,此时与棒的上端相距L1=1.0m,与棒的下端相距£2=0.4m.现在使棒保持倾

角夕=37。不变，以加速度。水平向右做匀加速直线运动，下列说法正确的是(g取10m/s2,sin

37°=0.6)()

A.若加速度a=7.5m。,滑套恰好不会在棒上滑动

B.若加速度〃=6m/s1滑套恰好不会在棒上滑动

C.若加速度4=10m/s)滑套经过，=0.63s会从棒的上端滑出

D.若加速度a=5m/s?,滑套经过f=0.63s会从棒的下端滑出

12J2025•辽宁丹东模拟］如图甲所示，将一圆环套在固定的足够长的水平杆上，环的内径略大

于杆的截面直径,对环施加一斜向上与杆的夹角为。的拉力忆当拉力逐渐变大时环的加速度

随拉力厂的变化规律如图乙所示.最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小g取10m/s)

求：

(1)圆环的质量、圆环与杆之间的动摩擦因数；

(2)当圆环受到的摩擦力大小为1N时,圆环的加速度大小.

拓展挑战

1342025•安徽淮北模拟］如图所示为一-固定斜面，斜面倾角。=30。,。、M、N为斜面上的三个

位置.已知OM=MN=0.08叫其中MN部分光滑，其余粗糙部分的动摩擦因数均为〃=*可视为

质点的两滑块质量均为0.06kg,用长为0.08m的轻绳拴接.图示位置滑块甲、乙间距离为0.08

m(轻绳间无拉力)，两滑块速度均为0.1m/s.(重力加速度g取10mH)求：

(1)滑块乙刚进入MN段时，轻绳所受的拉力大小；

(2)若滑块乙刚进入MN段时,轻绳立即断开，则滑块乙刚离开段时,滑块乙和甲之间的距

离.

答案解析

1.C［解析］木块从释放到刚接触弹簧时，由于忽略空气阻力，故木块做自由落体运动,所受合

夕卜力F=〃吆不变，此段时间内位移y随时间t变化规律为产氐尸,对应图像为抛物线;木块接触

弹簧后尸刁长的田）逐渐减小到零，加速度也逐渐减小到零,当加速减小到零时速度达到最大,

此段时间内位移），继续增大，且图像斜率仍增大;之后木块做加速度反向增大的减速运动/

反向增大,当速度减小到零时产达到反向最大，此段时间内位移继续增大直到最低点，且R图

像斜率逐渐减小到零;之后木块反弹，受力情况和运动情况都是以上过程的逆过程，图像具有

对称性,C正确,A、B、D错误.

2.BD［解析］设物体的质量为肛当物体与地面间有摩擦力时，因A、8的加速度相同，以整体

为研究对象，由牛顿第二定律得F-2〃wg=2〃肛隔禽B,有您8-4〃陪=〃口,所以88=0.5p，同理当地

面光滑时工、8间的作用力也为0.5E选项B、D正确.

3.D［解析］对小球受力分析如图所示，由于小球和小车一起向左运动，则可知小球所受今外

力在水平方向，小球加速度即为整体加速度，根据几何关系可得Fit=mglan以解得〃=gtan

。，方向水平向右，故A错误;根据儿何关系可得细线的拉力产产胃,方向沿线向上，故B错误;由

于人与小车保持相对■静止厕人的加速度与小车和小球加速度相同，对人分析可知/在竖直方

向受竖直向下的重力与小车对A竖直向上的支持力，合力为零，在水平方向仅受摩擦力作用，

所受摩擦力即为合外力，向加速度水平向右，则所受摩擦力水平向右,根据牛顿第二定律有

Ff=Ma=Mgtan。，故C错误,D正确.

4.AD［解析］不考虑杆对滑块的作用时,滑块受到重力、支持力和滑动摩擦力,根据牛顿第二

定律,对滑块4有migsin0-u\m\gcos。=加闺］,解得〃产g（sin。-川cos0）;同理，对滑块B有s招（sin

""2cos。）.若川>"2,则a\<02,8的加速度较大，考虑杆对两滑块的作用,则杆受到压力，故A正确.

若加="2,则。尸他,两滑块加速度相同,说明无相对运动趋势，杆不受到作用力，故B错误笛正确.

若3<42,则工的加运度较大，考虑杆对两滑的作用，则杆受到拉力，故C错误.

5.B［解析］对小B、C组成的系统根据牛顿第二定律得〃吆=(2"+m)〃,解得“舁,加速度

恒定，选项A错误,B正确;对B根据牛顿第二定律得Fr-Mg二欣人解得仁二喘警C错误:根据

运动学公式，得刀=1解得v=RD错误.

layj2A/+m

6.B［解析］对两物块整体分析,根据牛顿第二定律有F-(〃“+〃?2)gsin。=(〃?|+/也)4,可得两物

块一起运动的加速度大小为〃二，一gsin。故A错误;对物块Q分析，根据牛顿第：定律有

〃“十

产「"2gsinO=〃?2。,解得弹簧的弹力大小为尸产就丁，故B壬确;由上述分析可知,两物块一起向

上匀加速运动时，弹簧的弹力大小为尸产尸二所、~F,则若增大〃?2,弹簧弹力FT增大，则P、Q

的间距变大，若增大〃，弹黄弹力用不变厕P、Q的间距不变，故C、D错误.

7.B［解析］由图可知小球上升过程中的加速度大小为0=2=12m/s2,根据牛顿第二定律有

"ig+/第解得F国=1N,故A错误;小球下落过程的加速度大小为“2=J&m/s?,根据

m

鼻山2、$2心可得小球上升与下落所用时间之比为江聆二J，、球下落的时间为

s,小球落回到抽出点的速度大小为也="2,2=4后m/s,故B正确,D错误;小球上升

和下落过程加速度方向均向下,处于失重状态，故C错误.

8.B［解析］由于相同时间内物体8通过的位移是物体A通过的位移的两倍,则物体B的加

速度是物体A的加速度的两倍,设物体A的加速度为a,则8的加速度为2a,设物体A、B释放

瞬间,轻绳的拉力为Fr,对A、B分别受力分析，由牛顿第二定律得2FT-/^sin30"〃〃gcos

30。=〃心.2，心-尸产2%2&解得%=?)吆、a=；g,故A错误,B正确;物体B下降过程中，对斜面体、

4、B整体分析,在竖直方向上根据牛顿第二定律得(M+3〃?)g*N-Frsin30。=2%2。-〃侬出30°,

解得地面对斜面体的支持力为尸N=(M4〃?)g,故C错误;假设B上升，则A下滑工所受滑动摩

擦力沿斜面向上，分析此时A的受力情况可知〃出sin30c9〃〃gcos30"2尸「［，而A这样的受力

情况，无法下滑，故假设错误，故D错误.

9.A［解析］对人、B受力分析如图甲、乙所示，因为人恰好没有离开斜面，故其和斜面无弹力,

可知绳上的拉力FT=?"Z|g,整体的加速度4=杀,对B有产卜*=〃72。,1N+EFT=/〃2g,两式联

立解得如；侬=1；2,故选A

“»遥

10.AC［解析］若杆的加速度为3g,对杆根据牛顿第二定律可知+R=m3g,解得a=2/??g,

方向竖直向下，根据牛顿第三定律可知，杆对猴子的摩擦力大小为2〃?期方向向上，对猴子由牛

顿第二定律有2〃叱疥=2〃"解得“0,则猴子相对于地面静止，故A正确,B错误;若杆的加速度

为3g,则猴子相对于地面静止，则杆下降的位移为/,由运动学公式有/=；・3g尸,猴子能相对地面

静止的时间为片丑，故C正确,D错误.

11.AD［解析］设棒以加速度的向右匀加速时，滑套恰好不在棒上滑动，如图甲所示，则有

FNCOS0=mgsFwsin0=〃k/o,解得〃o=gtan0=7.5m/s?,故A正确,B错误;当67=10时、滑套

会沿棒卜.滑.如图乙所示.设滑套相对棒的加速度大小为小.经时间/,滑套滑出直棒.则有FNCOS

0-mg=ma］Sin夕、尸Nsin6=m(a-a］cos夕)和Zd：,"3,解得a\=2m/s2Ji=1.0s,故C错误;当a=5

m/s2<a。时，滑套会沿棒下滑，如图丙所示，设滑套相对■棒的加速度大小为心经时间/2滑套滑出

直棒，则有mg-F^cos。=机侬足仇产Nsine=/〃Q+a2COS。)和七二我心解得s=2m/s2,/2=^p

sY).63s,故D正确.

7

丙

12.(1)0.4kg0.5

(2)0或1.25m/s?或8.75m/s2

［解析］(l)F在2~5N内时,对