運動和力的關系-2020-2024年高考物理試題分類匯編（解析版）

4<03運劭與力的關東

五年考情-探規(guī)律

考點五年考情（2020-2024）命題趨勢

2020年浙江卷；牛頓運動定律作為高中物理

的核心知識之一，未來的命題趨勢

考點1牛頓第2022年浙江卷；

變化不會很大，更注重聯(lián)系生活實

一定律（慣性）

2023年浙江卷等際及考查學生的知識運用能力。

1.運動和受力作為動力學的內(nèi)容，

2020年浙江卷；既適用于直線運動，又適用于曲線

考點2牛頓第運動，考查的關鍵點在于利用牛頓

2021年遼寧卷、北京卷、湖南卷；

二定律與直線運動定律使研究對象表面的運動

運動（含實驗）2022年浙江卷、遼寧卷、山東卷等規(guī)律和背后的受力規(guī)律匹配；命題

多以生活和科受中的各類情境為

弓I,融合典型模型、邏輯推理，學

2020年山東卷；

方法等考查知識、能力和素養(yǎng)。

2021全國乙卷；

2.動力學部分的考題多涉及實際

牛頓第二定律

2022全國乙卷、河北卷；的情境和圖像，主要有兩個關鍵考

的應用

查點，一是從情境和圖像中提取有

2023年遼寧卷等

效的信息，通過牛頓運動定律構建

方程，進而求解相關的物理量；二

是從信息中剝離有效的物理模型，

2021年河北卷;利用學過的已知模型和方法解決

未知的問題。

力學單位制2022年浙江等

3.動力學部分較復雜的考點集中

在多物體多過程問題，例如連接體

問題、板塊問題等，主要有兩個關

鍵考查點，一是選擇合適的研究對

象，合理利用整體法與隔離法判斷

物體受力和運動的特點；二是有效

地拆分物體的運動過程，尋找解題

的突破點和關聯(lián)點，大膽假設未知

量，通過方程思想處理問題。

4.國際單位制主要考查對物理量

定義的記憶、理解和推導，要求掌

握7個國際基本物理單位物理意義

的同時，也要掌握基本單位和其他

相關單位的推導，規(guī)范定義并正確

使用單位。

分考點?精準練1

考點01牛頓第一定律

1.（2020?浙江7月選考?2）如圖1所示，底部均有4個輪子的行李箱a豎立、。平臥放置在公交車上，箱

子四周有一定空間.當公交車（）

圖1

A.緩慢起動時，兩只行李箱一定相對車子向后運動

B.急剎車時，行李箱a一定相對車子向前運動

C.緩慢轉彎時，兩只行李箱一定相對車子向外側運動

D.急轉彎時，行李箱6一定相對車子向內(nèi)側運動

【答案】B

【解析】a行李箱與車廂底面接觸的為4個輪子，而6行李箱與車廂底面接觸的為箱體平面.緩慢起動時，

加速度較小，兩只行李箱所受靜摩擦力可能小于最大靜摩擦力，故兩只行李箱可能相對公交車靜止，不會

向后運動，故A錯誤；急剎車時，a、6行李箱由于慣性，要保持原來的運動狀態(tài)，但a行李箱與車廂底面

的摩擦為滾動摩擦，比較小，故a行李箱會向前運動，6行李箱可能靜止不動，也可能向前運動，故B正確;

緩慢轉彎時，向心加速度較小，兩只行李箱特別是6行李箱所受靜摩擦力可能足以提供向心力，則6行李

箱可能相對公交車靜止，不一定相對車子向外側運動，故C錯誤；急轉彎時，若行李箱b所受靜摩擦力不

足以提供向心力時會發(fā)生離心運動，可能會向外側運動，故D錯誤.

2.（2022?浙江6月選考?2）下列說法正確的是（）

A,鏈球做勻速圓周運動過程中加速度不變

B.足球下落過程中慣性不隨速度增大而增大

C.乒乓球被擊打過程中受到的作用力大小不變

D.籃球飛行過程中受到空氣阻力的方向與速度方向無關

【答案】B

【解析】鏈球做勻速圓周運動過程中加速度方向在改變，A錯誤；慣性只與質量有關，則足球下落過程中

慣性不隨速度增大而增大，B正確；乒乓球被擊打過程中受到的作用力隨著形變量的變化而變化，C錯誤；

籃球飛行過程中受到空氣阻力的方向與速度方向相反，D錯誤.

3.（2023?浙江6月選考?2）在足球運動中，足球入網(wǎng)如圖所示，則（）

A.踢香蕉球時足球可視為質點

B.足球在飛行和觸網(wǎng)時慣性不變

C.足球在飛行時受到腳的作用力和重力

D.觸網(wǎng)時足球對網(wǎng)的力大于網(wǎng)對足球的力

【答案】B

【解析】在研究如何踢出香蕉球時，需要考慮踢在足球上的位置與角度，所以不可以把足球看作質點，

故A錯誤；慣性只與質量有關，足球在飛行和觸網(wǎng)時質量不變，則慣性不變，故B正確；足球在飛行時腳

已經(jīng)離開足球，故在忽略空氣阻力的情況下只受重力，故c錯誤；觸網(wǎng)時足球對網(wǎng)的力與網(wǎng)對足球的力是

相互作用力，大小相等，故D錯誤。

考點02牛頓第二定律與直線運動

1.(2022?浙江6月選考?19)物流公司通過滑軌把貨物直接裝運到卡車中，如圖所示，傾斜滑軌與水平

面成24°角，長度4=4m,水平滑軌長度可調(diào)，兩滑軌間平滑連接.若貨物從傾斜滑軌頂端由靜止開始下

2.

滑，其與滑軌間的動摩擦因數(shù)均為〃=,,貨物可視為質點(取cos24°=0.9,sin24°=0.4,重力加速

度g=10m/s2).

⑴求貨物在傾斜滑軌上滑行時加速度a的大??；

⑵求貨物在傾斜滑軌末端時速度/的大??；

⑶若貨物滑離水平滑軌末端時的速度不超過2m/s,求水平滑軌的最短長度/2.

【答案】(1)2m/s2(2)4m/s(3)2.7m

【解析】(1)根據(jù)牛頓第二定律可得

儂sin24°—〃儂cos24°—max

代入數(shù)據(jù)解得4=2m/s2

⑵根據(jù)運動學公式有v=2^

解得卜=4m/s

(3)根據(jù)牛頓第二定律有〃儂=儂2

2-

根據(jù)運動學公式有Kiaxv——2乃2/2

代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得12=2.7m.

2.(2020■浙江7月選考?19)如圖1甲所示，有一質量/77=2OOkg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工時開始計時，測得電機的牽引力隨時間變化的

4

尸一t■圖線如圖乙所示，t=34s末速度減為0時恰好到達指定位置.若不計繩索的質量和空氣阻力，求物

件

F/N

2000

1975

2634〃s

乙

圖1

⑴做勻減速運動的加速度大小和方向；

⑵勻速運動的速度大小；

⑶總位移的大小.

【答案】（1）0.125m/s2豎直向下（2）1m/s（3）40m

【解析】（1）由題圖可和，物件在0?26s時間內(nèi),物件勻速運動，26?34s時間內(nèi)，物件勻減速運動，在

勻減速運動過程中,

由牛頓第二定律有mg—F=ma

則a=g—￡=0.125m/s）方向豎直向下

m

（2）由運動學公式有v=at2=lm/s

⑶由題圖乙可知，勻速上升的位移力i=%=26m

勻減速上升的位移為2=/2=4m

由題意可知h\+h=-h,

24

所以物件的總位移大小分=40m

3.（2022?遼寧高考卷?7）如圖所示，一小物塊從長1m的水平桌面一端以初速度比沿中線滑向另一端,

經(jīng)過1s從另一端滑落.物塊與桌面間動摩擦因數(shù)為〃，g取10m/s2.下列g、〃值可能正確的是（）

A.ub=2.5m/sB.刈=1.5m/s

C.〃=0.28D.〃=0.25

【答案】B

--XPb+V

【解析】物塊沿中線做勻減速直線運動，則由題知x=lm,t=\s,r>0,代入數(shù)據(jù)有的<2

m/s,對物塊由牛頓第二定律有ma=—Nmg,又v—vo—2ax,整理有vb2—2ligx—v>0,則〃〈0.2,故選

B.

4.(2021?遼寧卷73)機場地勤工作人員利用傳送帶從飛機上卸行李.如圖所示，以恒定速率％=0.6m/s

運行的傳送帶與水平面間的夾角a=37°,轉軸間距￡=3.95m.工作人員沿傳送方向以速度^=1.6m/s

從傳送帶頂端推下一件小包裹(可視為質點).小包裹與傳送帶間的動摩擦因數(shù)〃=0.8.取重力加速度3=10

m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:

(1)小包裹相對傳送帶滑動時加速度的大小a;

(2)小包裹通過傳送帶所需的時間t.

【答案】(1)0.4m/s2(2)4.5s

【解析】(1)小包裹的初速度皈大于傳送帶的速度匕，所以開始時小包裹受到的傳送帶的摩擦力沿傳送帶向

上，因為小包裹所受滑動摩擦力大于重力沿傳送帶方向上的分力，即衣磔cos"儂sin9,所以小包裹與

傳送帶共速后做勻速直線運動至傳送帶底端，根據(jù)牛頓第二定律可知〃小。s9—mgsin9=ma

解得a=0.4m/s2

(2)根據(jù)(1)可知小包裹開始階段在傳送帶上做勻減速直線運動，

V2—V\1.6-0.6

用時匕=一~Ls=2.5s

a0.4

在傳送帶上滑動的距離為

玖+吸0.6+1.6

x\――--1\=-------X2.5m=2.75m

-一一L-X\3.95—2.75

共速后，勻速；IS動的時間為t=----=---Z—;----s=2S

2V\0.6

所以小包裹通過傳送帶所需的時間為t=ti+友=4.5s.

5.(2021,北京高考真題75)物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操

作、數(shù)據(jù)分析等.例如：

⑴實驗儀器.用游標卡尺測某金屬管的內(nèi)徑，示數(shù)如圖1所示.則該金屬管的內(nèi)徑為mm.

3主尺4cm

h□iJiihi

IIIIIpIIII

°游標尺10

甲

⑵數(shù)據(jù)分析.打點計時器在隨物體做勻變速直線運動的紙帶上打點，其中一部分如圖乙所示，8、C、〃為

紙帶上標出的連續(xù)3個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間還有4個計時點沒有標出.打點計時器接在頻率為50Hz

的交流電源上.貝U打C點時，紙帶運動的速度%=m/s（結果保留小數(shù)點后兩位）.

乙

⑶實驗原理.圖丙為“探究加速度與力的關系”的實驗裝置示意圖.認為桶和砂所受的重力等于使小車做

勻加速直線運動的合力.實驗中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的總質量力比小車質量〃小得多.請分析說

明這個要求的理由.________________________________________

丙

【答案】⑴31.4（2）0.44

⑶見解析

【解析】（1）根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則，可知內(nèi)徑為

31m+4X0.1mm=31.4mm

⑵每隔4個點取一個點作為計數(shù)點，故兩計數(shù)點間有5個間隔；故兩點間的時間間隔為7=5X0.02s=0.1

s

勻變速直線運動中一段時間中點的速度等于該過程中的平均速度，則有vc=~o.44m/s

⑶設繩的拉力為用小車運動的加速度為a對桶和砂，有儂一片=儂

對小車，有R=Ma

/日M

倚用=而儂

小車受到細繩的拉力后等于小車受到的合力F,

M1

即分=----mg

,m

1+M-

可知，只有桶和砂的總質量〃比小車質量〃小得多時，才能認為桶和砂所受的重力儂等于使小車做勻加速

直線運動的合力F.

6.（2021"湖南高考真題?11）某實驗小組利用圖1所示裝置探究加速度與物體所受合外力的關系.主要

實驗步驟如下:

圖3

(1)用游標卡尺測量墊塊厚度力，示數(shù)如圖2所示，h=cm;

⑵接通氣泵，將滑塊輕放在氣墊導軌上，調(diào)節(jié)導軌至水平；

⑶在右支點下放一墊塊，改變氣墊導軌的傾斜角度；

(4)在氣墊導軌合適位置釋放滑塊，記錄墊塊個數(shù)〃和滑塊對應的加速度a;

⑸在右支點下增加墊塊個數(shù)(墊塊完全相同)，重復步驟(4),記錄數(shù)據(jù)如下表:

n123456

a/(m?s2)0.0870.1800.2600.4250.519

根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖3上描點，繪制圖線.

如果表中缺少的第4組數(shù)據(jù)是正確的，其應該是.?m/s7保留三位有效數(shù)字).

【答案】(1)1.02(5)見解析圖0.343(0.341-0.345)

【解析】(1)墊塊的厚度為

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

⑸繪制圖線如圖;

根據(jù)mg,-j—ma

可知a與〃成正比關系，則根據(jù)圖像可知，斜率

解得a-0.343m/s2.

7.（2022?山東高考真題73）在天宮課堂中、我國航天員演示了利用牛頓第二定律測量物體質量的實驗.受

此啟發(fā).某同學利用氣墊導軌、力傳感器、無線加速度傳感器、輕彈簧和待測物體等器材設計了測量物體

質量的實驗，如圖甲所示.主要步驟如下：

①將力傳感器固定在氣墊導軌左端支架上，加速度傳感器固定在滑塊上;

②接通氣源，放上滑塊.調(diào)平氣墊導軌；

③將彈簧左端連接力傳感器，右端連接滑塊.彈簧處于原長時滑塊左端位于。點.4點到。點的距離為5.00

cm,拉動滑塊使其左端處于4點，由靜止釋放并開始計時；

④計算機采集獲取數(shù)據(jù)，得到滑塊所受彈力尸、加速度a隨時間力變化的圖像，部分圖像如圖乙所示.

乙丙

回答以下問題（結果均保留兩位有效數(shù)字）：

（1）彈簧的勁度系數(shù)為N/m.

⑵該同學從圖乙中提取某些時刻尸與a的數(shù)據(jù)，畫出a—尸圖像如圖丙中I所示，由此可得滑塊與加速度

傳感器的總質量為kg.

⑶該同學在滑塊上增加待測物體，重復上述實驗步驟，在圖丙中畫出新的a—片圖像“，則待測物體的質

量為kg.

【答案】(1)12(2)0.20(3)0.13

【解析】（1）由題知，彈簧處于原長時滑塊左端位于。點，A點到。點的距離為5.00cm.拉動滑塊使其左

端處于4點，由靜止釋放并開始計時.結合題圖乙的?t圖像有

△x=5.00cm,戶=0.610N

F

根據(jù)胡克定律仁二

可得公=42N/m

（2）根據(jù)牛頓第二定律有F=ma

則a—尸圖像的斜率表示滑塊與加速度傳感器的總質量的倒數(shù)，根據(jù)題圖丙中I,則有

13.00-0一

一八公八

m0.60kg-5kg

則滑塊與加速度傳感器的總質量為m=0.20kg

1160—0

⑶滑塊上增加待測物體，同理，根據(jù)題圖丙中II,貝第丁=*3FkgT=3kg-1

mu.ou

則滑塊、待測物體與加速度傳感器的總質量為

m1^0.33kg

則待測物體的質量為△卬=〃-277=0.13kg.

考點03牛頓第二定律的應用

1.（2022■全國乙卷高考真題?15）如圖，一不可伸長輕繩兩端各連接一質量為力的小球，初始時整個系

統(tǒng)靜置于光滑水平桌面上，兩球間的距離等于繩長乙一大小為廠的水平恒力作用在輕繩的中點，方向與兩

3

球連線垂直.當兩球運動至二者相距或時，它們加速度的大小均為（）

□

5F2F3F3F

A—B—p——n------

8/77?5m8/7710/77

【答案】A

3

【解析】當兩球運動至二者相距m時,如圖所示,

L

2

3￡

，—103

由幾何關系可知sinO=-=-

設繩子拉力為石，水平方向有2EcosO=F

5

解得R=屎F

對任意小球由牛頓第二定律有R=ma

解得a=—

Bm

故A正確，B、C、D錯誤.

2.（多選）（2022?河北高考真題?9）如圖，輕質定滑輪固定在天花板上，物體戶和。用不可伸長的輕繩

￡r

相連，懸掛在定滑輪上，質量恤＞恤，1=0時刻將兩物體由靜止釋放，物體。的加速度大小為..7"時刻輕繩

突然斷開，物體?能夠達到的最高點恰與物體。釋放位置處于同一高度，取t=0時刻物體?所在水平面為

零勢能面，此時物體。的機械能為￡重力加速度大小為g,不計摩擦和空氣阻力，兩物體均可視為質點.下

列說法正確的是（）

20

A.物體戶和。的質量之比為1：3

B.21時刻物體。的機械能為￡

0.27■時刻物體。重力的功率為

D.27■時刻物體戶的速度大小為空?

【答案】BCD

【詳析】開始釋放時物體。的加速度大小為毫

則有mg—Ft=mQ?導，F(xiàn)t—mpg=mp"備

aUU

解得代=,他9竺=；，選項A錯誤；

3niQ2

在7時刻，兩物體的速度大小匕=斗，

〃上升的距離h尸為三T=咚,

236

2y2

輕繩斷后產(chǎn)能上升的高度為2=/=^^，

則開始時只0豎直方向上的距離為力=々+益=等，

開始時尸所處的水平面為零勢能面，則開始時0的機械能￡=優(yōu)般="工，

從開始到輕繩斷裂，輕繩的拉力對。做負功，大小為%=代打=竺十，

則繩斷裂時物體0的機械能

2rri.廠

,mQg1E

E'=E-WF=-=~,

F

此后物體0的機械能守恒，則在2T時刻物體0的機械能仍為］,選項B正確;

在27時刻，重物產(chǎn)的速度吸=n一g7=—-導,

方向向下，此時物體戶重力的瞬時功率

,,mQg2gTmQgT3E

P^=mpg\v2\=—?—=-y-=^p

選項C、D正確.

3.（多選）（2023?湖南高考真題?10）如圖，光滑水平地面上有一質量為2勿的小車在水平推力廠的作用

下加速運動。車廂內(nèi)有質量均為加的A、B兩小球，兩球用輕桿相連，A球靠在光滑左壁上，B球處在車廂

水平底面上，且與底面的動摩擦因數(shù)為〃，桿與豎直方向的夾角為e,桿與車廂始終保持相對靜止，假設

最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。下列說法正確的是（）

A.若B球受到的摩擦力為零，則尸=2儂tan6

B.若推力片向左，且tan則尸的最大值為2儂tan3

C.若推力尸向左，且〃<tan則尸的最大值為4儂（2〃-tan

D.若推力片向右，且tan3>2〃，則尸的范圍為4砥（tan。-2〃）《尸〈4儂（tan6+2//）

【答案】CD

【詳析】設桿所受的彈力為A,對小球A：豎直方向受力平衡，則桿水平方向的分力與豎直方向的分力滿

足丁=tan9,豎直方向扁=儂，則R=^tan9,若B球受到的摩擦力為零，對B根據(jù)牛頓第二定律可

.<Ny

得Rx=ma,可得〃=Qan0,對小球A、B和小車整體根據(jù)牛頓第二定律分=4力女=4儂tan0,A錯誤；若

推力/向左，根據(jù)牛頓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為&=^tan0,對小

球B,由于tan。W〃，小球B受到向左的合力的最大值/=〃（&+儂）一反三儂tan0,則對小球A,

根據(jù)牛頓第二定律可得爾=儂&,對系統(tǒng)整體根據(jù)牛頓第二定律—4儂皿，解得尸=4儂tan3,B錯誤；

若推力尸向左，根據(jù)牛頓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為。，小

球B所受向左的合力的最大值或ax=（&+儂）?〃一人=2〃儂一儂tan夕，由于〃〈tan可知，

冗ax〈儂tan8,則對小球B,根據(jù)牛頓第二定律片ax=24儂一儂tan8=111amax,對系統(tǒng)根據(jù)牛頓第二定律尸

=4小聯(lián)立可得少的最大值為尸=4儂（2〃一tan夕），C正確；若推力尸向右，根據(jù)牛頓第二定律可知系

統(tǒng)整體加速度向右，由于小球A可以受到左壁向右的支持力，理論上向右的合力可以無限大，因此只需要

討論小球B即可，當小球B所受的摩擦力最大且向左時，小球B向右的合力最小，此時月in=Ax—（Ay+mg）

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

+儂）〃=儂1311Smg,對小球B根據(jù)牛頓第二定律有&n=3min,凡ax=3max,對系統(tǒng)整體根據(jù)牛頓第

二定律b=4儂，代入小球B所受合力范圍可得4儂（tan夕一2〃）儂（tan。+2〃），D正確。

4.（多選）（2024?黑吉遼高考真題?10）—足夠長木板置于水平地面上，二者間的動摩擦因數(shù)為〃。％=0

時，木板在水平恒力作用下，由靜止開始向右運動。某時刻，一小物塊以與木板等大、反向的速度從右端

滑上木板。已知/=0到1=42的時間內(nèi)，木板速度/隨時間t■變化的圖像如圖所示，其中g為重力加速度

大小。，=4%時刻，小物塊與木板的速度相同。下列說法正確的是（）

A.小物塊在，=3%時刻滑上木板

B.小物塊和木板間動摩擦因數(shù)為2〃

C.小物塊與木板的質量比為3：4

D.t=41o之后小物塊和木板一起做勻速運動

【答案】ABD

【解析】由題圖可知，1=3%時木板的速度開始減小，說明小物塊在1=3%時刻滑上木板，A正確；由題

1

彳13

圖可知。?3%時間內(nèi)，木板的加速度為q=/-----=—圈，%=3灰時木板的速度為h=arx3t0=—

/Q22

31

由題意知，％=3灰時小物塊以速度v=-滑上木板，％=4%時小物塊的速度為設小物塊

v'—v

質量為m,小物塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)為〃'，由牛頓第二定律可得，"'mg=m——，聯(lián)立解得

〃'=2〃，B正確；由題圖可知，0~34時間內(nèi)，對木板由牛頓第二定律可得，F(xiàn)-tjMg=Max,解得

31

37閘「入閘0

F=-pMg-3。~4小時間內(nèi)，木板的加速度大小------------=〃g,設木板的質量為M,由牛

20

頓第二定律可得，jLi'mg-F+^M+m）g=Ma2,解得77z:"=l:2,C錯誤；/二的）時，小物塊與長木

3

板速度相等，小物塊和長木板整體受到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，整體受力平衡，一起做勻速運動，D正確。

5.（2021?全國乙卷高考真題?21）水平地面上有一質量為巾1的長木板，木板的左端上有一質量為巾2的

物塊，如圖（a）所示。用水平向右的拉力廠作用在物塊上，尸隨時間力的變化關系如圖（6）所示，其中a、F2

分別為ti、I2時刻尸的大小。木板的加速度的隨時間；!?的變化關系如圖（c）所示。已知木板與地面間的動

摩擦因數(shù)為〃1，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為〃2，假設最大靜摩擦力均與相應的滑動摩擦力相等，重力加

速度大小為go則（）

m2（ml+m2）

A.&=〃1血19B.尸2=（42-%）。

m1

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