2024年高考一轮复习考点及考纲解读(三)牛顿定律

2024年高考一轮复习考点及考纲解读(三)

三、牛顿定律

内容要求说明

16.牛顿第肯定律。惯性II

17.牛顿其次定律。质量。圆周运动中的向心力II

18.牛顿第三定律II

19.牛顿力学的适用范围I

20.牛顿定律的应用II

21.万有引力定律的应用。人造地球卫星的运动(限于圆轨道)II

22.宇宙速度I

23.超重和失重I

24.共点力作用下的物体的平衡II

名师解读

牛顿定律是历年高考重点考查的内容之一。对这部分内容的考查特别敏捷，选择、试

验、计算等题型均可以考查。其中用整体法和隔离法处理问题，牛顿其次定律与静力学、

运动学的综合问题，物体的平衡条件等都是高考热点；对牛顿第一、第三定律的考查常常

以选择题或融合到计算题中的形式呈现。另外，牛顿运动定律在实际中的应用许多，如弹

簧问题、传送带问题、传感器问题、超重失重问题、同步卫星问题等等，应用特别广泛，

尤其要留意以天体问题为背景的信息赐予题，这类试题不仅能考查考生对学问的驾驭程度,

而且还能考查考生从材料、信息中获得要用信息的实力，因此备受命题专家的青睐。

样题解读

【样题1】(江苏省盐城市2024届三星级中学三校联考物理)

如图3—1所示，AB和CD为两条光滑斜槽，它们各自的两个端点

均分别位于半径为R和r的两个相切的圆上，且斜槽都通过切点Po

设有一重物先后沿两个斜槽，从静止动身，由A滑到B和由C滑

到D,所用的时间分别为4和5则4与4之比为

A.2：1B.1：1

C.V3：1D.1：V3

［分析］设光滑斜槽轨道的倾角为仇则物体下滑时的加速度为

a=gsin。，由几何关系，斜槽轨道的长度s=2(R+r)sin。，由图3—1

一“工、》]22(27(2x2(7?+r)sin02,三士二，即所用的时间t与倾

运动学公式§=一。广，得/二、一=」——------------

2\aygsin。

角0无关，所以a=叁，B项正确.

［答案］B

［解读］本题涉及到受力分析、牛顿其次定律、加速度、匀变速运动规律等学问点，考

查推理实力、分析综合实力和应用数学处理物理问题的实力，体现了《考试大纲》中对“能

够把一个困难问题分解为若干较简洁的问题，找出它们之间的联系”和“必要时能运用几

何图形、函数图像进行表达、分析”的实力要求。本题是“等时圆”问题的拓展延长，须

要考生从光滑弦过渡到斜面，还须要处理好角度问题，联系上两个圆的直径，只要有一处

想不到，便不能得出正确答案。

【样题2】（山东省淄博市2024届高三摸底考试）为了探讨超重与失重现象。某同学把

一体重计放在电梯的地板上，他站在体重计上随电梯运动并视察体重计示数的改变状况。

下表记录了几个特定时刻体重计的示数（表内各时刻不表示先后依次），若己知to时刻电梯

静止，则

时间totit2卜

体重计示数（kg）45.050.040.045.0

A.t3时刻电梯可能向上运动

B.力和t2时刻电梯运动的加速度方向相反,但运动方向不肯定相反

C.力和t2时刻该同学的质量相同，但所受重力不同

D.力和t2时刻该同学的质量和重力均不相同

［分析］已知to时刻电梯将止，所以该同学的质量为45kg,七时刻电梯处于超重状态，

加速度向上，tz时刻电梯处于失重状态，加速度向下，但运动方向不肯定相反，B项正确；

t3时刻电梯可能般止，也可能匀速向上运动，A项正确；匕和七时刻该同学分别处于超重和

失重状态，表示电梯对该同学的支持力大于和小于其重力，但该同学的质量和重力均不变，

C项、D项都不正确。

［答案］AB

I解读］本题涉及到受力分析、牛顿其次定律、超重、失重等学问点，考查理解实力、

推理实力和分析综合实力，体现了《考试大纲》中对“理解物理概念、物理规律的准确含

义，理解相关学问的区分和联系”和“能够依据已知的学问和物理事实、条件，对物理问

题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的推断”的实力要求。分析本题时要

留意，超重和失重是指体重计的示数比重力大还是比重力小，本质是物体的加速度方向是

向上还是向下（加速度向上为超重，加速度向下为失重），而与物体的运动方向（即速度方

向）无关，并且物体的重力和质量是不变的，即只是视重变大或变小。

【样题3】（山东省淄博市2024届高三摸底考试）用一根细线一端系一小球（可视为质

点），另一端固定在一光滑锥顶上，如图3-2（a）所示，设小球在水平面内作匀速圆周运

动的角速度为3,线的张力为T,则T随32改变的图像是图3—2（b）中的

图3—2

［分析］设绳长为L,维而与竖立方向夹角为仇当3=0时，小球捋止，受重力mg、支

持力N和绳的拉力T而平衡，T=mgcos6学0,A项、B项都不正确；3增大时，T增大，N

减小，当N=0时，角速度为当3V3。时，由牛顿其次定律得,TsinG-NcosBumuAsin。，

Tcos0+Nsin0=mg,解得TumslsiYe+mgcos。；当3>3o时，绳与竖直方向夹角变大，

设为a,由牛顿其次定律得Tsina=m3lsina,T=mw2L,可知T—3?图线的斜率变大，C

项正确。

［答案］C

I解读］本题涉及到圆周云动的受力分析、力的合成与分解、牛顿其次定律、向心力、

临界问题等学问点，重点考查分析综合实力和应用数学处理物理问题的实力，体现了《考

试大纲》中对“能够把一个困难问题分解为若干较简洁的问题，找出它们之间的联系”和

“能够依据详细问题列出物理量之间的关系式，进行推导和求解，并依据结果得出物理结

论，必要时能运用几何图形、函数图像进行表达、分析”的实力要求。本题的图像中提示

出有转折点，从这一点入手，可知当角速度过大时，小球会飘起离开斜面，因此要分两种

状况列方程。因小球做匀速圆周运动，合外力不为零，所以适合用正交分解法处理。

【样题4］2024年我国和欧盟合作的建国以来最大的国际科技合作安排“伽利略安排”

将进入全面实施阶段，这标记着欧洲和我国都将拥有自己的卫星导航定位系统，并将结束

美国全球定位系统(GPS)在世界独占鳌头的局面。据悉“伽利略”卫星定位系统将由30颗轨

道卫星组成，卫星的轨道高度为2.4xl(r,倾角为56°,分布在3个轨道上，每个轨道面部

署9颗工作卫星和1颗在轨备份卫星。当某颗卫星出现故障时可刚好顶替工作。若某颗替

补卫星处在略低于工作卫星的轨道上，则这颗卫星的周期和速度与工作卫星相比较，以下

说法中正确的是

A.替补卫星的周期大于工作卫星的周期”速度大于工作卫星的速度

B.替补卫星的周期小于工作卫星的周期”速度大于工作卫星的速度

C.替补卫星的周期大于工作卫星的周期“速度小于工作卫星的速度

D.替补卫星的周期小于工作卫星的周期”速度小于工作卫星的速度

［分析］由于卫星绕地球做匀速圆周运动。则

G=Mm=〃7」_=〃!(宠+/7)丝1故卫星的运行周期r=但四还I,卫星运

(R+/i)2R+hT2VGM

I.yjf

行速度v=」一^。因此，卫星高度h越小，运行周期T越小，速度v越大，B项正确。

V/?+/?

［答案］B

I解读］本题涉及到万有引力定律在天体上应用的学问，考查理解实力和推理实力，体

现了《考试大纲》中对“理解物理概念、物理规律的准确含义，理解物理规律的适用条件,

以及它们在简洁状况下的应用”和“能够依据已知的学问和物理事实、条件，对物理问题

进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的推断”的实力要求。本题中虽然给了

一堆数据，但所推断的问题与这些数据无关，须要考生利用万有引力定律和牛顿其次定律

列方程处理，而且只是定性分析。这是信息赐予题的共性，即要求考生具有提炼有用信息

的实力。

【样题5】(四川省成都七中2024届零诊模拟试题)杂技、

演员在进行“顶杆”表演时,用的是一根质量可忽视不计的长竹

竿，质量为30kg的演员自杆顶由静止起先下滑，滑到杆底时36。：二量_______二_

速度正好为零，已知竹竿底部与下面顶杆人肩部间有一感应器一

器，如图3—3所示为传感器显示的顶杆人肩部的受力状况，

取g=10m/s2,求：0123

(1)杆上的人下滑中的最大速度；_

(2)竹竿的长度。图3一3

［分析］(1)由尸一七图可知，0-1s人加速下滑，1-3s人减速下滑，3s时刻人下滑

到杆底静止，在0—1s中对人有mg—J\=1

对杆有N|-£=0

人下滑的加速度

A$1八180一、

q=g--=g-----L=10--------=4m/s~

inni30

人下滑的最大速度=4x1=4nYs。图3—4

（2）人下滑过程中的l亡图如图3—4所示，则竹竿的长度

,111,▲

L=—vt=—x4x3=6m©

22

［答案］（1）4m/s（2）6m

［解读］本题涉及到受力分析、牛顿其次定律、F-t图像、v-t图像、匀变速运动规

律等学问点，考查推理实力、分析综合实力和应用数学处理物理问题的实力，体现了《考

试大纲》中对“能够把一个困难问题分解为若干较简洁的问题，找出它们之间的联系”和

“必要时能运用几何图形、函数图像进行表达、分析”的实力要求。本题是电梯下降问题

的变形题，即先加速下降（失重），再减速下降（超重），最终静止。应用牛顿其次定律列

方程时留意不要遗漏物体的重力。其次问求竹竿的K度时也可用公式法分段求解。

【样题6】（江苏省2024届四星级中学滨中、阜中高三联考物理试题）你是否留意到，

“神舟”六号宇宙飞船限制中心的大屏幕上出现的一幅卫星运行轨迹图，如图3—5所示，

它记录了“神舟”六号飞船在地球表面垂直投影的位置改变；图中表示在一段时间内飞船绕

地球圆周飞行四圈，依次飞经中国和太平洋地区的四次轨迹①、②、③、④，图中分别标

出了各地点的经纬度（如：在轨迹①通过赤道时的经度为西经157.5。，绕行一圈后轨迹②再

次经过赤道时经度为180。……）,若地球质量为M,地球半径为R,万有引力恒量为G,从

图中你能知道“神舟”六号宇宙飞船的那些轨道参数？（需推导出的参数，只需写出字母推

导过程）

图3—5

［分析］①神舟飞船运行在轨道倾角42.4度，（卫星轨道平面与赤道平面的夹角为

42.4°）

②飞船每运行一周，地球自转角度为180°-157.5°=22.5°,则神舟飞船运行的周

期

225

T=—x24x36005=5400.V=90min

360

③由万有引力供应向心力，即G^-=m(—)2r

r2T

JGMT2

可求得飞船的轨道半径

V4rt2

或轨道高度”?g吗:一R。

V4兀2

I答案］①神舟飞船运行在轨道倾角42.4度②神舟飞船运行的周期T=90min③飞

一或轨道高度”==U整;—R

船的轨道半径r=

［解读］本题涉及到万有引力定律在天体上应用的学问，考查分析综合实力和应用数学

处理物理问题的实力，体现了《考试大纲》中对“能够把一个困难问题分解为若干较简洁

的问题，找出它们之间的联系，能够理论联系实际，运用物理学问综合解决所遇到的问题”

和“能够依据详细问题列出物理量之间的关系式，进行推导和求解，并依据结果得出物理

结论”的实力要求。本题对获得图像信息的要求较高，尤其是图中的飞船运动轨迹不是平

常见到的物理图形，须要考生结合地球自转的学问入手求解。

权威预料

1.（简洁题）在圆轨道上运行的国际空间站里，一宇航

员A静止（相对空间舱）“站”于舱内朝向地球一侧的“地面”B

上，如图3—6所示，下列说法正确的是

A.宇航员A不受地球引力作用

B.宇航员A所受地球引力与他在地面上所受重力相等

C.宇航员A与“地面”B之间无弹力作用

I）.若宇航员A将手中一小球无初速时（相对于空间舱）

释放，该小球将落到“地面”B上

2.（广东省2024年高考模拟试卷，简洁题）美国“新

地平线”号探测器，已于美国东部时间2006年1月17日13时（北京时间18日1时）借

助“宇宙神一5”火箭，从佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心放射升空，起先长达9

年的飞向冥王星的太空之旅。拥有3级发动机的“宇宙神-5”重型火箭以每小时5.76万公

里的惊人速度把“新地平线”号送离地球，这个冥王星探测器因此将成为人类有史以来放

射的速度最高的飞行器。这一速度

A.大于第一宇宙速度B.大于其次宇宙速度

C.大于第三宇宙速度D.小于并接近第三宇宙速度

3.（原创题，中档题）如图3—7所示，有四个质量相同的物体，在Fi作用下的物体在

光滑的水平面上做加速度为g的匀加速直线运动，在F2作用下的物体沿光滑斜面做匀速直

线运动，在F3作用下的物体竖直向下做匀速直线运动，在F］作用下的物体竖直向上做加速

度为g的匀加速直线运动。不计空气阻力，g为重力加速度。以下说法正确的是

A.FI<F2B.F3VF4C.FI=F4B.F|=F3

4.（河北省鸡泽一中2024届高三物理测试，中难题）一位同学抱紧一只钢制饭盒由下

蹲静止状态起跳再落地过程中，听到盒内一小物块与盒壁先后两次撞击的声音。已知盒与

人没有相对运动，且盒内只有这个小物块。人跳起过程中尽量保持上半身竖直。关于这两

次撞击，正确的理解是

A.盒与人及物块都做相同的竖直上抛运动，小物块不行能撞击盒子的上下壁，肯定是

由于盒倾斜而引起的撞击

B.肯定是小物块有大于盒子的初速度而引起的撞击

C.肯定是小物块比盒子对地的加速度大而引起的撞击

D.是由于盒子比小物块对地的加速度大而引起的撞击。由于盒子内部高度较小，应当

是先撞上壁后撞下壁

5.（广东省2024年高考模拟试卷，中难题）当物体从高空下落时，所受阻力会随物体

的速度增大而增大，因此经过下落一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的收

尾速度。探讨发觉，在相同环境条件下，球形物体的收尾速度仅与球的半径和质量有关。

下表是某次探讨的试验数据

小球编号ABCDE

小球的半径（xl0-3in）().50.51.522.5

小球的质量（xl0-6kg）10

254540

0

小球的收尾速度（m/s）1640402032

（1）依据表中的数据，求出B球与C球在达到终极速度时所受阻力之比。

（2）依据表中的数据，归纳出球型物体所受阻力/与球的速度大小及球的半径的关系

（写出有关表达式、并求出比例系数）。

（3）现将C号和D号小球用轻质细线连接，若它们在下落时所受阻力与单独下落时

的规律相同。让它们同时从足够高的同一高度下落，试求出它们的收尾速度；并推断它们

落地的依次（不须要写出推断理由）。

［参考答案］

1.C解析：宇航员在国际空间站里处于完全失重状态，与“地面”B之间无弹力作用，

但仍受地球引力作用，只是引力大小比他在地面时受到的重力要小，所以A项、B项都不

正确，C项正确：宇航员手中无初速释放的小球也处于完全失重状态，因此不会落到“地

面”B上，D项不正确。

2.ABD解析：第一宇宙速度匕=7.9km/s,