运动和力的关系-2020-2024年高考物理试题分类汇编（解析版）

4<03运劭与力的关东

五年考情­探规律

考点五年考情（2020-2024）命题趋势

2020年浙江卷；牛顿运动定律作为高中物理

的核心知识之一，未来的命题趋势

考点1牛顿第2022年浙江卷；

变化不会很大，更注重联系生活实

一定律（惯性）

2023年浙江卷等际及考查学生的知识运用能力。

1.运动和受力作为动力学的内容，

2020年浙江卷；既适用于直线运动，又适用于曲线

考点2牛顿第运动，考查的关键点在于利用牛顿

2021年辽宁卷、北京卷、湖南卷；

二定律与直线运动定律使研究对象表面的运动

运动（含实验）2022年浙江卷、辽宁卷、山东卷等规律和背后的受力规律匹配；命题

多以生活和科受中的各类情境为

弓I,融合典型模型、逻辑推理，学

2020年山东卷；

方法等考查知识、能力和素养。

2021全国乙卷；

2.动力学部分的考题多涉及实际

牛顿第二定律

2022全国乙卷、河北卷；的情境和图像，主要有两个关键考

的应用

查点，一是从情境和图像中提取有

2023年辽宁卷等

效的信息，通过牛顿运动定律构建

方程，进而求解相关的物理量；二

是从信息中剥离有效的物理模型，

2021年河北卷;利用学过的已知模型和方法解决

未知的问题。

力学单位制2022年浙江等

3.动力学部分较复杂的考点集中

在多物体多过程问题，例如连接体

问题、板块问题等，主要有两个关

键考查点，一是选择合适的研究对

象，合理利用整体法与隔离法判断

物体受力和运动的特点；二是有效

地拆分物体的运动过程，寻找解题

的突破点和关联点，大胆假设未知

量，通过方程思想处理问题。

4.国际单位制主要考查对物理量

定义的记忆、理解和推导，要求掌

握7个国际基本物理单位物理意义

的同时，也要掌握基本单位和其他

相关单位的推导，规范定义并正确

使用单位。

分考点•精准练1

考点01牛顿第一定律

1.（2020•浙江7月选考•2）如图1所示，底部均有4个轮子的行李箱a竖立、。平卧放置在公交车上，箱

子四周有一定空间.当公交车（）

图1

A.缓慢起动时，两只行李箱一定相对车子向后运动

B.急刹车时，行李箱a一定相对车子向前运动

C.缓慢转弯时，两只行李箱一定相对车子向外侧运动

D.急转弯时，行李箱6一定相对车子向内侧运动

【答案】B

【解析】a行李箱与车厢底面接触的为4个轮子，而6行李箱与车厢底面接触的为箱体平面.缓慢起动时，

加速度较小，两只行李箱所受静摩擦力可能小于最大静摩擦力，故两只行李箱可能相对公交车静止，不会

向后运动，故A错误；急刹车时，a、6行李箱由于惯性，要保持原来的运动状态，但a行李箱与车厢底面

的摩擦为滚动摩擦，比较小，故a行李箱会向前运动，6行李箱可能静止不动，也可能向前运动，故B正确;

缓慢转弯时，向心加速度较小，两只行李箱特别是6行李箱所受静摩擦力可能足以提供向心力，则6行李

箱可能相对公交车静止，不一定相对车子向外侧运动，故C错误；急转弯时，若行李箱b所受静摩擦力不

足以提供向心力时会发生离心运动，可能会向外侧运动，故D错误.

2.（2022•浙江6月选考•2）下列说法正确的是（）

A,链球做匀速圆周运动过程中加速度不变

B.足球下落过程中惯性不随速度增大而增大

C.乒乓球被击打过程中受到的作用力大小不变

D.篮球飞行过程中受到空气阻力的方向与速度方向无关

【答案】B

【解析】链球做匀速圆周运动过程中加速度方向在改变，A错误；惯性只与质量有关，则足球下落过程中

惯性不随速度增大而增大，B正确；乒乓球被击打过程中受到的作用力随着形变量的变化而变化，C错误；

篮球飞行过程中受到空气阻力的方向与速度方向相反，D错误.

3.（2023•浙江6月选考♦2）在足球运动中，足球入网如图所示，则（）

A.踢香蕉球时足球可视为质点

B.足球在飞行和触网时惯性不变

C.足球在飞行时受到脚的作用力和重力

D.触网时足球对网的力大于网对足球的力

【答案】B

【解析】在研究如何踢出香蕉球时，需要考虑踢在足球上的位置与角度，所以不可以把足球看作质点，

故A错误；惯性只与质量有关，足球在飞行和触网时质量不变，则惯性不变，故B正确；足球在飞行时脚

已经离开足球，故在忽略空气阻力的情况下只受重力，故c错误；触网时足球对网的力与网对足球的力是

相互作用力，大小相等，故D错误。

考点02牛顿第二定律与直线运动

1.(2022•浙江6月选考•19)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4=4m,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

2.

滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为〃=,,货物可视为质点(取cos24°=0.9,sin24°=0.4,重力加速

度g=10m/s2).

⑴求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a的大小；

⑵求货物在倾斜滑轨末端时速度/的大小；

⑶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/2.

【答案】(1)2m/s2(2)4m/s(3)2.7m

【解析】(1)根据牛顿第二定律可得

侬sin24°—〃侬cos24°—max

代入数据解得4=2m/s2

⑵根据运动学公式有v=2^

解得卜=4m/s

(3)根据牛顿第二定律有〃侬=侬2

2-

根据运动学公式有Kiaxv——2乃2/2

代入数据联立解得12=2.7m.

2.(2020■浙江7月选考・19)如图1甲所示，有一质量/77=2OOkg的物件在电机的牵引下从地面竖直向上

经加速、匀速、匀减速至指定位置.当加速运动到总位移的工时开始计时，测得电机的牵引力随时间变化的

4

尸一t■图线如图乙所示，t=34s末速度减为0时恰好到达指定位置.若不计绳索的质量和空气阻力，求物

件

F/N

2000

1975

2634〃s

乙

图1

⑴做匀减速运动的加速度大小和方向；

⑵匀速运动的速度大小；

⑶总位移的大小.

【答案】（1）0.125m/s2竖直向下（2）1m/s（3）40m

【解析】（1）由题图可和，物件在0〜26s时间内,物件匀速运动，26〜34s时间内，物件匀减速运动，在

匀减速运动过程中,

由牛顿第二定律有mg—F=ma

则a=g—£=0.125m/s）方向竖直向下

m

（2）由运动学公式有v=at2=lm/s

⑶由题图乙可知，匀速上升的位移力i=%=26m

匀减速上升的位移为2=/2=4m

由题意可知h\+h=-h,

24

所以物件的总位移大小分=40m

3.（2022•辽宁高考卷•7）如图所示，一小物块从长1m的水平桌面一端以初速度比沿中线滑向另一端,

经过1s从另一端滑落.物块与桌面间动摩擦因数为〃，g取10m/s2.下列g、〃值可能正确的是（）

A.ub=2.5m/sB.刈=1.5m/s

C.〃=0.28D.〃=0.25

【答案】B

--XPb+V

【解析】物块沿中线做匀减速直线运动，则由题知x=lm,t=\s,r>0,代入数据有的<2

m/s,对物块由牛顿第二定律有ma=—Nmg,又v—vo—2ax,整理有vb2—2ligx—v>0,则〃〈0.2,故选

B.

4.(2021•辽宁卷73)机场地勤工作人员利用传送带从飞机上卸行李.如图所示，以恒定速率％=0.6m/s

运行的传送带与水平面间的夹角a=37°,转轴间距£=3.95m.工作人员沿传送方向以速度^=1.6m/s

从传送带顶端推下一件小包裹(可视为质点).小包裹与传送带间的动摩擦因数〃=0.8.取重力加速度3=10

m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:

(1)小包裹相对传送带滑动时加速度的大小a;

(2)小包裹通过传送带所需的时间t.

【答案】(1)0.4m/s2(2)4.5s

【解析】(1)小包裹的初速度皈大于传送带的速度匕，所以开始时小包裹受到的传送带的摩擦力沿传送带向

上，因为小包裹所受滑动摩擦力大于重力沿传送带方向上的分力，即衣磔cos"侬sin9,所以小包裹与

传送带共速后做匀速直线运动至传送带底端，根据牛顿第二定律可知〃小。s9—mgsin9=ma

解得a=0.4m/s2

(2)根据(1)可知小包裹开始阶段在传送带上做匀减速直线运动，

V2—V\1.6-0.6

用时匕=一~Ls=2.5s

a0.4

在传送带上滑动的距离为

玖+吸0.6+1.6

x\――--1\=-------X2.5m=2.75m

-一一L-X\3.95—2.75

共速后，匀速；IS动的时间为t=----=---Z—;----s=2S

2V\0.6

所以小包裹通过传送带所需的时间为t=ti+友=4.5s.

5.(2021,北京高考真题75)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操

作、数据分析等.例如：

⑴实验仪器.用游标卡尺测某金属管的内径，示数如图1所示.则该金属管的内径为mm.

3主尺4cm

h□iJiihi

IIIIIpIIII

°游标尺10

甲

⑵数据分析.打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点，其中一部分如图乙所示，8、C、〃为

纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出.打点计时器接在频率为50Hz

的交流电源上.贝U打C点时，纸带运动的速度%=m/s（结果保留小数点后两位）.

乙

⑶实验原理.图丙为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图.认为桶和砂所受的重力等于使小车做

匀加速直线运动的合力.实验中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的总质量力比小车质量〃小得多.请分析说

明这个要求的理由.________________________________________

丙

【答案】⑴31.4（2）0.44

⑶见解析

【解析】（1）根据游标卡尺的读数规则，可知内径为

31m+4X0.1mm=31.4mm

⑵每隔4个点取一个点作为计数点，故两计数点间有5个间隔；故两点间的时间间隔为7=5X0.02s=0.1

s

匀变速直线运动中一段时间中点的速度等于该过程中的平均速度，则有vc=~o.44m/s

⑶设绳的拉力为用小车运动的加速度为a对桶和砂，有侬一片=侬

对小车，有R=Ma

/日M

倚用=而侬

小车受到细绳的拉力后等于小车受到的合力F,

M1

即分=----mg

,m

1+M-

可知，只有桶和砂的总质量〃比小车质量〃小得多时，才能认为桶和砂所受的重力侬等于使小车做匀加速

直线运动的合力F.

6.（2021"湖南高考真题・11）某实验小组利用图1所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系.主要

实验步骤如下:

图3

(1)用游标卡尺测量垫块厚度力，示数如图2所示，h=cm;

⑵接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平；

⑶在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度；

(4)在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数〃和滑块对应的加速度a;

⑸在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同)，重复步骤(4),记录数据如下表:

n123456

a/(m•s2)0.0870.1800.2600.4250.519

根据表中数据在图3上描点，绘制图线.

如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是.・m/s7保留三位有效数字).

【答案】(1)1.02(5)见解析图0.343(0.341-0.345)

【解析】(1)垫块的厚度为

/i=1cm+2X0.1mm=1.02cm

⑸绘制图线如图;

根据mg,-j—ma

可知a与〃成正比关系，则根据图像可知，斜率

解得a-0.343m/s2.

7.（2022•山东高考真题73）在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验.受

此启发.某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体

质量的实验，如图甲所示.主要步骤如下：

①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上;

②接通气源，放上滑块.调平气垫导轨；

③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块.弹簧处于原长时滑块左端位于。点.4点到。点的距离为5.00

cm,拉动滑块使其左端处于4点，由静止释放并开始计时；

④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力尸、加速度a随时间力变化的图像，部分图像如图乙所示.

乙丙

回答以下问题（结果均保留两位有效数字）：

（1）弹簧的劲度系数为N/m.

⑵该同学从图乙中提取某些时刻尸与a的数据，画出a—尸图像如图丙中I所示，由此可得滑块与加速度

传感器的总质量为kg.

⑶该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a—片图像“，则待测物体的质

量为kg.

【答案】(1)12(2)0.20(3)0.13

【解析】（1）由题知，弹簧处于原长时滑块左端位于。点，A点到。点的距离为5.00cm.拉动滑块使其左

端处于4点，由静止释放并开始计时.结合题图乙的〜t图像有

△x=5.00cm,户=0.610N

F

根据胡克定律仁二

可得公=42N/m

（2）根据牛顿第二定律有F=ma

则a—尸图像的斜率表示滑块与加速度传感器的总质量的倒数，根据题图丙中I,则有

13.00-0一

一八公八

m0.60kg-5kg

则滑块与加速度传感器的总质量为m=0.20kg

1160—0

⑶滑块上增加待测物体，同理，根据题图丙中II,贝第丁=*3FkgT=3kg-1

mu.ou

则滑块、待测物体与加速度传感器的总质量为

m1^0.33kg

则待测物体的质量为△卬=〃-277=0.13kg.

考点03牛顿第二定律的应用

1.（2022■全国乙卷高考真题・15）如图，一不可伸长轻绳两端各连接一质量为力的小球，初始时整个系

统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长乙一大小为厂的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两

3

球连线垂直.当两球运动至二者相距或时，它们加速度的大小均为（）

□

5F2F3F3F

A—B—p——n------

8/77•5m8/7710/77

【答案】A

3

【解析】当两球运动至二者相距m时,如图所示,

L

2

3£

，—103

由几何关系可知sinO=-=-

设绳子拉力为石，水平方向有2EcosO=F

5

解得R=屎F

对任意小球由牛顿第二定律有R=ma

解得a=—

Bm

故A正确，B、C、D错误.

2.（多选）（2022•河北高考真题・9）如图，轻质定滑轮固定在天花板上，物体户和。用不可伸长的轻绳

£r

相连，悬挂在定滑轮上，质量恤＞恤，1=0时刻将两物体由静止释放，物体。的加速度大小为..7"时刻轻绳

突然断开，物体?能够达到的最高点恰与物体。释放位置处于同一高度，取t=0时刻物体?所在水平面为

零势能面，此时物体。的机械能为£重力加速度大小为g,不计摩擦和空气阻力，两物体均可视为质点.下

列说法正确的是（）

20

A.物体户和。的质量之比为1：3

B.21时刻物体。的机械能为£

0.27■时刻物体。重力的功率为

D.27■时刻物体户的速度大小为空?

【答案】BCD

【详析】开始释放时物体。的加速度大小为毫

则有mg—Ft=mQ•导，Ft—mpg=mp"备

aUU

解得代=,他9竺=；，选项A错误；

3niQ2

在7时刻，两物体的速度大小匕=斗，

〃上升的距离h尸为三T=咚,

236

2y2

轻绳断后产能上升的高度为2=/=^^，

则开始时只0竖直方向上的距离为力=々+益=等，

开始时尸所处的水平面为零势能面，则开始时0的机械能£=优般="工，

从开始到轻绳断裂，轻绳的拉力对。做负功，大小为%=代打=竺十，

则绳断裂时物体0的机械能

2rri.厂

,mQg1E

E'=E-WF=-=~,

F

此后物体0的机械能守恒，则在2T时刻物体0的机械能仍为］,选项B正确;

在27时刻，重物产的速度吸=n一g7=—-导,

方向向下，此时物体户重力的瞬时功率

,,mQg2gTmQgT3E

P^=mpg\v2\=—•—=-y-=^p

选项C、D正确.

3.（多选）（2023•湖南高考真题・10）如图，光滑水平地面上有一质量为2勿的小车在水平推力厂的作用

下加速运动。车厢内有质量均为加的A、B两小球，两球用轻杆相连，A球靠在光滑左壁上，B球处在车厢

水平底面上，且与底面的动摩擦因数为〃，杆与竖直方向的夹角为e,杆与车厢始终保持相对静止，假设

最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（）

A.若B球受到的摩擦力为零，则尸=2侬tan6

B.若推力片向左，且tan则尸的最大值为2侬tan3

C.若推力尸向左，且〃<tan则尸的最大值为4侬（2〃-tan

D.若推力片向右，且tan3>2〃，则尸的范围为4砥（tan。-2〃）《尸〈4侬（tan6+2//）

【答案】CD

【详析】设杆所受的弹力为A,对小球A：竖直方向受力平衡，则杆水平方向的分力与竖直方向的分力满

足丁=tan9,竖直方向扁=侬，则R=^tan9,若B球受到的摩擦力为零，对B根据牛顿第二定律可

.<Ny

得Rx=ma,可得〃=Qan0,对小球A、B和小车整体根据牛顿第二定律分=4力女=4侬tan0,A错误；若

推力/向左，根据牛顿第二定律可知加速度向左，小球A所受向左的合力的最大值为&=^tan0,对小

球B,由于tan。W〃，小球B受到向左的合力的最大值/=〃（&+侬）一反三侬tan0,则对小球A,

根据牛顿第二定律可得尔=侬&,对系统整体根据牛顿第二定律—4侬皿，解得尸=4侬tan3,B错误；

若推力尸向左，根据牛顿第二定律可知加速度向左，小球A所受向左的合力的最大值为。，小

球B所受向左的合力的最大值或ax=（&+侬）•〃一人=2〃侬一侬tan夕，由于〃〈tan可知，

冗ax〈侬tan8,则对小球B,根据牛顿第二定律片ax=24侬一侬tan8=111amax,对系统根据牛顿第二定律尸

=4小联立可得少的最大值为尸=4侬（2〃一tan夕），C正确；若推力尸向右，根据牛顿第二定律可知系

统整体加速度向右，由于小球A可以受到左壁向右的支持力，理论上向右的合力可以无限大，因此只需要

讨论小球B即可，当小球B所受的摩擦力最大且向左时，小球B向右的合力最小，此时月in=Ax—（Ay+mg）

〃0—2tung,当小球B所受摩擦力最大且向右时，小球B向右的合力最大，此时&x=Rx+（Ry

+侬）〃=侬1311Smg,对小球B根据牛顿第二定律有&n=3min,凡ax=3max,对系统整体根据牛顿第

二定律b=4侬，代入小球B所受合力范围可得4侬（tan夕一2〃）侬（tan。+2〃），D正确。

4.（多选）（2024•黑吉辽高考真题・10）—足够长木板置于水平地面上，二者间的动摩擦因数为〃。％=0

时，木板在水平恒力作用下，由静止开始向右运动。某时刻，一小物块以与木板等大、反向的速度从右端

滑上木板。已知/=0到1=42的时间内，木板速度/随时间t■变化的图像如图所示，其中g为重力加速度

大小。，=4%时刻，小物块与木板的速度相同。下列说法正确的是（）

A.小物块在，=3%时刻滑上木板

B.小物块和木板间动摩擦因数为2〃

C.小物块与木板的质量比为3：4

D.t=41o之后小物块和木板一起做匀速运动

【答案】ABD

【解析】由题图可知，1=3%时木板的速度开始减小，说明小物块在1=3%时刻滑上木板，A正确；由题

1

彳13

图可知。〜3%时间内，木板的加速度为q=/-----=—圈，%=3灰时木板的速度为h=arx3t0=—

/Q22

31

由题意知，％=3灰时小物块以速度v=-滑上木板，％=4%时小物块的速度为设小物块

v'—v

质量为m,小物块与长木板之间的动摩擦因数为〃'，由牛顿第二定律可得，"'mg=m——，联立解得

〃'=2〃，B正确；由题图可知，0~34时间内，对木板由牛顿第二定律可得，F-tjMg=Max,解得

31

37闸「入闸0

F=-pMg-3。~4小时间内，木板的加速度大小------------=〃g,设木板的质量为M,由牛

20

顿第二定律可得，jLi'mg-F+^M+m）g=Ma2,解得77z:"=l:2,C错误；/二的）时，小物块与长木

3

板速度相等，小物块和长木板整体受到F和地面摩擦力/作用，f=]u（M+m）g=-^Mg,由于F和/相

等，方向相反，整体受力平衡，一起做匀速运动，D正确。

5.（2021•全国乙卷高考真题•21）水平地面上有一质量为巾1的长木板，木板的左端上有一质量为巾2的

物块，如图（a）所示。用水平向右的拉力厂作用在物块上，尸随时间力的变化关系如图（6）所示，其中a、F2

分别为ti、I2时刻尸的大小。木板的加速度的随时间；!•的变化关系如图（c）所示。已知木板与地面间的动

摩擦因数为〃1，物块与木板间的动摩擦因数为〃2，假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加

速度大小为go则（）

m2（ml+m2）

A.&=〃1血19B.尸2=（42-%）。

m1

ml+m2

C.〃2>MiD.在。〜12时间段物块与木板