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第15 讲 牛顿第二定律的基本应用
1．（2024·海南·高考真题）神舟十七号载人飞船返回舱于2024 年4 月30 日在东风着陆场成
功着陆，在飞船返回至离地面十几公里时打开主伞飞船快速减速，返回舱速度大大减小，在
减速过程中（ ）
A．返回舱处于超重状态
B．返回舱处于失重状态
C．主伞的拉力不做功
D．重力对返回舱做负功
2．（2024·浙江·高考真题）如图所示，2023 年12 月9 日“朱雀二号”运载火箭顺利将“鸿
鹄卫星”等三颗卫星送入距离地面约
的轨道。取地球质量
，地球半径
，引力常量
。下列说法正确的是（ ）
A．火箭的推力是空气施加的
B．卫星的向心加速度大小约
C．卫星运行的周期约
D．发射升空初始阶段，装在火箭上部的卫星处于失
重状态
3．（2025·湖北·高考真题）一个宽为L 的双轨推拉门由两扇宽为
的门板组成。门处于关闭
状态，其俯视图如图（a）所示。某同学用与门板平行的水平恒定拉力作用在一门板上，一段
时间后撤去拉力，该门板完全运动到另一边，且恰好不与门框发生碰撞，其俯视图如图（b）
所示。门板在运动过程中受到的阻力与其重力大小之比为
，重力加速度大小为g。若要门
板的整个运动过程用时尽量短，则所用时间趋近于（ ）
真题演练
1
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A．
B．
C．
D．
4．（2024·海南·高考真题）某游乐项目装置简化如图，A 为固定在地面上的光滑圆弧形滑梯，
半径
，滑梯顶点a 与滑梯末端b 的高度
，静止在光滑水平面上的滑板B，紧
靠滑梯的末端，并与其水平相切，滑板质量
，一质量为
的游客，从a 点
由静止开始下滑，在b 点滑上滑板，当滑板右端运动到与其上表面等高平台的边缘时，游客
恰好滑上平台，并在平台上滑行
停下。游客视为质点，其与滑板及平台表面之间的
动摩擦系数均为
，忽略空气阻力，重力加速度
，求：
（1）游客滑到b 点时对滑梯的压力的大小；
（2）滑板的长度L
5．（2022·浙江·高考真题）物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中。如图所示，倾斜滑
轨与水平面成24°角，长度
，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接。若货物从倾斜
滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为
，货物可视为质点（取
，
，重力加速度
）。
（1）求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度
的大小；
（2）求货物在倾斜滑轨末端时速度
的大小；
（3）若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2m/s，求水平滑轨的最短长度
。
6．（2025·陕西西安·模拟预测）我国无人机目前应用广泛。春播时节，携带农药的无人机可
在田间执行喷洒药剂的任务。一总质量为m=25kg 的无人机悬停在农田上空，某时刻起，竖
直向下做匀加速运动，4s 后速度达到10m/s，接着匀速运动3.4s，再以5m/s2的加速度做匀减
速直线运动，最终悬停在农田上方3m 处，然后水平飞行喷洒药剂。若无人机下降过程中受
模拟冲关
2
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到的空气阻力恒为自身重力的
，取
。求：
(1)无人机初始位置离农田的高度；
(2)无人机匀加速运动时竖直升力的大小；
(3)无人机下降的全过程中升力的平均功率（结果保留一位小数）。
7．（2025·湖南郴州·模拟预测）如图所示，防抱死制动系统（ABS）能使质量为1200kg 的汽
车从30m/s 的速度在5s 内匀减速停下来（即汽车速度为0）。求：
(1)汽车5s 内的速度变化量
的大小；
(2)汽车减速时加速度
的大小；
(3)汽车减速时所受阻力
的大小。
8．（2025·新疆·三模）小明站在水平放置于电梯内的电子秤上，电梯静止时电子秤的示数为
500N。电梯从t＝0 时由静止开始运动，t＝18s 时静止，电子秤的示数F 随时间t 变化的图像
如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电梯处于上升状态
B．电梯减速阶段的加速度大小为
C．16s~18s，电子秤的示数为600N D．0~18s，电梯运行的总位移为30m
9．（2025·广东广州·二模）如图，粗细均匀长为L=80cm 的直杆竖直放置，杆下端距地面高
度为H；杆上套有直径d=6cm 的A、B 两个相同的球，每个球与杆之间的滑动摩擦力大小等
于球重的2 倍．初始时，A、B 两球静止在杆上，A 球顶端与杆上端齐平，B 球在A 球下方，
两者刚好接触．现仅让B 球获得向下的初速度v=4m/s，同时释放杆．杆落地前已与B 球共速，
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杆落地后瞬间被固定．若B 落地则B 不再反弹．已知杆质量为球质量的2 倍，重力加速度g
取10m/s2．
(1)求释放杆时，B 的加速度大小；
(2)求杆从释放到与B 共速过程，杆下落的高度；
(3)若A、B 不发生碰撞，分析H 应该满足的条件．
10．（2025·河北·模拟预测）如图所示，“L”形的木板A 置于水平面上，其质量为m，初始
时刻静止，木板与地面间的动摩擦因数为μ，另一质量也为m 的滑块B 初始紧贴木板A 的左
侧面且B 的下表面距平板A 的上表面高度为h，滑块B 与A 的左侧面间的动摩擦因数也为
μ。在t=0 时刻，将B 从静止释放，并在B 上施加一水平向左、大小为mg（g 为重力加速度）
的恒力F，在t １时刻，物块B 下落至木板的上表面后不反弹。在0~t １时间内，木板A 的加速
度大小为
，下列选项正确的是（ ）
A．μ=0.5
B．0~t １时间内B 在竖直方向上的加速度大小为
C．t １时刻之后，整个系统将向左做加速度小于
的匀加速直线运动
D．物块B 落在A 的上表面前的瞬间，其速度大小为
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11．（2025·湖南娄底·模拟预测）如图所示，质量为2kg 的物体在水平向右的推力F 的作用下
从静止开始做匀加速直线运动，5s 后速度为15 m/s，已知物体与地面之间的动摩擦因数为
μ=0.5。求：（g 取10m/s2）
(1)物体与地面之间摩擦力的大小；
(2)物体加速度的大小；
(3)F 的大小。
12．（24-25 高一下·内蒙古锡林郭勒盟·开学考试）如图所示，在同一竖直平面内，水平面的
右端固定一倾角为
的斜面，在水平面上D 点正上方O 点处水平向右以
的
速度抛出一个小球M，同时位于斜面底端C 点、质量
的滑块，在沿斜面向上的恒定
拉力F 作用下由静止开始向上加速运动，经过时间
恰好在P 点被M 击中。已知滑块与
斜面间动摩擦因数
，重力加速度
，小球和滑块均可看成质点，不计空气阻力，则拉力F 大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
13．（2025·河北秦皇岛·一模）如图所示，一长为
、质量为
的木板置于粗糙
水平地面上，在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为
。某时刻一质量为
的小物块以速度
=4.5m/s 从板的左端滑上木板，木板与墙壁碰撞前后速度大小不变，
方向相反。已知物块与木板、木板与地面间的动摩擦因数分别为
，最大静
摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度
取
。则下列说法正确的是（ ）
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A．物块刚滑上木板时物块的加速度大小为
B．物块刚滑上木板时木板的加速度大小为
C．木板与墙壁碰前瞬间的速度大小为
D．物块与木板间因摩擦产生的总热量为
14．（2025·辽宁沈阳·二模）如图所示，某游乐场雪滑梯是由倾斜滑道、水平滑道平滑连接
组成。已知倾斜滑道高度
，它与水平地面夹角
，水平滑道长度为
，滑道
全程动摩擦因数
水平滑道末端有一光滑球面冰坑，冰坑
两点高度相同，冰坑的
球面半径
（
远大于弧长
）。
，
，
游客
从雪滑梯顶部由静止下滑。
(1)若游客在冰坑前停下，则水平滑道长度
是多少？
(2)若游客以很小的初速度滑下，刚好能进入冰坑到达
点，求该游客从开始下滑到
点全程
所用时间。（初速度可忽略，结果可以保留
）
15．（2025·北京丰台·一模）如图所示，冰车静止在冰面上，小孩与冰车的总质量
。
大人用
恒定拉力，使冰车开始沿水平冰面移动，拉力方向与水平面的夹角为
。已知冰车与冰面间的动摩擦因数
，重力加速度
，
，
。求。
(1)小孩与冰车受到的支持力
的大小。
(2)小孩与冰车的加速度
的大小。
(3)拉力作用
时间，冰车位移
的大小。
(4)拉力作用
时间内，合外力做的功
。
16．（2025·宁夏银川·一模）如图，半径
的光滑固定竖直的四分之一圆弧轨道末端水
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平圆心为O，轨道末端与水平地面上足够长的水平木板c 的上表面等高并且平滑对接，但不
粘连。现将质量
的物块a 从轨道上A 处由静止释放，此时物块b、木板c、物块d
均静止，b 到c 左端的距离
。物块a 滑上水板c 后经过一段时间与物块b 发生弹性
碰撞，b 与c 相对静止时c 恰好与d 发生碰撞，此后二者粘在一起运动。已知O、A 连线与竖
直方向的夹角为
，b、c、d 的质量分别为
，a 与c 之间的动摩擦
因数
、b 与c 之间的动摩擦因数
，水平地面光滑且所有碰撞时间均很短，物
块均可看作质点，重力加速度g 取
求：
(1)物块a 对圆弧轨道最低点的压力大小；
(2)a、b 碰后瞬间物块b 的速度大小；
(3)开始时c 的右端与d 之间的距离。
17．（2025·安徽芜湖·二模）近期，我国展示了一款令人惊艳的军用机器狗，将给中国陆军
带来降维打击的战斗力。在某次军事演习中，机器狗从山坡上滑下至水平面，随后跳跃过一
障碍物，模型可简化为：如图所示，倾角为
斜面AB 与水平面BC 平滑连接，一长为
、高为
的矩形障碍物位于水平面上，距离斜面底端B 点有一定的距离，机
器狗（可视为质点）从斜面顶端A 点无动力地静止下滑，滑至水平面上速度为零时未到达障
碍物处，此后机器狗缓慢向右移动到适当的位置斜向上跳起越过障碍物。已知斜面AB 长
，机器狗与斜面、水平面的动摩擦因素均为
，不计空气阻力，重力加速度g
取
，
，
，求：
(1)机器狗从斜面顶端A 点出发到水平面上速度为零的过程所经历的时间；
(2)机器狗能够越过障碍物起跳速度的最小值。
18．（2025·河南·模拟预测）有一种精神叫“女排精神”，中国女排能始终屹立在世界之颠，
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与她们科学而又刻苦的训练是分不开的。当女排运动员进行原地起跳拦网训练时，某质量为
60kg 的运动员原地静止站立（不起跳）双手拦网高度为2.10m，在训练中，该运动员先下蹲
使重心下降0.5m，然后起跳（从开始上升到脚刚离地的过程），最后脚离地上升到最高点时
双手拦网高度为2.90m。若运动员起跳过程视为匀加速直线运动，忽略空气阻力影响，取
，则（ ）
A．运动员起跳过程属于先失重后超重状态
B．起跳过程中加速度大小为
C．从开始起跳到离地上升到最高点需要
D．起跳过程中运动员对地面的压力为960N
19．（2025·福建厦门·二模）如图，一质量为1kg 的小球套在一根固定的直杆上，直杆与水平
面夹角θ 为30°，现小球在F=10N 的沿杆向上的拉力作用下，从A 点静止出发沿杆向上运动。
已知杆与球间的动摩擦因数为
。求：
(1)小球运动的加速度a1；
(2)若F 作用2s 后撤去，小球上滑过程中距A 点最大距离sm。
20．（2025·湖北·模拟预测）如图甲，乒乓球发球机可上下调整出球俯仰角度、出球速度、
任意设置前后或左右落点变化。若发球机出口在球台边缘O 点正上方，第一次乒乓球在高度
h1处沿球台中心轴线以速度v1水平发出，直接擦过球网落在球台上的P 点，第二次乒乓球在
高度h2处沿球台中心轴线以速度v2水平发出，反弹后恰好在最高点时擦过球网落在球台上的
P 点（球的运动轨迹如图乙中虚线所示），设乒乓球台长为4L，球网高为h，P 点到球台边缘
距离为L，乒乓球反弹前后的水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，不考虑乒
乓球的旋转和空气阻力，重力加速度为g。则（ ）
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A．乒乓球两次在空中运动时速度改变量的方向不相同
B．乒乓球反弹后直到再次到达最高点的过程中处于超重状态
C．两次发球时乒乓球的水平速度之比为v1∶v2=
1∶
D．乒乓球刚好擦网时的机械能第二次比第一次多
mgh
21．（2025·河南·三模）如图所示，半径为R、内壁光滑的细圆管轨道竖直放置，一质量为m
的小球在细圆管内可以做完整的圆周运动。已知细圆管内径远小于轨道半径，小球直径略小
于细圆管内径，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．小球经过最低点时，可能处于失重状态
B．小球经过最高点时，可能处于超重状态
C．若小球经过最高点的速度增大，则小球在最高点时对管壁的弹力减小
D．若小球经过最高点的速度大于
，则小球经过最高点和最低点时对轨道的弹力差
为6mg
22．（2025·辽宁丹东·二模）2024 年9 月25 日，中国火箭军向太平洋公海海域发射一枚东风
31AG 洲际弹道导弹，射程达12000 公里，速度达25 马赫以上（1 马赫相当于声速），展示
了中国不断提升的国防科技实力。若导弹的发射过程简化成先加速上升，然后调整姿态，出
了大气层后绕地球做匀速圆周运动，再调整姿态，先加速下降，返回大气层时受阻力作用减
速，以下说法正确的是（ ）
A．调整姿态后的加速下降阶段导弹处于超重状态
B．加速上升阶段导弹处于超重状态
C．匀速圆周运动阶段导弹处于完全失重状态
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D．返回大气层时的减速阶段导弹处于失重状态
23．（2025·辽宁沈阳·三模）唐
高无际《汉武帝后庭秋千赋》有载：“秋千者，千秋也。
・
汉武祈千秋之寿，故后宫多秋千之乐。”如图为现代单人秋千比赛精彩瞬间，运动员通过技
巧性动作（最低点站起、最高点蹲下）使秋千振幅逐渐增大。忽略空气阻力，下列关于该过
程的分析正确的是（ ）
A．最高点瞬间，运动员所受合外力为零
B．最低点瞬间，运动员所受合外力不为零
C．从最低点摆至最高点过程中，运动员先超重后失重
D．从最高点蹲下到最低点站起的过程中，运动员和秋千构成的系统机械能守恒
24．（2025·河北·模拟预测）近几年，极限运动越来越受到年轻人的喜欢，其中“反向蹦
极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示是简化模型，弹性轻绳的上端固定在O 点，拉长
后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的力传感器相连，此时力传感器示数为
1200N．打开扣环，从A 点由静止释放，体验者像火箭一样被“竖直发射”，经B 点上升到
最高位置C 点，在B 点时速度最大。已知人与装备（可视为质点）的总质量为60kg，不计空
气阻力，重力加速度g 取
，下列说法正确的是（ ）
A．打开扣环瞬间，体验者的加速度大小为
B．从A 到B 过程，体验者做加速度
增大的加速运动
C．在B 点，体验者所受合力最大
D．在C 点，体验者处于超重状态
25．（2025·湖北·模拟预测）2024 年6 月，中国无人机成功飞越了“世界之巅”。如图甲，
10
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某次无人机从地面由静止开始竖直向上飞行，图乙为它运动的
图像，图像中的ab 段和
cd 段均为直线，cd 段斜率大小小于重力加速度
。下列说法正确的是（ ）
A．空气对无人机的作用力和无人机对空气的作用力是一对平衡力
B．无人机在
过程中处于失重状态
C．无人机在
过程中受到的合外力越来越大
D．无人机在
过程中机械能先增大后减小
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