2023年高考物理知識點復習與真題 牛頓定律與直線運動

牛頓定律與直線運動

一、真題精選（高考必備）

L（2010?福建?高考真題）質(zhì)量為2kg的物體靜止在足夠大的水平面上，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2,最大

靜摩擦力和滑動摩擦力大小視為相等.從t=0時刻開始，物體受到方向不變、大小呈周期性變化的水平拉力F的作

用，F(xiàn)隨時間t的變化規(guī)律如圖所示.重力加速度g取10m∕s2,則物體在t=0到t=12s這段時間內(nèi)的位移大小為

A刃N

8IIfI

Illl

Illl

Illl

4----J?----JI-----

Iiii

Ifii

Illl

__!,I.一

036912t/s

A.18mB.54m

C.72mD.198m

2.（2011?上海?高考真題）（多選）受水平外力尸作用的物體，在粗糙水平面上做直線運動，其V—1圖象如圖所示,

A.在。?。秒內(nèi)，外力尸的大小不斷減小

B.在力時刻，外力尸為零

C.在力?f2秒內(nèi)，外力尸的大小可能不斷減小

D.在〃?/2秒內(nèi)，外力廠的大小可能先減小后增大

3.（2013?浙江?高考真題）（多選）如圖所示,總質(zhì)量為460kg的熱氣球,從地面剛開始豎直上升時的加速度為O.5m∕s2,

當熱氣球上升到18Om時，以5m∕s的速度向上勻速運動.若離開地面后熱氣球所受浮力保持不變，上升過程中熱

氣球總質(zhì)量不變，重力加速度g=10m∕s2.關于熱氣球，下列說法正確的是（）

A.所受浮力大小為483ON

B.加速上升過程中所受空氣阻力保持不變

C.從地面開始上升IOs后的速度大小為5m∕s

D.以5m∕s勻速上升時所受空氣阻力大小為230N

4.（2008?海南?高考真題）科研人員乘氣球進行科學考察.氣球、座艙、壓艙物和科研人員的總質(zhì)量為990kg.氣

球在空中停留一段時間后，發(fā)現(xiàn)氣球漏氣而下降，及時堵住.堵住時氣球下降速度為lm∕s,且做勻加速運動，4s

內(nèi)下降了12m?為使氣球安全著陸，向艙外緩慢拋出一定的壓艙物.此后發(fā)現(xiàn)氣球做勻減速運動，下降速度在5

分鐘內(nèi)減少了3m∕s?若空氣阻力和泄漏氣體的質(zhì)量均可忽略，重力加速度g=9.89m∕s2,求拋掉的壓艙物的質(zhì)量.

5.（2022?浙江?麗水第二高級中學高考真題）第24屆冬奧會將在我國舉辦。鋼架雪車比賽的一段賽道如圖1所示,

長12m水平直道AB與長20m的傾斜直道BC在B點平滑連接，斜道與水平面的夾角為15。。運動員從A點由靜止

出發(fā)，推著雪車勻加速到B點時速度大小為8m∕s,緊接著快速俯臥到車上沿8C勻加速下滑（圖2所示），到C點

共用時5.0s。若雪車（包括運動員）可視為質(zhì)點，始終在冰面上運動，其總質(zhì)量為IlOkg,Sinl5。=0.26,求雪車（包

括運動員）

（1）在直道AB上的加速度大??；

（2）過C點的速度大??；

（3）在斜道BC上運動時受到的阻力大小。

Vancouver

4?

圖1圖2

6.（2018?浙江?高考真題）可愛的企鵝喜歡在冰面上玩游戲，如圖所示，有一企鵝在傾角為37。的傾斜冰面上，先

以加速度a=0.5m∕s2從冰面底部由靜止開始沿直線向上"奔跑"，t=8s時，突然臥倒以肚皮貼著冰面向前滑行，最

后退滑到出發(fā)點，完成一次游戲（企鵝在滑動過程中姿勢保持不變）.己知企鵝肚皮與冰面間的動摩擦因數(shù)μ=0.25,

sin37o=0.60,cos37°=0.80,重力加速度g取10m∕s2.求：

（1）企鵝向上"奔跑"的位移大?。?/p>

（2）企鵝在冰面向前滑動的加速度大??；

（3）企鵝退滑到出發(fā)點時的速度大小.（結(jié)果可用根式表示）

7.（2017?全國?高考真題）為提高冰球運動員的加速能力，教練員在冰面上與起跑線距離s。和MB<s°）處分別設置

一個擋板和一面小旗，如圖所示.訓練時，讓運動員和冰球都位于起跑線上，教練員將冰球以初速度%擊出，使冰

球在冰面上沿垂直于起跑線的方向滑向擋板；冰球被擊出的同時，運動員垂直于起跑線從靜止出發(fā)滑向小旗，訓練

要求當冰球到達擋板時，運動員至少到達小旗處.假定運動員在滑行過程中做勻加速運動，冰球到達擋板時的速度

為匕，重力加速度大小為g,求：

（1）冰球與冰面之間的動摩擦因數(shù)；

（2）滿足訓練要求的運動員的最小加速度。

，/〃〃擋〃板〃〃/,

n小旗

?-T-

So

S]

起跑線

②運動員

8.（2020?浙江?高考真題）一個無風晴朗的冬日，小明乘坐游戲滑雪車從靜止開始沿斜直雪道勻變速下滑，滑行54m

后進入水平雪道，繼續(xù)滑行40.5m后勻減速到零。已知小明和滑雪車的總質(zhì)量為60kg,整個滑行過程用時10.5s,

斜直雪道傾角為37YSin37°=0.6）。求小明和滑雪車：

（1）滑行過程中的最大速度%的大小；

（2）在斜直雪道上滑行的時間4；

（3）在斜直雪道上受到的平均阻力F/的大小。

水平雪道

9.（2020?浙江?高考真題）如圖1所示，有一質(zhì)量初=20Okg的物件在電機的牽引下從地面豎直向上經(jīng)加速、勻速、

勻減速至指定位置。當加速運動到總位移的：時開始計時，測得電機的牽引力隨時間變化的尸T圖線如圖2所示,

f=34s末速度減為。時恰好到達指定位置。若不計繩索的質(zhì)量和空氣阻力，求物件：

⑴做勻減速運動的加速度大小和方向；

⑵勻速運動的速度大??；

⑶總位移的大小。

10.（2012?浙江?高考真題）為了研究魚所受水的阻力與其形狀的關系，小明同學用石蠟做成兩條質(zhì)量均為〃?、形狀

不同的"4魚"和"B魚"，如圖所示.在高出水面H處分別靜止釋放"A魚"和"8魚"，"4魚"豎直下潛hA后速度減為零,

"B魚"豎直下潛∕?B后速度減為零."魚”在水中運動時，除受重力外，還受浮力和水的阻力.已知“魚”在水中所受浮

力是其重力的10/9倍，重力加速度為g,"魚"運動的位移值遠大于"魚"的長度.假設"魚"運動時所受水的阻力恒定,

空氣阻力不計?求:

⑴"A魚"入水瞬間的速度以/；

⑵"A魚"在水中運動時所受阻力出.

⑶"A魚"與魚"在水中運動時所受阻力之比,M0∕B?

二、強基訓練（高手成長基地）

1.（2021?安徽?定遠縣育才學校高三階段練習）（多選）火箭在升空時會使用多個噴射艙來實現(xiàn)在不同氣層中達到各

自的目標速度的任務，其原理是在某噴射艙的燃料將要耗盡時，火箭丟棄該艙并啟動下一艙級進行加速。如圖所示，

某教授設計的燃料火箭具有3個艙級，且艙1、艙2與艙3的質(zhì)量（包括燃料，空艙質(zhì)量均為Ikg）分別為15kg,

現(xiàn)使火箭在地面上由靜止發(fā)射，燃料每秒消耗且燃料產(chǎn)生的升力恒為對此下列說法正確

10kg,5kgo1kg,600N,

的是（）

卜艙3

艮心

“▼艙1

W

A.火箭一開始的加速度大小為20m∕s2

B.火箭第1艙內(nèi)部燃料耗盡（還未脫艙）時，火箭的速度約為237m∕s

C.當火箭第1艙脫落后，火箭的速度約為237m∕s

D.只要火箭的燃料越多，火箭的運動時間就越久

2.（2021?四川?樹德中學高三階段練習）（多選）如圖所示，圓柱形管的底端固定一彈射器，彈射器上有一質(zhì)量，孫=Ikg

的小滑塊，管和彈射器的總質(zhì)量機2=2kg,滑塊與管內(nèi)壁間的滑動摩擦力大小為04〃/g。整個裝置豎直靜止在水平地

面上。發(fā)射時，滑塊離開彈射器瞬間距離上管口的距離為1.0m；滑塊離開彈射器后能上升的最大高度為1.4m,小

滑塊可視為質(zhì)點且彈射時間極短，每次彈射后滑塊獲得的初速度相等，忽略空氣阻力，取重力加速度g=10m∕s20則

下列說法正確的是（）

L滑塊

比二彈射器

A.滑塊從離開彈射器到第二次通過圓柱形管上端經(jīng)歷的時間為更述S

35

B.滑塊從離開彈射器到再次回到彈射器處經(jīng)歷的時間為空逑S

35

C.當滑塊離開彈射器瞬間，對圓柱形管施加一個豎直向上的恒力尸，為保證滑塊不滑出管口，尸的最小值為24N。

D.當滑塊離開彈射器瞬間，對圓柱形管施加一個豎直向上的恒力E為保證滑塊不滑出管口，產(chǎn)的最小值為20N。

3.（2015?江西?高三階段練習）如圖所示，電動機帶動滾輪做逆時針勻速轉(zhuǎn)動，在滾輪的摩擦力作用下，將一金屬

板從斜面底端A送往上部，己知斜面光滑且足夠長，傾角6=30。，滾輪與金屬板的切點B到斜面底端A的距離為

L=6.5m,當金屬板的下端運動到切點B處時，立即提起滾輪使它與板脫離接觸.已知板之后返回斜面底部與擋板相

撞后立即靜止,此時放下滾輪再次壓緊板,再次將板從最底端送往斜面上部,如此往復.已知板的質(zhì)量為w=l×103kg,

滾輪邊緣線速度恒為v=4m∕s,滾輪對板的正壓力BV=2χl04N,滾輪與板間的動摩擦因數(shù)為4=0.35,取g=10m∕s2.求：

（1）在滾輪作用下板上升的加速度；

（2）板加速至滾輪速度相同時前進的距離；

（3）板往復運動的周期。

4.（2021?上海市大同中學高三期末）如圖，一足夠長的直桿傾斜固定，桿與水平方向夾角為優(yōu)一個質(zhì)量為，"的圓

環(huán)套在桿上，環(huán)與桿間的動摩擦因數(shù)為"（”>tanθ）.現(xiàn)給環(huán)一個沿桿向上的初速度物。

⑴求環(huán)沿桿向上運動的加速度4和向上運動的最大距離s；

⑵如果環(huán)在運動過程中還受到一個方向始終豎直向上的力F的作用，已知F=加α為常數(shù),v為環(huán)運動的速度大?。?。

請通過分析，描述環(huán)的運動情況。

三、參考答案及解析

(-)真題部分

1.B

【解析】對物體受力分析可知,。到3s內(nèi),由于滑動摩擦力為：Ff=μFN=μmg=O.2×20N=4N,恰好等于外力F大小,

所以物體仍能保持靜止狀態(tài)，3s到6s內(nèi)，物體產(chǎn)生的加速度為：a=^-^-=-^2m∕s2,發(fā)生的位移為：

m2

2

X2=^ar=-×2×3m=9m；6s到9s內(nèi)，物體所受的合力為零,做勻速直線運動，由于6s時的速度為:v=at=2×3=6m∕s,

所以發(fā)生的位移為：X3=vt=6x(9-6)=18m；9到12s內(nèi)，物體做勻加速直線運動，發(fā)生的位移為：x4≈vt+∣at?6×3+

∣×2×32=27m;所以總位移為：x=0+X2+X3+X4==9+18+27=54m,所以B正確；

2.ACD

【解析】A項：根據(jù)加速度可以用v-t圖線的斜率表示，所以在0?tι秒內(nèi)，加速度為正并不斷減小，根據(jù)加速度

a=F-?吧,所以外力F大小不斷減小，故A正確；

m

B項：在tι時刻，加速度為零，所以外力F等于摩擦力，不為零，故B錯誤；

C項：在tι?t2秒內(nèi)，加速度為負并且不斷變大，根據(jù)加速度的大小α=Ffmg,外力F大小可能不斷減小，故C

m

正確；

D項：如果在F先減小一段時間后的某個時刻，F(xiàn)的方向突然反向，根據(jù)加速度的大小,F后增大，因

m

為v-t圖線后一段的斜率比前一段大，所以外力F大小先減小后增大是可能的，故D正確.故選ACD.

3.AD

【解析】A、從地面剛開始豎直上升時，速度為零，故阻力為零，氣球受重力和浮力，根據(jù)牛頓第二定律，有：F浮

-mg=ma,解得：Fj聲m(g+a)=460×(10+0.5)N=4830N,故A正確；

B、氣球受重力、浮力和空氣阻力，若阻力不變，合力不變，氣球勻加速上升，矛盾，故B錯誤；

C、剛開始豎直上升時的加速度為0.5m∕s2,氣球是變加速運動，加速度逐漸減小，故IOS后的速度大小小于5m∕s,

故C錯誤；

D、以5m∕s勻速上升時，根據(jù)平衡條件，有：F桁”?+f,解得戶230N,故D正確；故選AD.

4.IOlkg

【解析】由牛頓第二定律得：mg-f=ma

2

下路下落的高度為：h=v0t+^at

拋物后減速下降有：f-(m-R)g=Qn-m')d

又有：AU=QA/

β+?v∕?r

解得：M==IOlkg

g+Au/4

8

5.(1)q=§m/s9，；(2)12m/s；(3)66N

【解析】(1)A3段片=2g

Q

解得q=^m∕s2

(2)AC段VI=電

解得4=3s

BC段

12

t

x2=v∕2+-a2ι

2

a2=2m∕s

過C點的速度大小v=v1+a2t2=12m∕s

(3)在BC段有牛頓第二定律mgsin?-K=機?

解得“=66N

6.(1)16mls(2)Sm/s2(3)11.7∕π/s

【解析】(1)"奔跑"過程％=gM=I6相

(2)上滑過程：6Z∣=gsinθ+μgcosθ=Sm/S2

下滑過程%=gsin9-"gcose=4m∕s2

(3)上滑位移X=3L=lm,

2a}

退滑到出發(fā)點的速度聲=^2(x+x1),

解得V=2y∣34m∕s≈11.7/2//s

7.(1)姿;(2)療

2gs()2%

【解析】(1)設冰球與冰面間的動摩擦因數(shù)為〃，則冰球在冰面上滑行的加速度

4="g

22

由速度與位移的關系知-2q%=v1?v0

22

聯(lián)立解得〃=色=2?二二

g2gs0

(2)設冰球運動的時間為3則f=%z乜

〃g

又S=g"

1

聯(lián)立解得α=M%：")

2s；

8.(1)vm=l8m∕s;(2)tl=6s；(3)Ff=180No

【解析】(1)小明和滑雪車在斜面上滑行時做初速度為0的勻加速的直線運動，在水平上滑行時，做末速度為0的

1γγ

勻減速直線運動，由平均速度公式I=]=號可得滑行分析運動過程可知：χi=f-ti,χ2=f-t2

一人—UmX+M54m+40.5m八,

則整個過程有：V=TTT=-瓦7—=9m∕s

2Z1+t2l().5s

解得:Vni=18m∕s

V2x,2×54m,

(2)在斜直雪道上滑行過程中由內(nèi)=??4可得，滑行的時間：A=—??-=6s

(3)根據(jù)勻變速直線運動速度時間關系式V=%+G可得小明和滑雪車在斜直雪道上的加速度：α=-=3m∕s2

由牛頓第二運動定律：MgSin370-K=ma

解得：耳=18ON

9.(l)0.125m∕s2,豎直向下；(2)lm/s；(3)4Om

【解析】⑴由圖2可知0~26s內(nèi)物體勻速運動，26s~34s物體減速運動，在減速運動過程根據(jù)牛頓第二定律有

ιng-Fτ=ma

根據(jù)圖2得此時FT=I975N,則有α=g-衣=0.125m∕s?

m

方向豎直向下。

⑵結(jié)合圖2根據(jù)運動學公式有u=〃2?0.125×(34-26)m∕s=lm∕s

⑶根據(jù)圖像可知勻速上升的位移廿%=lx26m=26m

勻減速上升的位移叫=9,==X8m=4m

22

勻加速上升的位移為總位移的：1，則勻速上升和減速上升的位移為總位移3的則有

44

h.+h=-h

-y4

所以總位移為/7=40m

,——H1fh(9H-h)

10.(l)vAz-√?W(2?fA=mg(---)(3)豆A=元B麗FA

【解析】(1)“A魚”在入水前作自由落體運動，有^=2gH①

得到：VA=√?H(2)

(2)"A魚"在水中運動時受到重力、浮力和阻力的作用，做勻減速運動，設加速度為明,有

尸合=7?+fJ"g③

心=叫④

O-v；=-2α也⑤

由題得：F浮=

綜合上述各式，得L=mggT⑥

H?

(3)考慮到“B魚"的運動情況、受力與"A魚"相似，有?4=%g(丁-G)⑦

心9

綜合⑥⑦兩式得到:先?≡瑞

（二）強基部分

1.BC

【解析】A.由牛頓第二定律可得火箭一開始的加速度大小為

〃=600—300句0.

30

故A錯誤:

B.由題意可知，火箭的質(zhì)量與時間的關系為m=30τ（0<∕≤14s）

則根據(jù)牛頓第二定律有600-=ma]

rri?-zn300+10/小i.

聯(lián)立得al=———(O<t<14s)

30-/

則火箭第1艙內(nèi)部燃料耗盡（還未脫艙）即f=14S）時，火箭的速度為

ll

rjrIO∕+3OOjE,

V=?a,dt=-------------dt≈237m∕s

J'J307

故B正確;

C.火箭第1艙燃料耗盡和第1艙脫落的時間間隔很短，故速度不變，為237m∕s,故C正確;

D.因為燃料多，則加速度小，因此時間長也不一定獲得速度大，導致無動力飛行時間不一定大，故D錯誤。故選

BCo

2.AC

【解析】A.對滑塊上升時有Sg+0.4∕n1g=gα∣

可得加速度大小為弓=14m∕s2

設滑塊離開彈射器時速度為丫。，離開管口時的速度為刃，滑塊由底端上升到管口的過程中由動能定理可得

-mλghγ-O.?mχgh2=O-?/zz?rθ

可得%=6m?

離開管上升到最高點的過程中，由動能定理可得-多以々-%）=O-T可;

可得H=2>∣2m∕s

滑塊到管口的時間為：=匚&=S

F7

從管口到最高點的時間為與=T=（S

則滑塊從離開彈射器到第二次通過圓柱形管上端經(jīng)歷的時間為力=tl+凡=曳應亞S

1235

故A正確;

B.對滑塊在管中下落時有叫g-0.4"Ig=∕τzla2

可得加速度大小為“2=6m∕s?

有也=l√3+I??

可得L

滑塊從離開彈射器到再次回到彈射器處經(jīng)歷的時間為

15+9√2匹-&45+35√5^8^

t=方1+2q+t3=----------s+-------------S=----------------------S

353105

故B錯誤;

CD.為保證滑塊不滑出管口，滑塊到管口時共速，設共速的速度為V,此時施加的外力尸最小，對管有

Λ+0.Amχg-m2g=m2ai

滑塊與管的相對位移為∕?=?--t--t

22424

共速時有%-4。=a,1t4

聯(lián)立可得尸=24N,故C正確，D錯誤。故選AC。

3.(1)2m∕s2;(2)4m；(3)5.225s

【解析】(1)對桿受力分析

y

桿受重力G、斜面對桿的彈力耳，滾輪對桿的壓力乃和滾輪對桿沿著斜面向上的摩擦力力四個力作用，建立直角

坐標系，有

Fzrt=f-Gs?nθ=tnα

F^y=Ft-F2-mgcosθ=Q

因為滾輪對桿的壓力

Λ=2×104N

所以滾輪對桿的摩擦力UμF1

2

聯(lián)立解得a=/二GSm0=2m∕s

m

(2)由題意知，桿做初速度為0,加速度為2m∕s2的勻加速運動，末速度與滾輪邊緣線速度大小相同，BPv=4m∕s

由r=2ax

2

得位移X=—=4m

2a

V4

(3)根據(jù)題意知，桿在一個周期中的運動分為三個過程，第一個過程桿向上做勻加速直線運動，時間人='=；s=2s