牛顿运动定律（解析版）

2022新高考物理真题分项解读

专题03牛顿运流定律

I.（2022新高考江苏卷）高铁车厢里的水平桌面上放置一本书，书与桌面间的动摩擦因数

为04最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g=10m八2.若书不滑动，则高铁

的最大加速度不超过（）

A.2.0m/s2B.4.0m/s2

C.6.0m/s2D.8.0m/s2

【参考答案】B

【命题意图】本题考查静摩擦力、牛顿运动定律及其相关知识点。

【解题思路】

书放在水平桌面上，书相对于桌面不滑动，书受到的是静摩擦力。若书不滑动，由

fm=^ng=rnam

解得高铁的最大加速度为=48=4m/s2

即故若书不动，高铁的最大加速度不超过《m/sz,B正确，ACD错误。

【关键点拨】要注意题述“高铁的最大加速度不超过”。

2.（2022•全国理综甲卷•19）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，两滑决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

右的拉力产拉动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

B.Q的加速度大小的最大值为24g

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

【参考答案】AD

【命题意图】本题考查受力分析、牛顿运动定律和图像法分析等。

【解题思路】在拉力作用下，PQ做匀速运动，弹簧弹力T个mg。撤去拉力F瞬间，P

受到向后的弹力T和摩擦力Rng,由牛顿第二定律，T+iin\g=map,解得g2pg,选项A正

确。Q受到向前的弹力T和向后的摩擦力由牛顿第二定律，解得牝=0,

选项B错误。撤去拉力F后，P做加速度逐渐减小的减速运动，Q做加速度逐渐增大的减速

运动，画出PQ的速度图像，如图。可知P的位移大小一定小于Q的位移大小，P的速度大

小均不大于同一时刻Q的速度大小，选项C错误D正确。

【思路点拨】通过分析PQ的运动情景，画出速度图像，一目了然，事半功倍。

3.（2022高考上海）神舟十三号在返回地面的过程中打开降落伞后，在人气层中经历了竖

直向下的减速运动。若返回舱所受的空气阻力随速度的减小而减小，则加速度大小（）

A.一直减小B.一直增大

C.先增大后减小D.先减小后增大

【参考答案】A

【命题意图】本题考查牛顿运动定律+运动情况分析+模型思维

【名师解析】打开降落伞后，所受空气阻力f大于重力，降落伞做减速运动。根据题述，kkv,

由牛顿第二定律kv-mg-nia,解得力〃-g,由J-速度v逐渐减小，由口-息〃〃-g可知，力口

速度a一直减小，选项A正确。

【知识拓展】

打开降落伞后的速度随时间变化图像

加速度随速度变化的图像

4.（2022高考辽宁物理）如图所示，一小物块从长1m的水平桌面一端以初速度vo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lOm/s?。下列如、

"值可能正确的是（）

A.vv）=2.5m/sB.vo=1.5m/s

C."=0.28D.ft=0.25

【参考答案】B

【命题意图】本题考查牛顿第二定律、匀变速直线运动规律及其相关知识点.

【名师解析】

物块水平沿水平桌面中线做匀减速直线运动，则v=-=也把

t2

由题述可知，x=Im,/=Is,0,代入数据有vov2m/s,故A不可能，B可能：

对物块做受力分析，由牛顿第二定律有。=-4g,利用匀变速直线运动规律得宜・加2=2依,

整理有*-2〃x>0,由于如<2m/s可得〃<0.2,故选项CD不可能。

5.（2022新高考海南卷）在冰上接力比赛时，甲推乙的作用力是匕，乙对甲的作用力是工，

则这两个力（）

A.大小相等，方向相反

B.大小相等，方向相同

C.6的冲量大于尸2的冲量

D.”的冲量小于尸2的冲量

【参考答案】A

【名师解析】甲推乙的作用力与乙对甲的作用力是一对作用力和反作用力，根据牛顿笫三定

律，这两个力大小相等，方向相反，根据冲量的定义，可知片的冲量等于于巴的冲量，选

项A正确BCD错误。

6.（2022山东物理）某粮库使用额定电压U=380V,内阻H=0.250的电动机运粮。如

图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度u=2m/s沿斜

坡匀速上行，此时电流/=40A。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，

速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质

量网=100kg,车上粮食质量〃1200kg,配重质量，叫）=40kg,取重力加速度

g=10m/s2,小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为亿

配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：

（1）比例系数4值；

（2）上行路程L值。

【参考答案】（I）女=01；（2）L=——m

185

【命题意图】本题考查能量守恒定律、平衡条件、牛顿运动定律及其相关知识点。

【名师解析】

（1）设电动机的牵引绳张力为工，电动机连接小车的缆绳匀速上行，由能量守恒定律有

UI=「R+T\V

解得7；=7400N

小车和配重一起匀速，设绳的张力为《，对配重有（=〃7°g=4OON

设斜面倾角为8，对小车匀速有7；+芍一（g+/%）gsine+〃（〃2]+fn2）g

而卸粮后给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行，有

町gsin。=g+k〃71g

联立各式解得sing=0.5,攵=0.1

（2）关闭发动机后小车和配重一起做匀减速更线运动，设加速度为。，对系统由牛顿第二

定律有

（4+m2）gsin0+k（叫+m2）g-m0g=（g+m2+mja

可得

67

由运动学公式可知

v2=2aL

解得

185

7.（2022年1月浙江选考）单位为J/m的物理量是（）

A.力B.功

C.动能D.电场强度

【参考答案】A

【名师解析】根据功的定义式W=®可知J=N•m

则有JL=N"1=N

mm

因N是力的单位，故单位为J/m的物理量是力。故选A,

8.（2022年6月浙江选考）下列属于力的单位是

A.kg•m/s2B.kg•m/s

C.kg•m2/sD.kg•s/m2

【参考答案】A

【命题意图】本题考查力的单位用基本物理量单位表达。

【解题思路】根据牛顿第二定律和力的单位规定，可知A正确。

9.（9分）（2022年6月浙江选考）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/尸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滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为〃二货物

（I）求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度小的大小；

（2）求货物在倾斜滑轨末端时速度r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小

【命题意图】本题考查牛顿运动定律、匀变速直线运动规律。

【解题思路】

（1）货物在倾斜滑轨上滑行，由牛顿第二定律，

〃?gsin24"-〃〃?gcos24'=ma\»解得：di=2m/s2o

（2）由匀变速直线运动规律,V2=2«I/H解得v=4m/s

（3）货物在水平轨道上匀减速运动,V|2-V2=2S/2，

由牛顿第二定律，

-//mg=ma2,

解得：/2-2.71T1P

10.（2021高考新课程I卷山东卷）如图所示，载有物资的热气球静止于距水平地面H的

高处，现将质量为m的物资以相对地面的速度”水平投出，落地时物资与热气球的距离为

do已知投出物资后热气球的总质量为M,所受浮力不变，重力加速度为g,不计阻力。以

下判断正确的是（）

A.投出物资后热气球做匀加速直线运动

B,投出物资后热气球所受合力大小为〃2g

【参考答案】BC

【名师解析】现将质量为m的物资以相对地面的速度咻水平投出，根据动量守恒定律,

叫

mvO=Mv,热气球将获得水平向左的速度,v二M，投出物资后热气球所受合力大小为“2g,

方向竖直向上，所以投出物资后热气球做匀加速曲线运动，选项A错误B正确；由平抛运

1_

动规律，H=2gt2,解得仁，物质水平向右位移xl二vOt=vO;气球沿竖直向上

方向的加速度a=mg/M,在（=时间内，气球沿竖直向上方向的位移h=2at2=mH/M,

水平向左方向位移x2=vt=:落地时物资与热气球的距离为d=

,m)2捌

1+——

口+"2『+（〃+”）:联立解得：d=

g,选项C正确D错误。

11.（2021新高考北京卷）某同学使用轻弹簧、直尺、钢球等制作了一个“竖直加速度测

量仪”。如图所示，弹簧上端固定，在弹簧旁沿弹簧长度方向固定•直尺。不挂钢球时，

弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40cm刻度

处。将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上，就可用此装置直接测最轻直方向的加速

度。取竖直向上为正方向，重力加速度大小为g。下列说法正确的是

A.30cm刻度对应的加速度为-0.5g

B.40cm刻度对应的加速度为g

C.50cm刻度对应的加速度为2g

D.各刻度对应加速度的值是不均匀的

【参考答案】A

【解题思路】根据题述，下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40cm刻度处，40cm刻度

对应的加速度为0,选项B错误；由胡克定律，/〃g=心;，x=40cm-20cm=20cm=0.20m,30cm

刻度，弹簧伸长X]=30cm-20cm=10cm=0.10m,由牛顿第二定律，kx\-mg=ma\,解得〃i=-0.5g

,选项A正确；5（）cm刻度，弹簧伸长X2=50cm-20cm=30cm=0.30m,由牛顿第二定律，k.xi-mg

二〃g,解得〃2=0.5g,选项C错误；由于加速度与弹簧伸长量成线性关系，所以各刻度对应

加速度的值是均匀的，选项D错误。

12.（2021高考新课程II卷海南卷）如图，两物块尸、。用跨过光滑径质定滑轮的轻绳相

连，开始时P静止在水平桌面上.将一个水平向右的推力尸作用在P上后，轻绳的张力变

为原来的一半.已知尸、。两物块的质量分别为〃%=0.5kg、〃%=0.2kg,P与桌面间的

动摩擦因数//=0.5,重刀加速度g=10m*2.则推力尸的大小为（）

C.2.5ND.L5N

【参考答案】A

【名师解析】P静止在水平桌面上时，细线中拉力等于mQg=2N。将水平向右的力F作

用在P上后，细线中张力变为原来的一半，BPFT=1N,隔高Q分析受力，由牛顿第二定

2

律，mQg-FT=niQa,解得a=5m/so隔离P受力分析，由牛顿第二定律，F-unwg+FT二mpa,

解得F=4.0N,选项A正确。

13.（2021新高考湖南卷）“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。

总质量为加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（4|=依，，攵为常量），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

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3%

4m

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，达到最大速度小,

则这一过程中该动车组克服阻力做的功为J6吟-Pt

【参考答案】.C

【解题思路】本题考查对机车匀加速启动和恒定功率启动两种模型的理解掌握，

主要考查灵活运用知识能力.若四节动力车厢输出的总功率为2.25P,由4P=Fttvm=W，

2.25P5V2，联立解得动车组匀速行驶的速度v=3%,选项C正确；由于动车组所受的阻

力与其速率成正比，/用=加，动车组匀加速启动，速度v=al,由牛顿第二定律，F-FH1=ma,

其牵引力F=kat+ma,即牵引力F随时间t逐渐增大，选项A错误；若四节动力车厢输出功

率均为额定功率P,mP=Fv可知，其牵引力随速度的增大而减小，而动车组所受的阻力与

其速率成正比，，所以动车组从静止开始不可能做匀加速运动，选项B错误；若四节动力

车厢输出功率均为额定功率，则动车组总功率为由功能定理，4Pt-Wf=-mv^,解得这

4P,J/»•

?

一过程中该动车组克服阻力做功为Wj=4Pt--niVm,选项D错误。

【名师点评】对于机车所受的阻力与其速率成正比问题，机车匀加速启动，其牵引力不

是恒量。

14.（2021高考新课程II卷海南卷）公元前4世纪末，我国的《墨经》中提到“力，形之

所以奋也”，意为力是使有形之物突进或加速运动的原因.力的单位用国际单位制的基本单

位符号来表示，正确的是（）

A.kg•m•s_1B.kg•m•s_2C.Pa•nrD.J・m'1

【参考答案】B

【名师解析】由牛顿第二定律F=ma,可知力的单位N用国际单位制的基本单位符号来表示

为kg,m/s2=kg,m,s-2,选项B正确。

15.（2021高考全国乙卷）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

机2的物块，如图（a）所示。用水平向右的拉力尸作用在物块上，尸随时间£的变化关系

如图(b)所示，其中Fl、尸2分别为0、亡2时刻尸的大小。木板的加速度由随时间C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的,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9。则

()

C.

铲Tii2出

D.在0〜匕时间段物块与木板加速度相等

【参考答案】CD

本题通过物块木板模型，分别以F——t图像和a——I图像给出解题信息，考查考生综合

分析能力、科学思维能力，

【学科素养】本题考查的学科素养主要是物理观念中的运动和相互作用观念，考生要能够用

牛顿运动定律分析•，能从物理学的运动和相互作用的视角分析解决问题。

【解题思路】由(c)可知，在O~ti时间内，木板加速度为零，木板静止。在tl~t2时间内，

木板加速度逐渐增大，12时间后，木板加速度为恒量。由图(b),根据力F随时间变化图

像的面积表示冲量可知，在0~U时间内，物块与木板之间摩擦力为静摩擦力，物块静止，

木板静止。在U~l2时间内，物块与木板之间摩擦力为静摩擦力，物块静止，木板滑动，选

项D正确；把物块和木板看作整体，在U时刻，牛顿第二定律，Fi-HJ(mi+m2)g=0，解

得：FI-=H,,(m,+m2)g,选项A错误：t2时间后，物块相对于木板滑动，木板所受的滑动

摩擦力为恒力，做匀加速直线运动。设t2时刻木板加速度为a,在t2时刻，对木板，由牛

顿第二定律，112m2g-|i.i(im+im)g=(mi+m2)a,显然，色之四，选项CIE确:

团2

对物块，由牛顿第二定律，F2-|i2m2g=m2a,与42m2g-生：(mi+m?)g=(mi+m2)a,联立解

J2

得：F2=^''+（"2-"I）m2g>选项B错误。

+m2

16.（2021高考全国乙卷）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S。时，速度的大小为火,此时撤去凡物体继续滑行2so的

路程后停止运动。重力加速度大小为g。则（）

A.在此过程中产所做的功为得加为2

3

B.在此过程中产的冲刷大小等于；m为

C.物体与桌面间的动摩擦因数等于斗

4s（）g

D.F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的2倍

【参考答案】BC

【关键能力】本撅通i寸水平恒力作用下的运动考杳考牛灵活运用知识的能力。

【学科素养】本题考查的学科素养主要是物理观念中的运动和相互作用观念，动量的观念,

考生要能够用功、牛顿运动定律和动量定理分析，能从物理学的运动和相互作用的视角分析

问题。

【解题思路】根据功的定义，可知在此过程中，F做的功为WF=Fso,选项A错误；水平桌

面上质量为m的物体在恒力F作用下从静止开始做匀加速直线运动，，通过路程so时，速

2

度大小为vo,撤去F后，叱牛顿第二定律，〃〃运=〃?血，根据匀变速直线运动规律，vo-2a2-2so,

2

联立解得：,选项C正确；由V（）2=2a2・2so，Vo2=2aiso，可得ai=2a2，设物体在水平

4%g

桌面上运动所受摩擦力为了,由F-f=〃g,六〃3，可得F=3f,即F的大小等于物体所受滑

动摩擦力f大小的3倍，选项D错误；对F作用下物体运动的过程，由动量定理，Ft-ft=mv0,

解得F的冲量大小为IF二，选项B正确。

17.（11分）（2021新高考辽宁卷）机场地勤工作人员利用初速度从飞机上卸行李。如图所

示，以恒定速率vl=0.6m/s运行的传送带与水平面间的夹角a=37°,转轴间距L=3.95m。

工作人员沿传送带方向以速度v2=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口=0.8.取重力加速度g=10m/s2,sin37"=0.6,cos370=08。

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I。

【解题思路】（1）取沿传送带向卜为正方向,由牛顿第二定律，〃吆sina-〃/ngcosa=mai,

2

解得：ai=-0.4m/so负号表示加速度方向沿斜面向上。

即小包裹相对传送带滑动时的加速度大小为0.4m/s2.

（2）由Vi-V2=ati，解得小包裹速度减小到等于传送带速度时间I尸2.5s

由vRv22=2ax,解得在这段时间小包裹位移x=2.75m

小包裹速度减小到等于传送带速度vi后，由于〃?gsina<〃〃吆cosa，小包裹与传送带同

速向卜.运动，

由L-X=V1t2f解得:f2=2.0So

小包裹通过传送带所需时间t=t\+/2=2.5s+2.0s=4.5so

18.（2021年6月浙江选考物理）机动车礼让行人是一种文明行为。如图所示，质量

m=1.0xl03kg的汽车以K=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）假设驾驶员以彩=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。

3

【参考答案】⑴乙=张，Ff=2.5xlON；（2）20s；（3）i，=56m/s

【名师解析】

（1）根据平均速度4二。