2025版高考物理考點(diǎn)題型歸納總結(jié)（含答案）考點(diǎn)14　牛頓第二定律的理解和應(yīng)用

考點(diǎn)14牛頓第二定律的理解和應(yīng)用強(qiáng)基固本對(duì)點(diǎn)練知識(shí)點(diǎn)1牛頓第二定律的理解1．一個(gè)熱氣球與沙包的總質(zhì)量為M，在空氣中以加速度eq\f(1,2)g下降．為了使它以同樣大小的加速度上升，需拋掉沙包中的沙子，若熱氣球所受浮力不變，應(yīng)該拋掉的沙的質(zhì)量為()A．eq\f(1,2)MB．eq\f(1,3)MC．eq\f(2,3)MD．eq\f(3,4)M2．如圖，傾角為30°、質(zhì)量為m的斜面體靜止于光滑水平面上．輕彈簧的上端固定在斜面體的頂端A處，下端拴接一質(zhì)量為eq\f(m,3)的光滑小球(可視為質(zhì)點(diǎn)).現(xiàn)讓系統(tǒng)在水平恒力F作用下以大小為eq\r(3)g的加速度水平向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，小球與斜面相對(duì)靜止且小球未運(yùn)動(dòng)到水平面上．已知重力加速度大小為g，不計(jì)空氣阻力．則撤去力F瞬間(在撤去力F的瞬間，小球與斜面之間的彈力不變)()A．彈簧的彈力大小為eq\f(mg,6)B．斜面體的加速度大小為eq\f(\r(3),3)gC．小球的加速度大小為0D．小球?qū)π泵娴膲毫Υ笮閑q\f(\r(3)mg,6)知識(shí)點(diǎn)2瞬時(shí)加速度問(wèn)題3．(多選)如圖所示，A、B、C是三個(gè)質(zhì)量相同的小球，A、B之間用輕彈簧連接，B、C之間用細(xì)繩連接，A通過(guò)細(xì)繩懸掛在天花板上，整個(gè)系統(tǒng)保持靜止，重力加速度為g.則剪斷OA間細(xì)繩的瞬間()A．小球A的加速度大小為2gB．小球A的加速度大小為3gC．小球C的加速度大小為0D．小球C的加速度大小為g4．如圖所示，質(zhì)量為m的小球用水平輕質(zhì)彈簧系住，并用傾角為30°的光滑木板AB托住，小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)．在木板AB突然撤離的瞬間，小球的加速度大小為(重力加速度為g)()A．0B．eq\f(2\r(3),3)gC．gD．eq\f(\r(3),3)g5．如圖所示，一根彈簧一端固定在左側(cè)豎直墻上，另一端連著A小球，同時(shí)水平細(xì)線一端連著A球，另一端固定在右側(cè)豎直墻上，彈簧與豎直方向的夾角是60°，A、B兩小球分別連在另一根豎直彈簧兩端．開始時(shí)A、B兩球都靜止不動(dòng)，A、B兩小球的質(zhì)量相等，重力加速度為g，若不計(jì)彈簧質(zhì)量，在水平細(xì)線被剪斷瞬間，A、B兩球的加速度分別為()A．a(chǎn)A＝aB＝gB．a(chǎn)A＝2g，aB＝0C．a(chǎn)A＝eq\r(3)g，aB＝0D．a(chǎn)A＝2eq\r(3)g，aB＝0知識(shí)點(diǎn)3超重和失重現(xiàn)象6．如圖所示，一個(gè)圓形水杯底部有一小孔，用手堵住小孔，往杯子里倒半杯水．現(xiàn)使杯子做以下幾種運(yùn)動(dòng)，不考慮杯子轉(zhuǎn)動(dòng)及空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是()A．將杯子豎直向下拋出，小孔中有水漏出B．將杯子斜向上拋出，小孔中有水漏出C．用手握住杯子向下勻速運(yùn)動(dòng)，不堵住小孔也沒(méi)有水漏出D．杯子做自由落體運(yùn)動(dòng)，小孔中沒(méi)有水漏出7．“笛音雷”是春節(jié)期間常放的一種鞭炮，其著火后一段時(shí)間內(nèi)的速度—時(shí)間圖像如圖所示(取豎直向上為正方向)，其中t0時(shí)刻為“笛音雷”起飛時(shí)刻、DE段是斜率大小為重力加速度g的直線．不計(jì)空氣阻力，則關(guān)于“笛音雷”的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．“笛音雷”在t2時(shí)刻上升至最高點(diǎn)B．t3～t4時(shí)間內(nèi)“笛音雷”做自由落體運(yùn)動(dòng)C．t0～t1時(shí)間內(nèi)“笛音雷”的平均速度為eq\f(v1,2)D．t3～t4時(shí)間內(nèi)“笛音雷”處于失重狀態(tài)知識(shí)點(diǎn)4動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題8．水平路面上質(zhì)量為30kg的小車，在60N水平推力作用下由靜止開始以1.5m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng).2s后撤去該推力，則()A．小車2s末的速度是4m/sB．小車受到的阻力大小是15NC．撤去推力后小車的加速度大小是1m/s2D．小車運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為6s9．電動(dòng)平衡車是一種新的短途代步工具．已知人和平衡車的總質(zhì)量是60kg，啟動(dòng)平衡車后，車由靜止開始向前做直線運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻關(guān)閉動(dòng)力，最后停下來(lái)，其v-t圖像如圖所示．假設(shè)平衡車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，g＝10m/s2，則()A．平衡車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.6B．平衡車整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位移大小為195mC．平衡車在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的平均速度大小為3m/sD．平衡車在加速段的動(dòng)力大小72N10．如圖所示，質(zhì)量為m＝3kg的木塊放在傾角θ＝30°的足夠長(zhǎng)的固定斜面上，木塊可以沿斜面勻速下滑．若用沿斜面向上的力F作用于木塊上，使其由靜止開始沿斜面向上加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)t＝2s木塊沿斜面上升4m的距離，則推力F的大小為(g取10m/s2)()A．42NB．6NC．21ND．36N培優(yōu)提能模擬練11．[2024·河北省邯鄲市質(zhì)量檢測(cè)二]如圖甲所示，一物塊放在水平桌面上，物塊受到水平向右的拉力F的作用后運(yùn)動(dòng)，以水平向右為加速度的正方向．物塊的加速度a與拉力F之間的關(guān)系如圖乙所示，重力加速度g＝10m/s2.物塊與水平面桌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為()A．0.2B．0.4C．0.6D．0.812．[2024·陜西省漢中市第四次聯(lián)考]如圖所示，細(xì)繩OA一端系在小球上，另一端固定在斜面天花板上，輕質(zhì)彈簧一端與小球連接，另一端固定在豎直墻上的B點(diǎn)，平衡時(shí)細(xì)繩OA垂直于天花板，彈簧恰好水平．重力加速度大小為g，將細(xì)繩OA剪斷的瞬間，小球的加速度大小為()A．0B．gC．eq\f(g,cosθ)D．eq\f(g,sinθ)13．[2024·山西省大同市月考](多選)某同學(xué)課下做實(shí)驗(yàn)：右手手掌保持豎直，用左手將一書本貼著右手放置，然后撤去左手的同時(shí)，右手猛地水平向前推出，如圖所示，可以使書本與右手最初一段時(shí)間保持相對(duì)靜止．已知手掌和書本之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，不考慮空氣阻力，最大靜摩擦力約等于滑動(dòng)摩擦力，則在推動(dòng)過(guò)程中，為保證書本和手相對(duì)靜止，手向前推動(dòng)的加速度大小可能為()A．eq\f(g,2μ)B．eq\f(g,μ)C．eq\f(3g,2μ)D．eq\f(2g,μ)14．[2024·廣東省深圳市紅嶺中學(xué)第二次考試]林老師將手機(jī)放在叉車的升降機(jī)上，利用傳感器得到一速度—時(shí)間圖像，如圖所示．手機(jī)傳感器中速度向上時(shí)為正值，下列說(shuō)法正確的是()A．0.8s時(shí)手機(jī)處于失重狀態(tài)B．1.2s時(shí)手機(jī)處于超重狀態(tài)C．0.9s～1.2s升降機(jī)處于勻加速上升階段D．2.4s～2.6s手機(jī)對(duì)升降機(jī)的力等于升降機(jī)對(duì)手機(jī)的力15．[2024·山西省名校聯(lián)考]如圖所示，傾角為θ的傳送帶始終以5m/s的速度順時(shí)針勻速運(yùn)動(dòng)，一質(zhì)量為1kg的物塊以10m/s的速度從底端沖上傳送帶，恰好能到達(dá)傳送帶頂端．已知物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，取重力加速度大小g＝10m/s2，sinθ＝0.6，物塊從傳送帶底端運(yùn)動(dòng)到頂端的時(shí)間為()A．1.0sB．1.5sC．2.5sD．3.0s16．[2024·北京市海淀區(qū)期中考試](多選)某同學(xué)設(shè)計(jì)制作了一個(gè)“豎直加速度測(cè)量?jī)x”，其結(jié)構(gòu)如圖所示．一根輕彈簧上端固定，在彈簧旁沿彈簧長(zhǎng)度方向固定一根直尺，彈簧下端掛一個(gè)質(zhì)量m＝0.10kg的重物，重物靜止時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量x0＝5.00cm，指針指在O點(diǎn)．已知圖中OM＝ON＝1.00cm，規(guī)定豎直向下為正方向，取重力加速度g＝10m/s2.下列說(shuō)法正確的是()A．若指針指在OM之間某點(diǎn)時(shí)，被測(cè)物體處于失重狀態(tài)B．若指針指在ON之間某點(diǎn)時(shí)，被測(cè)物體可能在減速上升C．M點(diǎn)應(yīng)標(biāo)記的加速度值為－2.0m/s2D．該測(cè)量?jī)x上的刻度所對(duì)應(yīng)加速度的值是均勻的17．[2024·山東省濰坊市月考](多選)如圖甲，一箱式貨車在平直公路上由靜止開始向左運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖乙所示，貨箱中放置一質(zhì)量為50kg的貨物，其與車廂間摩擦因數(shù)為0.25，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中貨物一直未與車廂壁碰撞，則測(cè)下列說(shuō)法正確的是(設(shè)貨箱地板保持水平)()A．第1s內(nèi)，貨物不受摩擦力B．第2s內(nèi)，貨物受向左的摩擦力，大小為125NC．第3s內(nèi)，貨物不受摩擦力D．第3s內(nèi)，貨物受向左的摩擦力，大小為125N18．[2024·河北省廊坊十校聯(lián)考]物流公司通過(guò)滑軌把貨物(視為質(zhì)點(diǎn))直接裝運(yùn)到卡車中．如圖所示，長(zhǎng)度l1＝4m的傾斜滑軌與水平面成37°角，滑軌與車廂平滑連接．貨物從傾斜滑軌頂端由靜止開始下滑，貨物在傾斜滑軌上滑行時(shí)的加速度大小a1＝2m/s2，取重力加速度大小g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.(1)求貨物與滑軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1；(2)求貨物在傾斜滑軌末端時(shí)速度的大小v；(3)若貨物與車廂底板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＝0.1，不考慮貨物從滑軌滑上車廂底板過(guò)程中的機(jī)械能損失，不計(jì)車廂的高度，貨物不能與車廂右側(cè)廂壁相撞，求車廂的最短長(zhǎng)度l2.

考點(diǎn)14牛頓第二定律的理解和應(yīng)用1．答案：C解析：設(shè)空氣對(duì)熱氣球與沙包的浮力大小為F.在空氣中以加速度a＝eq\f(1,2)g下降過(guò)程中，根據(jù)牛頓第二定律可得Mg－F＝Ma，為了使它以同樣大小的加速度上升，設(shè)應(yīng)該拋掉的沙的質(zhì)量為m，拋出后，根據(jù)牛頓第二定律可得F－（M－m）g＝（M－m）a，聯(lián)立解得m＝eq\f(2,3)M，C正確．2．答案：B解析：未撤去力F時(shí)，由題意得eq\f(1,3)mgtan60°＝eq\f(1,3)m·eq\r(3)g＝eq\f(1,3)ma說(shuō)明小球恰好不離開斜面，斜面對(duì)小球無(wú)作用力，彈簧拉力大小FT＝eq\f(\f(1,3)mg,cos60°)＝eq\f(2,3)mg撤去力F的瞬間，彈簧彈力不發(fā)生突變，仍為eq\f(2,3)mg，小球與斜面之間的彈力不變，故小球?qū)π泵娴膲毫榱?，A、D錯(cuò)誤；設(shè)撤去力F瞬間斜面體的加速度大小為a′，則FTcos30°＝ma′，解得a′＝eq\f(\r(3),3)g，B正確；小球受力不變，加速度不變，大小仍為eq\r(3)g，C錯(cuò)誤．3．答案：BC解析：設(shè)三個(gè)小球質(zhì)量均為m，剪斷OA間細(xì)繩前，彈簧彈力F＝2mg，剪斷OA間細(xì)繩瞬間，彈簧彈力F＝2mg不變，對(duì)A分析，F(xiàn)＋mg＝ma，解得A的加速度a＝3g；對(duì)BC整體分析，F(xiàn)－2mg＝2ma，解得BC整體加速度a＝0，B、C正確．4．答案：B解析：未撤離木板時(shí)，小球受重力mg、彈簧的拉力FT和木板的彈力FN的作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，通過(guò)受力分析可知，木板對(duì)小球的彈力大小為eq\f(2\r(3),3)mg.在撤離木板的瞬間，彈簧的拉力FT大小和方向均沒(méi)有發(fā)生變化，而小球的重力是恒力，故此時(shí)小球受到重力mg、彈簧的拉力FT，小球所受合力與撤離木板前木板對(duì)小球的彈力大小相等、方向相反，故小球的加速度大小為eq\f(2\r(3),3)g，B正確．5．答案：D解析：水平細(xì)線被剪斷前，對(duì)A、B進(jìn)行受力分析如圖所示，靜止時(shí)有FT＝Fsin60°，F(xiàn)cos60°＝mAg＋F1，F(xiàn)1＝F′1＝mBg，又因?yàn)閙A＝mB，聯(lián)立解得FT＝2eq\r(3)mAg，水平細(xì)線被剪斷瞬間，F(xiàn)T消失，其他各力不變，A所受合力與FT等大反向，所以aA＝eq\f(FT,mA)＝2eq\r(3)g，aB＝0，D正確．6．答案：D解析：杯子跟水做斜拋運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)、下拋運(yùn)動(dòng)時(shí)都只受重力，處于完全失重狀態(tài)，因此不會(huì)有水漏出，A、B錯(cuò)誤，D正確；杯子向下做勻速運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，水受重力，會(huì)漏出，C錯(cuò)誤．7．答案：D解析：由圖可知，t0～t4時(shí)間內(nèi)“笛音雷”的速度一直為正值，表明其速度方向始終向上，可知，“笛音雷”在t2時(shí)刻并沒(méi)有上升至最高點(diǎn)，上升至最高點(diǎn)應(yīng)該在t4時(shí)刻，A錯(cuò)誤；t3～t4時(shí)間內(nèi)“笛音雷”速度方向向上，圖像斜率為一恒定的負(fù)值，表明t3～t4時(shí)間內(nèi)“笛音雷”實(shí)際上是在向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，其加速度就是重力加速度g，B錯(cuò)誤；將A、B用直線連起來(lái)，該直線代表勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其平均速度為eq\f(v1,2)，而AB線段與橫軸所圍的面積大于AB曲線與橫軸所圍的面積，面積表示位移，根據(jù)eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(Δx,Δt)可知，直線代表的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度大于AB曲線代表的變加速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度，即t0～t1時(shí)間內(nèi)“笛音雷”的平均速度小于eq\f(v1,2)，C錯(cuò)誤；根據(jù)上述，t3～t4時(shí)間內(nèi)“笛音雷”做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，加速度方向豎直向下，“笛音雷”處于失重狀態(tài)，D正確．8．答案：B解析：小車2s末的速度是：v＝at＝1.5×2m/s＝3m/s，故A錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律得：F－f＝ma，解得：f＝F－ma＝60N－30×1.5N＝15N，B正確；撤去推力后，根據(jù)牛頓第二定律：f＝ma1，解得：a1＝0.5m/s2，C錯(cuò)誤；撤去推力后運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：t1＝eq\f(3,0.5)s＝6s，所以小車運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為：t＝2s＋6s＝8s，D錯(cuò)誤．9．答案：B解析：關(guān)閉動(dòng)力后，車做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a，由牛頓第二定律可得a＝eq\f(μmg,m)＝μg，結(jié)合圖像，a＝eq\f(6,40－30)m/s2＝0.6m/s2，解得μ＝0.06，A錯(cuò)誤；圖線與橫軸圍成的面積為位移，為x＝（25＋40）×6×eq\f(1,2)m＝195m整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的平均速度大小為eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(x,t)＝eq\f(195,40)m/s＝4.875m/s，B正確，C錯(cuò)誤；平衡車在加速段時(shí)有F－μmg＝ma′，a′＝eq\f(6,5)m/s2代入數(shù)值解得F＝108N，D錯(cuò)誤．10．答案：D解析：因木塊能沿斜面勻速下滑，由平衡條件知：mgsinθ＝μmgcosθ，所以μ＝tanθ；當(dāng)在推力作用下加速上滑時(shí)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式x＝eq\f(1,2)at2得a＝2m/s2，由牛頓第二定律得：F－mgsinθ－μmgcosθ＝ma，得F＝36N，D正確．11．答案：B解析：根據(jù)圖像可得加速度與拉力的函數(shù)關(guān)系為a＝0.2F－4，根據(jù)牛頓第二定律可得F－μmg＝ma，整理得a＝eq\f(F,m)－μg，比較關(guān)系式得μ＝0.4，B正確．12．答案：D解析：小球受重力、細(xì)繩OA斜向上的拉力及彈簧的彈力作用，細(xì)繩OA中的拉力大小為T＝eq\f(mg,sinθ)，將細(xì)繩剪斷的瞬間重力及彈簧的彈力均不變，所以小球的加速度沿AO方向、大小為a＝eq\f(T,m)＝eq\f(g,sinθ)，D正確．13．答案：BCD解析：水平方向?qū)?，由牛頓第二定律有FN＝ma，豎直方向有μFN≥mg，解得a≥eq\f(g,μ)，B、C、D正確．14．答案：D解析：由圖可知0.8s時(shí)，手機(jī)向上加速，加速度豎直向上，處于超重狀態(tài)，A錯(cuò)誤；由圖可知1.2s時(shí)手機(jī)速度不變，處于平衡狀態(tài)，B錯(cuò)誤；由圖可知0.9s～1.2s升降機(jī)處于勻速上升階段，C錯(cuò)誤；手機(jī)對(duì)升降機(jī)的力與升降機(jī)對(duì)手機(jī)的力為一對(duì)相互作用力，大小相等，方向相反，D正確．15．答案：D解析：開始時(shí)物塊速度大于傳送帶速度，所受傳送帶摩擦力沿傳送帶向下，根據(jù)牛頓第二定律mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1，解得a1＝10m/s2，物塊速度與傳送帶速度相等所需的時(shí)間t1＝eq\f(v0－v傳,a1)＝0.5s，之后物塊的速度小于傳送帶的速度，物塊所受摩擦力沿傳送帶向上，根據(jù)牛頓第二定律mgsinθ－μmgcosθ＝ma2，解得a2＝2m/s2，物塊從速度等于傳送帶速度到速度為零所需時(shí)間t2＝eq\f(v傳,a2)＝2.5s，物塊從傳送帶底端運(yùn)動(dòng)到頂端的時(shí)間t＝t1＋t2＝3.0s，D正確．16．答案：BCD解析：重物靜止時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量x0，可得kx0＝mg，若指針指在OM之間某點(diǎn)時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量增大，彈簧彈力大于物體重力，物體有向上的加速度，被測(cè)物體處于超重狀態(tài)，A錯(cuò)誤；若指針指在ON之間某點(diǎn)時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量減小，彈簧彈力小于物體重力，物體有向下的加速度，被測(cè)物體處于失重