2022年高考中物理牛顿运动定律知识大全

2022年高考中物理牛顿运动定律知识汇总大全

单选题

1、如图，质量相等的小球A和小球B通过轻弹簧相连，A通过轻质绳系于天花板上，系统静止，重力加速度

为g。则当剪断轻绳的瞬间，下列说法正确的是（）

OA

n

oB

A.小球B的加速度大小为gB.小球B的加速度大小为g

C.小球A的加速度大小为gD.小球A的加速度大小为2g

答案：D

解析：

剪断轻绳的瞬间，弹簧长度不会发生突变，故B所受合外力仍为零，故B的加速度为零；剪断轻绳的瞬间A所

受的合力大小与剪断之前绳子拉力大小一致，由共点力平衡可知剪断绳子前，绳子的拉力为2mg,剪断轻绳的

瞬间，由牛顿第二定律可知，A的瞬时加速度大小为2g。

故选D。

2、一质量为/2.0kg的小物块以一定的初速度冲上一倾角为37。足够长的斜面，某同学利用传感器测出了小物

块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度，并用计算机作出了小物块上滑过程的人力图线，如图所示

(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取lOm/s?)。贝IJ(

0.20.40.60.8l.Ut/s

A.小物块冲上斜面过程中加速度的大小是5.0m//

B.小物块与斜面间的动摩擦因数是0.25

C.小物块在斜面上滑行的最大位移是8m

D.小物块在运动的整个过程中，损失的机械能是6.4J

答案：B

解析：

A.由小物块上滑过程的速度-时间图线，可得小物块冲上斜面过程中，加速度大小为

△v8

ai=—=-=8.0m/s

1At1

A错误,

B.对小物块进行受力分析，根据牛顿第二定律有

7ngsin37°+耳=mar

FN—7ngeos37°=0

又

K="FN

代入数据解得

〃=0.25

B正确；

2

c,由小物块上滑过程的速度-时间图线可得，小物块沿斜面向上运动的位移

v8

x——0t=-x1-4m

C错误

D.小物块在运动的整个过程中，损失的机械能是

△E=2Wf=2Pngcos37°•%=2X0.25X20X0.8X4=32J

D错误。

故选Bo

3、图示为河北某游乐园中的一个游乐项目“大摆锤”，该项目会让游客体会到超重与失重带来的刺激。以下

关于该项目的说法正确的是（）

A.当摆锤由最高点向最低点摆动时，游客会体会到失重

B.当摆锤由最高点向最低点摆动时，游客会体会到超重

C.当摆锤摆动到最低点时，游客会体会到明显的超重

D.当摆锤摆动到最低点时，游客会体会到完全失重

答案：C

解析：

当摆锤由最高点向最低点摆动时，先具有向下的加速度分量，后有向上的加速度分量，即游客先体会到失重后

体会到超重。当摆锤摆动到最低点时，具有方向向上的最大加速度，此时游客体会到明显的超重。

3

故选Co

4、一个倾角为6=37。的斜面固定在水平面上，一个质量为勿=1.Okg的小物块（可视为质点）以电=4.0m/s的初

速度由底端沿斜面上滑，小物块与斜面的动摩擦因数〃=0.25。若斜面足够长，已知sin37*0.6,cos37°=0.8,

g取10m/s1小物块返回斜面底端时的速度大小为（）

A.2m/sB.2V2m/sC.1m/sD.3m/s

答案：B

解析：

物块上滑时，根据牛顿第二定律有

mgsin370+fimgsm37°-ma1

设上滑的最大位移为x,根据速度与位移的关系式有

VQ—2arx

物块下滑时，根据牛顿第二定律有

mgsin37°—〃mgsin370=ma2

设物块滑到底端时的速度为,根据速度与位移的关系式有

v2=2a2%

联立代入数据解得

v=2V2m/s

故ACD错误B正确。

4

故选Bo

多选题

5、如图甲所示，倾斜传送带的倾角8=37。，传送带以一定速度匀速转动，将一个物块轻放在传送带的上端4

物块沿传送带向下运动，从/端运动到6端的广£图像如图乙所示，重力加速度取g=10m/s2,sin37°-0.6,

cos37°=0.8,不计物块大小，则（）

v/(m/s)

8

00.521/s

乙

A.传送带一定沿顺时针方向转动

B.传送带转动的速度大小为5m/s

C.传送带48两端间的距离为12m

D.物块与传送带间的动摩擦因数为0.5

答案：BD

解析：

A.若传送带沿顺时针方向转动，则物块沿传送带向下做加速度恒定的匀加速运动，A错误；

B.当物块的速度与传送带的速度相等时，物块的加速度会发生变化，由此判断，传送带的速度为5m/s,B正

确；

C.u-t图像所围的面积为传送带46两端间的距离，即为

5

C错误；

D.0~0.5s,1.5s~2s由图可知两段加速度大小分别为lOm/s?和Zm/s2,由牛顿第二定律可得

gsinJ+[igcosd=10

gsin。—[igcosd=2

解得

〃=0.5

D正确。

故选BDO

6、如图所示，轻弹簧放在倾角37。的斜面体上，轻弹簧的下端与斜面底端的挡板连接，上端与斜面上6点对

齐，质量为0的物块在斜面上的a点由静止释放，物块下滑后，压缩弹簧至。点时速度刚好为零，物块被反弹

后返回6点时速度刚好为零，已知成长为6c长为a重力加速度为g,sin370=0.6,cos37°=0.8o贝（

A.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5

B.物块接触弹簧后，速度先减小后增大

C.弹簧具有的最大弹性势能为0.5旗

D.物块在上述过程因摩擦产生的热量为0.6侬Z

答案：AD

解析：

AD.物块由a点静止释放，压缩弹簧至。点，被反弹后返回6点时速度刚好为零，对整个过程应用动能定理得

6

(LL\

mgsinBL—/imgcosOIL+-+-1=0

解得

〃=0.5

则整个过程因摩擦产生得热量为

(LL\

Q=/imgcosBIL+-+-)=0.6mgL

故AD正确；

B.物块接触弹簧后，向下运动时，开始由于

mgsinB>[imgcosO+F弹

物块继续向下加速，尸弹继续变大，当

7ngsme<[imgcosd+F弹

时，物块将向下减速，则物块向下运动时先加速后减速，向上运动时，由于在C点和6点的速度都为零，则物

块先加速后减速，故B错误；

C.设弹簧的最大弹性势能为0,物块由a点到c点的过程中，根据能量守恒定理得

Hm

mgsmdQ+1)=fimgcosd(L+：)+Ep

解得

Ep=0.25mgL

故C错误。

故选AD。

7、如图所示，46两个木块靠在一起放在光滑的水平面上，已知机4>6B，第一次用水平力户从左边推动两

木块一起运动，此时它们的加速度大小为由，47间弹力大小为Ni,第二次将水平力尸反向，大小不变，从右边

7

推动两木块一起运动，此时它们的加速度大小为。2,间弹力大小为囚2，贝U(

F—————一F

ABAB<—

7777777777777777777777777777777777777777

A.的>a2B.%=a2c.>N2D.<N2

答案：BD

解析：

AB.第一次用水平力尸从左边推动两木块时，46的加速度大小相同，对整体分析，由牛顿第二定律得

F

CL-]—

mA+mB

同理，当水平推力尸作用于木块方的右端时，整体的加速度为

F

a2=--------

mA+mB

可知

故A错误B正确；

CD.第一次用水平力尸从左边推动两木块时，隔离6分析有

_mpF

N1—TTLDCL-]—

mA+mB

当水平推力厂作用于木块夕的右端时，隔离/分析有

mAF

N?=mAa?=--------

mA+mB

因为

mA>mB

可知

8

M<N2

故C错误D正确。

故选

BDO

8、一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动，小球通过细绳与车顶相连。小球某时刻正处于如图所示状态。

设斜面对小球的支持力为&细绳对小球的拉力为FT,关于此时刻小球的受力情况，下列说法正确的是（）

左右

A.若小车向左运动，A可能为零B.若小车向左运动，片可能为零

C.若小车向右运动，后不可能为零D.若小车向右运动，用不可能为零

答案：AB

解析：

A.若小车向左减速，加速度方向向右,若小球所受拉力和重力的合力产生的加速度与小车的加速度相同，则N

为零，A正确；

B.若小车向左加速，加速度方向向左，若小球所受支持力和重力的合力产生的加速度与小车的加速度相同，则

拉力T为零，B正确；

C.若小车向右加速，加速度方向向右,若小球所受的拉力和重力的合力产生的加速度与小车的加速度相同，则

此时N为零，C错误；

D.若小车向右减速，加速度方向向左,若小球所受支持力和重力的合力产生的加速度与小车的加速度相同，则

拉力T为零，D错误。

左13^1右

7777/7/777777777.

\f

9

故选ABO

填空题

9、如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出

____________O

答案：加速度力

解析：

略

10、如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出

____________O

答案：加速度力

解析：

略

2

11、(1)钢球由静止开始做自由落体运动，落地时的速度为40m/s,^10m/so则它在最后1s内下落的高度

为m；

(2)动车车厢内悬吊着一个质量为勿的小球，动车匀加速行驶时，悬线偏离竖直方向的角度为。并相对车厢

保持静止，重力加速度为4。则动车的加速度大小为；

(3)如图所示，光滑斜面上有一个重力为70N的小球被轻绳拴住悬挂在天花板上，已知绳子与竖直方向的夹

角为45。，斜面倾角为37。，整个装置处于静止状态。sin37°=0.6,cos37°=0.8o则斜面对小球支持力的大小为

_____No

10

答案：35gland50

解析：

(1)⑴因为钢球由静止开始做自由落体运动，落地时的速度为40m/s,则钢球落地前最后一秒初的速度为

=v—gt=(40—10x1)m/s=30m/s

所以落地前最后一秒的平均速度为

_%+u

v=­--=35m/s

所以落地前最后一秒的位移为

x=vt=35m

(2)[2]对小球受力分析，由牛顿第二定律得

mgtanO=ma

故

a=gland

(3)[3]对小球受力分析如图，将拉力和支持力沿水平方向和竖直方向分解得

Tsin45°=凤sin370

Tcos45°+FNCOS370=mg

联立解得

FN=SON

11

12、牛顿第二定律的内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成,跟它的质量成加速

度的方向跟作用力的方向O

答案：正比反比相同

解析：

口］［2］网牛顿第二定律的内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方

向跟作用力的方向相同。

解答题

13、游乐场中滑滑梯是儿童喜欢的游乐项目，如图所示，其滑面可视为与水平地面夹角为。的平直斜面。可以

观察到有些小朋友能从滑梯上端加速下滑，有些小朋友却一直无法滑下来。已知当地的重力加速度为0忽略

滑滑梯侧壁对小朋友下滑的摩擦力。

(1)若小朋友下滑过程与滑面间的动摩擦因数为出求下滑加速度大小a；

(2)找出小朋友坐在滑面上却无法滑下的物理原因。

12

答案：⑴g(sin。一/zcos。)；(2)见解析

解析：

(1)设小朋友的质量为小，由牛顿第二定律

mgsind—f=ma

N-mgcosd=0

由滑动摩擦力公式

/=

解方程组得

a=g(sin6—〃cos6)

(2)把小朋友的重力分解，如图示

Gx=mgsind

重力沿斜面向下的分力最大静摩擦力(九)时，小朋友坐在滑面上无法滑下

13

14、“高台滑雪”一直受到一些极限运动爱好者的青睐。挑战者以某一速度从某曲面飞出，在空中表演各种花

式动作，飞跃障碍物(壕沟)后，成功在对面安全着陆。某实验小组在实验室中利用物块演示分析该模型的运

动过程：如图所示，/回为一段半径为R=5m的光滑圆形轨道，8为圈形轨道的最低点。户为一倾角6=37。的

固定斜面，为减小在斜面上的滑动距离，在斜面顶端表面处铺了一薄层防滑木板龙，木板上边缘与斜面顶端。

重合，圆形轨道末端C与斜面顶端〃之间的水平距离为x=0.32m。一物块以某一速度从4端进入，沿圆形轨

道运动后从。端沿圆弧切线方向飞出，再经过时间t=0.2s时恰好以平行于薄木板的方向从〃端滑上薄木板，

物块始终未脱离薄木板，斜面足够长。已知物块质量爪=3kg,薄木板质量M=1kg,木板与斜面之间的动摩

擦因数〃1=?木板与物块之间的动摩擦因数的=会重力加速度9=10m/s2,sin37°=0.6,不计空气阻力，

求：

(1)物块滑到圆轨道最低点6时，对轨道的压力(计算结果可以保留根号)；

(2)物块相对于木板运动的距离；

(3)整个过程中，系统由于摩擦产生的热量。

答案：(1)尸村=(91.92-24花“；(2)1.5m；(3)87J

解析：

(1)物块由。到〃做抛体运动

水平方向

X

u水平=-=1.6m/s

物块恰好以平行于薄木板的方向从〃端滑上薄木板，则在D的速度

14

“水平

v--=--2-m/s

cos。

vf星直=vsind—1.2m/s

物块在。点

u竖直二u竖直—gt=—°,8m/s

丸=/水平+“二直

由甘到C

11

-mvj=-mvQ+mgR(l—cosa)

“水平

其中cosa=,在夕点

Vp2

F支一mg=m—

乂K

由牛顿第三定律得

母=尸支=(91.92-24V5)N

(2)物块刚滑上木板时：

对物块

42mgeos。一mgsin3=mam

=|m/s2

做匀减速直线运动

对木板

42Mgeos6+mgsinO—〃i(M+m)gcosB=Mam

22

=-m/s

15

做匀加速直线运动

设两者经时间tl达到共速"共

V一07?1力1—CL^/j

h=1.5s

u共=lm/s

此过程中

物块相对于木板运动的距离

△S=s物一5板=1,5m

（3）fi2mgcosd>mgsind,此后两者一起做匀减速直线运动，直到停止。

以物块和木板为整体

1

。共=mgcos®—gsinO=-m/s7

v2

s共==1.5m

共2a共

Q物-板二〃2agcos8-AS=30J

Q板一斜=〃2（M+m）gcose-（S板+S共）=57J

整个过程中，系统由于摩擦产生的热量

Q=87J

15、如图所示，倾角。=30。的光滑斜面固定在地面上。一质量Gl.Okg的物体在沿斜面向上的力/作用下由静

16

止开始从斜面底部向上运动。已知在物体运动的第1S内力户的大小为8.0N,在随后2s时间力户的大小变为

4.0N,物体运动3s后撤去力久设斜面足够长，重力加速度g取10m/s；求物体向上运动的最大位移s及整

个过程中力尸对物体所做的功机

答案：5.6m；28J

解析：

对物体受力分析，由牛顿第二定律得第1s内物体加速度为

_&-mgsind

di—_3m/s

m

位移为

17

aifi=1.5m

速度为

vr=artr=3m/s

2s~3s内,加速度为

Fz-mgsind

a=----------------=-1m/sz

2m

速度为

%=%+a2t2=1rn/s

位移为

+v2

%2=2七=4m

17

撤去尸后，加速度为

—mgsinO

a=-----------=-5m/sz

3m

位移为

0—v

20.1m

32a3

所以整个过程位移为

%=%1+上+%3=5.6m

整个过程中力厂对物体所做的功为

Wp=+F2X2=28J

16、如图所示，汽车上面静置一个箱子A,t=0时刻起，汽车B由静止启动，做加速度为5m/s2的匀加速直线

运动。已知箱子A的质量为200kg,汽车B的质量为4000kg,箱子A与汽车B之间的动摩擦因数以=0.4,

汽车B与地面之间的动摩擦因数%=04，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，不计空气阻力，重力加速度取g=

2

10m/so求：

(1)若箱子A不滑下，则2s时箱子A的速度是多少？

(2)若1s时箱子A恰好从汽车B上掉落，但汽车B的牵引力保持不变，则2s时汽车B的速度为多少？

答案：⑴8m/s；(2)10.25m/s

解析：

(1)箱子A在水平方向上受到向左的摩擦力，由牛顿第二定律有

“1叫4g=叫4aA

18

代入数据解得

2

aA=4m/s

t=2s时，箱子A的速度大小为

vA=aAt=8m/s

（2）1s时，汽车B的速度大小为

vB=aBtr=5m/s

设汽车B所受牵引力为尸，对汽车B,由牛顿第二定律有

F-%叫4。-〃2（犯1+mB）g=mBaB

箱子A滑下后，对汽车B,由牛顿第二定律有

F-n2mBg=mBa'B

MB=%+a'B^2

代入数据解得2s时汽车的速度

v'B=10.25m/s

实验题

17、某小组利用打点计时器测量橡胶滑块与沥青路面间的动摩擦因数。给橡胶滑块一初速度，使其拖动纸带滑

行，打出纸带的一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz,纸带上标出的每两个相邻点之

间还有4个打出的点未画出，经测量力从BC、CD、庞间的距离分别为久AB=L20cm,xBC=6.19cm,xCD=

11.21cm,久如=16.23cm。在/比以五个点中，打点计时器最先打出的是点，在打出，点时物块的速

度大小为—m/s（保留3位有效数字）；橡胶滑块与沥青路面间的动摩擦因数为（保留1位有效数字,

g取9.8m/s'）o

ABCDE

19

答案：E1.370.5

解析：

⑴橡胶滑块在沥青路面上做匀减速直线运动，速度越来越小，在相等的时间内，两计数点间的距离越来越小，

所以打点计时器最先打出的是£点；

[2]由题知，每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出，所以两个相邻计数点的时间为：7=0.1s,根据匀变速

直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，则打出。点时物块的速度大小为

XCEXCD+XDE

=­=———

代入数据解得：^=1.37m/s；

[3]根据匀变速直线运动的推论公式

l\x-af

可以求出加速度的大小，得：

XAB+XBC—XCD—XDE

a=4f2

代入数据解得：a=-5m/s2

对橡胶滑块，根据牛顿第二定律有：

—^img=ma

解得：〃=0.5

18、某兴趣小组欲测量滑块与水平木板间的动摩擦因数，他们设计了一个实验，实验装置如图1所示。该小组

同学首先将一端带滑轮的木板固定在水平桌面上，连接好其他装置，然后挂上重物，使滑块做匀加速运动，打

点计时器在纸带上打出一系列点.

20

(1)图2是实验中获取的一条纸带的一部分，相邻两计数点间的距离如图所示，已知电源的频率为50Hz,相

邻两计数点间还有4个计时点未标出，根据图中数据计算的加速度a=m/s2.(结果保留两位有效数

字)

(2)为测定动摩擦因数，该小组同学事先用弹簧测力计测出滑块与重物的重力分别如图3、4所示，则图3对

应的示数为N,图4对应的示数为N；

.N

:单位:

三

三

三

1一h-1

三

-三

三

-一-

2-三2

三

三

一*

一

二4

---

三

针

指

三

-E---

三-

三

3一=33

=--

==

-=™一

三-

一=4

4-=

一

一-

=.

I3图4

H3

(3)重力加速度g取10m/s2,滑块与木板间的动摩擦因数4=(结果保留两位有效数字)。

答案：0.502.001.000.43

解析：

(1)[1],相邻两计数点间还有4个计时点未标出，则7=0.15；根据/尤=a厂结合逐差法可知：

%6+*5+%4—(3.87+3.39+2.88—2.38—1.90-1.40)X102

(2—-------------------------------=-----------------------------------------------------------m/s2=0.50m/s2

9T29X0.12

(2)[21[31,则图3对应的示数为2.00N；图4对应的示数为1.00N；

(3)[4],对滑块以及重物的整体：

21

(M+ni)a

其中侬=1.00N,场=2N,

解得

〃二0.43

19、大家知道，质量可以用天平来测量。但是在太空，物体完全失重，用天平无法测量质量，那么应该如何测

量呢？

北京时间2013年6月20日上午10时，我国航天员在天宫一号空间实验室进行了太空授课，演示了包括质量

的测量在内的一系列实验。质量的测量是通过舱壁上打开的一个支架形状的质量测仪完成的。由牛顿第二定律

6=侬可知，如果给物休施加一个已知的力，并测得物体在这个力作用下的加速度，就可以求出物体的质量。

这就是动力学测量质量的方法。

(1)如图，假如航天员在A、B两物块中间夹了一个质量不计的压力传感器，现让舱壁支架给B物块一个恒力

々此时压力传感器示数为M将A、B对换位置，给A施加相同的恒力々压力传感器示数为从据此可知A、B

两物块的质量之比@:◎=O

(2)在计算机设定的恒力户作用下，物体由静止开始运动，用测量装置能够测量出支架作用距离x和时间力,

从而计算出加速度a=(用人［表示)。这样，我们就能够计算出A物体的质量加=(用尺儿、

Nz、x、力表示)o

22

解析：

(1)口］让舱壁支架给B物块一个恒力氏此时压力传感器示数为4

F=(mA+mB)a