2021年2022年高考物理真题分类汇编：牛顿运动定律

2021、2022年高考物理真题分类汇编

3牛顿运动定律

2022年高考真题

1、（2022•湖南卷•T9）球形飞行器安装了可提供任意方向推力的矢量发动机，总质量为

飞行器飞行时受到的空气阻力大小与其速率平方成正比（即/=左/，％为常量）。当发动机关

闭时，飞行器竖直下落，经过一段时间后，其匀速下落的速率为l（）m/s；当发动机以最大推力

推动飞行器竖直向上运动，经过一段时间后，飞行器匀速向上的速率为5m/s。重力加速度大小

为g,不考虑空气相对于地面的流动及飞行器质量的变化，下列说法正确的是（）

A.发动机的最大推力为L5Mg

B.当飞行器以5m/s匀速水平飞行时，发动机推力的大小为乎Mg

C.发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时，飞行器速率为5Gm/s

D.当飞行器以5m/s的速率飞行时，其加速度大小可以达到3g

【答案】BC

【解析】

A.飞行器关闭发动机，以vi=l（）m/s匀速下落时，有

Mg=々*1（）（）

飞行器以V2=5m/s向上匀速时，设最大推力为Fm

Fm=Mg+kv；=Mg+左x25

联立可得

Fm=\25Mg,左=迹

100

A错误；

B.飞行器以内=5m/s匀速水平飞行时

F=,（-]+（佻『=乎Mg

B正确；

C.发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时

2

f=qF,；-（Mg）2=^Mg=kv4

解得

v4=5Gm/s

C正确；

D.当飞行器最大推力向下，以V5=5m/s的速率向上减速飞行时，其加速度向下达到最大值

F

n,+Mg+kv^=Mam

解得

Om=2.5g

D错误。

故选BC。

2、（2022•全国甲卷・T19）如图，质量相等的两滑块P、Q置于水平桌面上，二者用一轻弹簧水

平连接，两滑块与桌面间的动摩擦因数均为〃。重力加速度大小为g。用水平向右的拉力F拉动

P,使两滑块均做匀速运动；某时刻突然撤去该拉力，则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前

（）

/////////////////////////////////////

A.P的加速度大小的最大值为2〃g

B.Q加速度大小的最大值为2〃g

C.P的位移大小一定大于Q的位移大小

D.P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小

【答案】AD

【解析】

设两物块的质量均为m,撤去拉力前，两滑块均做匀速直线运动，则拉力大小为

F=2Ring

撤去拉力前对Q受力分析可知，弹簧的弹力为

"=刈咤

AB.以向右为正方向，撤去拉力瞬间弹簧弹力不变为，"叫，两滑块与地面间仍然保持相对滑动,

此时滑块P的加速度为

-T0-jjmg=mapl

解得

«PI=-2〃g

此刻滑块Q所受的外力不变，加速度仍为零，滑块P做减速运动，故PQ间距离减小，弹簧的伸

长量变小，弹簧弹力变小。根据牛顿第二定律可知P减速的加速度减小，滑块Q的合外力增大，

合力向左，做加速度增大的减速运动。

故P加速度大小的最大值是刚撤去拉力瞬间的加速度为2〃〃?g。

Q加速度大小最大值为弹簧恢复原长时

_〃〃zg=maQm

解得

故滑块Q加速度大小最大值为“2g，A正确，B错误；

C.滑块PQ水平向右运动，PQ间的距离在减小，故P的位移一定小于Q的位移，C错误；

D.滑块P在弹簧恢复到原长时的加速度为

=tnan

解得

an=一〃g

撤去拉力时.，PQ的初速度相等，滑块P由开始的加速度大小为2〃g做加速度减小的减速运动，

最后弹簧原长时加速度大小为〃g；滑块Q由开始的加速度为0做加速度增大的减速运动，最后

弹簧原长时加速度大小也为。分析可知P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小，D正

确。

故选AD。

3、（2022•全国乙卷・T15）如图，一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m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L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中

3

点，方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距gL时，它们加速度的大小均为（）

3F

8m

【答案】A

【解析】

3

当两球运动至二者相距时，，如图所示

山几何关系可知

sin。吗、

设绳子拉力为T，水平方向有

2Tcos6=F

解得

对任意小球由牛顿第二定律可得

T=ma

a-~~-

故A正确，BCD错误。

故选Ao

4、（2022•浙江6月卷•T1）下列属于力的单位是（）

A.kg-m/s2B.kg-m/sC.kg-m2sD.kg-s/m2

【答案】A

【解析】

根据牛顿第二定律有

F=ma

则力的单位为

kg-m/s2

故选Ao

5、（2022•浙江6月卷・T19）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

2

顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为加=一，货物可视为质点（取cos24o=0.9,

9

sin24°=0.4,重力加速度g=10m/s2）。

（1）求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度片的大小；

（2）求货物在倾斜滑轨末端时速度v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4.

【答案】（1）2m/s2；（2）4m/s：（3）2.7m

【解析】

（1）根据牛顿第二定律可得

mgsin24°-/jmgcos24°=max

代入数据解得

2

ai-2m/s

（2）根据运动学公式

=v2

解得

v=4m/s

（3）根据牛顿第二定律

〃〃7g=ma2

根据运动学公式

-2a2l2=嗫*-/

代入数据联立解得

=2.7m

6、（2022•浙江1月卷•T19）第24届冬奥会将在我国举办。钢架雪车比赛的一段赛道如图1所

示，长12m水平直道A8与长20m的倾斜直道8c在8点平滑连接，斜道与水平面的夹角为15°。

运动员从A点由静止出发，推着雪车匀加速到B点时速度大小为8m/s,紧接着快速俯卧到车上

沿8c匀加速下滑（图2所示），到C点共用时5.0s。若雪车（包括运动员）可视为质点，始终在

冰面上运动，其总质量为110kg,sinl5°=0.26,求雪车（包括运动员）

（1）在直道AB上的加速度大小：

（2）过C点的速度大小；

（3）在斜道BC上运动时受到的阻力大小。

旅B_

图1图2

8,

【答案】(1)a.=-m/s2；(2)12m/s；(3)66N

3

【解析】

(1)A8段

v,2=2。内

解得

8/2

a.=-m/s

13

(2)A8段

匕=砧

解得

t{=3s

BC段

12

X]-匕‘2+^a2l2

a2=2mzs2

过C点的速度大小

v=V]+。山=12m/s

（3）在8C段有牛顿第二定律

mgsin8一耳=ma2

解得

Ff=66N

2021年高考真题

1.（2021•广东卷）唐代《耒相经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力，设牛用大小

相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁，F与竖直方向的夹角分别为。和夕，«</?,如图所示，

忽略耕索质量，耕地过程中，下列说法正确的是（）

A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大

B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大

C.曲辕犁匀速前进时，耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力

D.直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力

【答案】B

【解析】

A.将拉力F正交分解如下图所示

则在X方向可得出

&曲=Fsina

F*宜=Fsin6

在y方向可得出

.曲=Fcosa

Fy直=Fcos6

由题知a＜6则

sina<sin6

cosa>cos6

则可得到

Fx曲＜片文

Fy曲＞Fy在

A错误、B正确；

CD.耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对相互作用力，它们大小相等，方向相反，无论是加

速还是匀速，则CD错误。

故选B。

2.（2021•浙江卷）2021年5月15日，天问一号着陆器在成功着陆火星表面的过程中，经大气层

的减速，速度从减为打开降落伞后，经过速度进一步减为

290s4.9xl（）3m/s4.6x102m/s；90s

1.0xl02m/s;与降落伞分离，打开发动机减速后处于悬停状态；经过对着陆点的探测后平稳着

陆。若打开降落伞至分离前的运动可视为竖直向下运动，则着陆器（）

A.打开降落伞前，只受到气体阻力的作用

B.打开降落伞至分离前，受到的合力方向竖直向上

C.打开降落伞至分离前，只受到浮力和气体阻力的作用

D.悬停状态中，发动机喷火的反作用力与气体阻力是平衡力

【答案】B

【解析】

A.打开降落伞前，在大气层中做减速运动，则着陆器受大气的阻力作用以及火星的引力作用，

选项A错误；

B.打开降落伞至分离前做减速运动，则其加速度方向与运动方向相反，加速度方向向上，则合

力方向竖直向上，B正确；

C.打开降落伞至分离前，受到浮力和气体的阻力以及火星的吸引力作用，选项C错误；

D.悬停状态中，发动机喷火的反作用力是气体对发动机的作用力，由于还受到火星的吸引力，

则与气体的阻力不是平衡力，选项D错误。

故选B.

3.（2021•湖南卷）"复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。总质量为"的动

车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为P,若动

车组所受的阻力与其速率成正比（弓且=入，上为常量），动车组能达到的最大速度为％。下列

说法正确的是（）

A.动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变

B.若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动

3

C.若四节动力车厢输出的总功率为2.25P,则动车组匀速行驶的速度为^

D.若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间f达到最大速度L,则

这一过程中该动车组克服阻力做的功为2根%2一产，

【答案】C

【解析】

A.对动车由牛顿第二定律有

F-4n=ma

若动车组在匀加速启动，即加速度。恒定，但4a=H随速度增大而增大，则牵引力也随阻力增

大而变大，故A错误;

B.若四节动力车厢输出功率均为额定值，则总功率为4P,由牛顿第二定律有

竺-公”

V

故可知加速启动的过程，牵引力减小，阻力增大，则加速度逐渐减小，故B错误;

C.若四节动力车厢输出的总功率为2.25P,则动车组匀速行驶时加速度为零，有

2.25P,

--------KV

V

而以额定功率匀速时，有

4P,

一

%

联立解得

3

V=4Vm

故C正确;

D.若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间『达到最大速度也，由

动能定理可知

可得动车组克服阻力做的功为

1,

叼阻=4臼-5

故D错误；

故选Co

4.（2021•全国卷）如图，将光滑长平板的下端置于铁架台水平底座上的挡板P处，上部架在横杆

上。横杆的位置可在竖直杆上调节，使得平板与底座之间的夹角可变。将小物块由平板与竖直

杆交点Q处静止释放，物块沿平板从Q点滑至P点所用的时间t与夹角I5的大小有关。若由30。

逐渐增大至60。，物块的下滑时间t将（）

A.逐渐增大B.逐渐减小C.先增大后减小D.先减小后增大

【答案】D

【解析】

设PQ的水平距离为L,由运动学公式可知

——='gsinOr

cos62

可得

2_4L

gsin20

可知6=45°时，t有最小值，故当。从由30。逐渐增大至60。时下滑时间t先减小后增大。

故选D。

5.（2021•浙江卷）如图所示，电动遥控小车放在水平长木板上面，当它在长木板上水平向左加速

运动时.，长木板保持静止，此时（）

A.小车只受重力、支持力作用

B.木板对小车的作用力方向水平向左

C.木板对小车的作用力大于小车对木板的作用力

D.木板对小车的作用力与小车对木板的作用力大小一定相等

【答案】D

【解析】

A.小车加速向左运动，受到自身的重力和电机的驱动力，受到长木板对小车的支持力和阻力，A

错误；

B.木板对小乍的作用力包括竖直向上的支持力和水平方向的阻力，根据平行四边形定则可知合

力方向一定不在水平方向，B错误；

CD.木板对小车的作用力与小车对木板的作用力是一对相互作用力，等大反向，C错误，D正确。

故选D。

6.（2021•全国卷）水平桌面上，一质量为m的物体在水平恒力F拉动下从静止开始运动，物体

通过的路程等于%时，速度的大小为％,此时撤去F,物体继续滑行2s。的路程后停止运动，重

力加速度大小为g,则（）

A.在此过程中F所做的功为耳机看

B.在此过中F的冲量大小等于:“%

C.物体与桌面间的动摩擦因数等于2-

4s°g

D.F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的2倍

【答案】BC

【解析】

CD.外力撤去前，由牛顿第二定律可知

F-jLimg=ma]①

由速度位移公式有

说=2%s（）②

外力撤去后，由牛顿第二定律可知

-jLimg=m%③

山速度位移公式有

-说=2%（2%）（4）

由①②③④可得，水平恒力

F-3”?说

4so

动摩擦因数

滑动摩擦力

2

F「=/Jmg=--

4so

可知F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的3倍,

故C正确，D错误;

A.在此过程中，外力F做功为

3o

W=Fs°=—mVg

故A错误;

B.由平均速度公式可知，外力F作用时间

s()_2so

°+%%

2

在此过程中，F的冲量大小是

，m3

I=Ft\=2WVo

故B正确。

故选BCo

7.（2021•全国卷）水平地面上有一质量为叫的长木板，木板的左端上有一质量为"与的物块，如

图（a）所示。用水平向右的拉力F作用在物块上，F随时间t的变化关系如图（b）所示，其中F,、

入分别为乙、与时刻尸的大小。木板的加速度/随时间t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〃I，物块与木板间的动摩擦因数为刈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g。则（)

J

A.片=必〃?话B.^=-=­——*2一4)g

m,+加,

C.也＞q------D.在0~弓时间段物块与木板加速度相等

【答案】BCD

【解析】

A.图（c）可知，h时滑块木板一起刚在从水平滑动，此时滑块与木板相对静止，木板刚要滑动,

此时以整体为对象有

耳=必（町+丐）g

A错误；

BC.图（c）可知，t2滑块与木板刚要发生相对滑动，以整体为对象，根据牛顿第二定律，有

一〃|（??!]

F2+m2）g-（m,+m2）a

以木板为对象，根据牛顿第二定律，有

任m2g一（町+和）g=班〃>0

解得

机2（叫+机，）/、

居r=—~!--（也-Aik

mx

（肛+7%）

〃2>--------------M

nij

BC正确；

D.图（C）可知，0~t2这段时间滑块与木板相对静止，所以有相同的加速度，D正确。

故选BCD。

8.（2021・广东卷）算盘是我国古老的计算工具，中心带孔的相同算珠可在算盘的固定导杆上滑动,

使用前算珠需要归零，如图所示，水平放置的算盘中有甲、乙两颗算珠未在归零位置，甲靠边框

b,甲、乙相隔》=3.5xl（f2m,乙与边框。相隔s2=2.0xl（T2m,算珠与导杆间的动摩擦因

数〃=01。现用手指将甲以0.4m/s的初速度拨出，甲、乙碰撞后甲的速度大小为0.1m/s,方向

不变，碰撞时间极短且不计，重力加速度g取lOm/s?。

（1）通过计算，判断乙算珠能否滑动到边框。；

（2）求甲算珠从拨出到停下所需的时间。

算珠归零状态

Z

边框苜行什什什耐

边框分/mm

【答案】(1)能；(2)0.2s

【解析】

(1)由牛顿第二定律可得，甲乙滑动时均有

f=jumg=ma

则甲乙滑动时的加速度大小均为

a=jug=lm/s2

甲与乙碰前的速度也，则

2

2asi=v()-v,

解得

vi=0.3m/s

甲乙碰撞时由动量守恒定律

mVj=mv2+mv3

解得碰后乙的速度

V3=0.2m/s

然后乙做减速运动，当速度减为零时则

黄0.22八,、c

x=—=-----m=0.02m=

2a2x1

可知乙恰好能滑到边框。;

(2)甲与乙碰前运动的时间

%—K0.4—0.31

t.=———L=----------s=0n.1s

a1

碰后甲运动的时间

v0.1,

3=—2=—s-0n.1s

2a1

则甲运动的总时间为

t=1、+12—0.2s

9.（2021•浙江卷）机动车礼让行人是一种文明行为。如图所示，质量，"=1.0xl（）3kg的汽车以

片=36km/h的速度在水平路面上匀速行驶，在距离斑马线s=20m处，驾驶员发现小朋友排着

长/=6m的队伍从斑马线一端开始通过，立即刹车，最终恰好停在斑马线前。假设汽车在刹车过

程中所受阻力不变，且忽略驾驶员反应时间。

（1）求开始刹车到汽车停止所用的时间和所受阻力的大小；

（2）若路面宽L=6m,小朋友行走的速度%=0.5m/s,求汽车在斑马线前等待小朋友全部通

过所需的时间；

（3）假设驾驶员以％=54m/h超速行驶，在距离斑马线s=20m处立即刹车，求汽车到斑马线

时的速度。

【答案】⑴4=4S,/^=2.5X103N；（2）20s；（3）u=5指m/s

【解析】

（1）根据平均速度

s

4=二

V

解得刹车时间

tt=4s

刹车加速度

a=—

八

根据牛顿第:定律

F（=ma

解得

%=2.5X1()3N

(2)小朋友过时间

等待时间

t=3-h—20s

(3)根据

Vj-v2=2as

解得

v=5非m/s

10.(2021•河北卷)如图，一滑雪道由A3和BC两段滑道组成，其中AB段倾角为8，BC段

水平，A3段和8c段由一小段光滑圆弧连接，一个质量为2kg的背包在滑道顶端A处由静止滑

下，若1s后质量为48kg的滑雪者从顶端以1.5m/s的初速度、3m/s2的加速度匀加速追赶，恰好

在坡底光滑圆弧的水平处追上背包并立即将其拎起，背包与滑道的动摩擦因数为〃=二，重力

724

加速度取g=10m/s2,sin6=—，cos。=一，忽略空气阻力及拎包过程中滑雪者与背包的

重心变化，求：

(1)滑道A3段的长度；

(2)滑雪者拎起背包时这一瞬间的速度。

【答案】(1)L=9m；(2)v=7.44m/s

【解析】

(1)设斜面长度为L，背包质量为叫=