第09講牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解及基本應(yīng)用（練習(xí)）（解析版）-2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)（新教材新高考）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

【題型一】牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解
1．人在處于一定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的車廂內(nèi)豎直向上跳起，下列分析人的運(yùn)動(dòng)情況的選項(xiàng)中正確的是（）
A．只有當(dāng)車廂處于靜止?fàn)顟B(tài)，人才會(huì)落回跳起點(diǎn)
B．若車廂沿直線水平勻速前進(jìn)，人將落在跳起點(diǎn)的后方
C．若車廂沿直線水平加速前進(jìn)，人將落在跳起點(diǎn)的后方
D．若車廂沿直線水平減速前進(jìn)，人將落在跳起點(diǎn)的后方
【答案】C
【詳解】AB．人在跳起前與車廂的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同，跳起后向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，由于慣性，同時(shí)在車廂運(yùn)動(dòng)方向保持離開車廂時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，如果車廂運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一直不變，（靜止或勻速）人都會(huì)落回跳起點(diǎn)；如果車廂的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生變化，則不會(huì)落回跳起點(diǎn)，AB錯(cuò)誤；
C．若車廂沿直線水平加速前進(jìn)，人跳起后在水平方向受力平衡，將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，人相對(duì)車廂滯后，向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，人將落在跳起點(diǎn)的后方，C正確；
D．若車廂沿直線水平減速前進(jìn)，人跳起后在水平方向受力平衡，將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，車廂沿直線水平速度減小，人相對(duì)車廂超前，人將落在跳起點(diǎn)的前方，D錯(cuò)誤。
故選C。
2．（2024·甘肅蘭州·一模）在東漢王充所著的《論衡?狀留篇》中提到“是故湍瀨之流，沙石轉(zhuǎn)而大石不移。何者？大石重而沙石輕也?！睆奈锢韺W(xué)的角度對(duì)文中所描述現(xiàn)象的解釋，下列說法正確的是（）
A．水沖沙石，沙石才能運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榱κ钱a(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原因
B．“沙石轉(zhuǎn)而大石不移”是因?yàn)槲矬w運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度與質(zhì)量有關(guān)
C．只有在水的持續(xù)沖力作用下沙石才能一直運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)需要力來維持
D．“大石不移”是因?yàn)榇笫艿降淖枇Υ笥谒臎_力
【答案】B
【詳解】A．水沖沙石，沙石才能運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樗臎_擊力克服了阻力，故力是改變運(yùn)動(dòng)的原因，故A錯(cuò)誤；
B．物體總有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)即為慣性，其大小只與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大慣性越大，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，重的大石由于質(zhì)量太大，慣性太大，所以運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不容易被水流改變，故B正確；
C．物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持，如沙石不受力的作用時(shí)，可以做勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D．“大石不移”是因?yàn)樗臎_力等于大石受到的阻力，大石所受的合外力為零，故D錯(cuò)誤。
故選B。
3．蹦極是近些年來新興的一項(xiàng)非常刺激的戶外休閑活動(dòng)。小麗在跳臺(tái)安全員的正確操作下完成下跳，整個(gè)過程中彈跳繩（始終在彈性限度內(nèi)）多次伸縮，小麗最終被安全拉上跳臺(tái)。空氣阻力不能忽略，下列說法正確的是（）
A．彈跳繩伸直前小麗的機(jī)械能不變
B．彈跳繩剛伸直時(shí)小麗的動(dòng)能最大
C．小麗被安全員勻速向上拉時(shí)，彈跳繩的彈力增大
D．整個(gè)過程中小麗所受重力做功為零
【答案】D
【詳解】A．小麗下落過程中空氣阻力做負(fù)功，小麗的機(jī)械能減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；
B．彈跳繩剛伸直時(shí)重力大于彈力和阻力，小麗所受合力仍豎直向下，動(dòng)能還會(huì)增大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；
C．小麗被安全員勻速向上拉時(shí)，彈跳繩的彈力不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；
D．整個(gè)過程中小麗高度變化為零，重力做功為零，選項(xiàng)D正確。
故選D。
【題型二】超失重問題
4．（2024·湖北·一模）智能手機(jī)里一般都裝有加速度傳感器。打開手機(jī)加速度傳感器軟件，手托著手機(jī)在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，通過軟件得到加速度隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，以豎直向上為正方向，重力加速度為g。下列說法正確的是（）
A．t?時(shí)刻手機(jī)處于完全失重狀態(tài)B．t?時(shí)刻手機(jī)開始向上運(yùn)動(dòng)
C．t?時(shí)刻手機(jī)達(dá)到最大速度D．手機(jī)始終沒有脫離手掌
【答案】A
【詳解】A．t?時(shí)刻手機(jī)加速度為，方向豎直向下，手機(jī)處于完全失重狀態(tài)故A正確；
BC．由題可知整個(gè)過程為先托著手機(jī)向下做加速運(yùn)動(dòng)，向下做減速運(yùn)動(dòng)，圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積為速度，t?時(shí)刻手機(jī)達(dá)加速度為正方向的最大值，故t?速度小于速度不是最大，故BC錯(cuò)誤；
D．手機(jī)加速度向上時(shí)受到手向上的支持力不會(huì)脫離手掌，手機(jī)加速度為的過程中處于完全失重狀態(tài)，可以說此過程手機(jī)和手脫離也可以說恰好沒有脫離手掌，故D錯(cuò)誤。
故選A。
5．（2024·重慶·三模）“兩江四岸”煙花活動(dòng)中，某同學(xué)用手機(jī)錄制了一段煙花運(yùn)動(dòng)視頻，經(jīng)電腦處理得到某一煙花的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，其中最高點(diǎn)切線水平，點(diǎn)切線豎直，由圖可知（）
A．該煙花由點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)過程中，水平方向勻速運(yùn)動(dòng)
B．該煙花由點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)過程中，其機(jī)械能守恒
C．該煙花在點(diǎn)的加速度方向豎直向下
D．該煙花在點(diǎn)處于失重狀態(tài)
【答案】D
【詳解】A．軌跡的切線方向?yàn)樗俣确较?，由題可知、點(diǎn)切線水平，點(diǎn)切線豎直，即、兩點(diǎn)速度在水平方向分量不為0，在點(diǎn)速度在水平方向分量減為0，所以該煙花由點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)過程中，水平方向做減速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B．結(jié)合A選項(xiàng)可知該煙花由點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)過程中，水平方向做減速運(yùn)動(dòng)，即該煙花由b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)過程中，煙花在運(yùn)動(dòng)過程中受到摩擦阻力，機(jī)械能不守恒，故B錯(cuò)誤；
C．該煙花在最高點(diǎn)切線水平，即此時(shí)運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樗较蛴遥Σ磷枇λ较蜃?，則摩擦力和重力的合力朝左下，所以加速度方向與合力方向一致，故C錯(cuò)誤；
D．該煙花在最高點(diǎn)有豎直向下的加速度分量，所以處于失重狀態(tài)，故D正確。
故選D。
6．某同學(xué)站在力傳感器下蹲，力傳感器上顯示的圖線可能是（）
A．B．
C．D．
【答案】C
【詳解】在下蹲過程中，先加速后減速，先失重后超重。故選C。
【題型三】動(dòng)力學(xué)圖像問題
7．（2024·河北·三模）某游泳運(yùn)動(dòng)員在時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的圖像如圖所示。關(guān)于該運(yùn)動(dòng)員，下列說法正確的是（）
A．在內(nèi)所受的合力一直不為0
B．在內(nèi)的位移大小為
C．在內(nèi)一定處于超重狀態(tài)
D．在內(nèi)的位移大小為
【答案】D
【詳解】A．圖像的斜率代表加速度，由圖像可知，在該運(yùn)動(dòng)員的有加速度，由牛頓第二定律可知
在與運(yùn)動(dòng)員并無加速度，即此時(shí)合力為零，綜上所述，運(yùn)動(dòng)員在與所受合力為零，在，所受合力不為零，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；
B．由于圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積表示位移，所以在內(nèi)的位移為
故B項(xiàng)錯(cuò)誤；
C．由之前的分析，在結(jié)合圖像可知，其加速度為
由于不知道運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)方向，只知道該時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)員加速度方向與運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)方向相同，而超重則加速度方向?yàn)樨Q直向上，所以其不一定是超重狀態(tài)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；
D．結(jié)合之前的分析，在的位移為
故D項(xiàng)正確。
故選D。
8．質(zhì)量為1500kg的汽車在平直公路上運(yùn)動(dòng)，圖像如圖所示，由此可求（）
A．內(nèi)汽車的平均速度為
B．內(nèi)汽車的加速度為
C．內(nèi)汽車所受的合外力為3000N
D．內(nèi)合外力對(duì)汽車所做的功為
【答案】C
【詳解】A．平均速度等于物體經(jīng)過的位移的大小與所用時(shí)間的比值，內(nèi)經(jīng)過的位移的大小為圖像與時(shí)間軸所圍成圖形的面積，根據(jù)圖形求得
由公式，解得
故A錯(cuò)誤；
BC．根據(jù)圖像的斜率表示加速度，由圖可知，內(nèi)汽車的加速度為
由牛頓第二定律可得，內(nèi)汽車所受的合外力為
故B錯(cuò)誤，C正確；
D．由圖可知，內(nèi)汽車做勻速運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理可知，內(nèi)合外力對(duì)汽車所做的功為0，故D錯(cuò)誤。故選C。
9．質(zhì)量為m的物塊靜止在動(dòng)摩擦因數(shù)為μ的水平地面上，0~3s內(nèi)所受水平拉力與時(shí)間的關(guān)系如圖甲所示，0~2s內(nèi)加速度圖像如圖乙所示。重力加速度g=10m/s2，由圖可知（）
A．m=1kg，μ=0.2B．m=1kg，μ=0.1
C．m=2kg，μ=0.2D．m=2kg，μ=0.1
【答案】A
【詳解】0~1s內(nèi)，根據(jù)牛頓第二定律可得
1~2s內(nèi)，有
聯(lián)立可得
，
故選A。
10．如圖所示，在傾角為37°的粗糙且足夠長(zhǎng)的斜面底端，一質(zhì)量為可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊壓縮一輕彈簧并鎖定，滑塊與彈簧不拴連。時(shí)刻解除鎖定，計(jì)算機(jī)通過傳感器描繪出滑塊的圖像，其中Ob段為曲線，bc段為直線，已知物塊在0-0.2s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移為0.8m，取，則下列說法正確的是（）
A．滑塊速度最大時(shí)，滑塊與彈簧脫離
B．滑塊在0.2s時(shí)機(jī)械能最大
C．滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為
D．時(shí)刻彈簧的彈性勢(shì)能為32J
【答案】D
【詳解】A．當(dāng)滑塊速度最大時(shí)，滿足
此時(shí)彈力不為零，滑塊與彈簧還沒有脫離，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；
B．滑塊機(jī)械能增量等于彈力做功與摩擦力做功的代數(shù)和，開始時(shí)彈力大于摩擦力，此過程中彈力功大于摩擦力功，滑塊的機(jī)械能增加；最后階段彈力小于摩擦力，彈力功小于摩擦力功，此過程中滑塊的機(jī)械能減小，則滑塊在0.2s時(shí)彈力為零，此時(shí)滑塊的機(jī)械能不是最大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；
C．滑塊脫離彈簧后向上減速運(yùn)動(dòng)的加速度
根據(jù)牛頓第二定律
解得滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為
選項(xiàng)C錯(cuò)誤；
D．由能量關(guān)系可知，時(shí)刻彈簧的彈性勢(shì)能為
選項(xiàng)D正確。
故選D。
【題型四】動(dòng)力學(xué)基本問題
11．一質(zhì)量為m的物塊在大小為F的水平拉力作用下，從靜止開始沿水平面運(yùn)動(dòng)距離x后撤掉F，又運(yùn)動(dòng)了3x后停下。已知接觸面粗糙程度不變，重力加速度為g，求：
（1）物塊運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間；
（2）若水平拉力F增大為原來的兩倍，物塊仍通過4x的距離后停止，拉力作用時(shí)間？
【答案】（1）；（2）
【詳解】（1）在外力作用時(shí)，物塊加速度
這個(gè)過程中由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得
類似地，撤去外力后
聯(lián)立解得運(yùn)動(dòng)總時(shí)間
（2）由動(dòng)能定理，對(duì)物塊運(yùn)動(dòng)全過程
由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得

解得拉力作用時(shí)間為
12．一種巨型娛樂器械可以讓游客體驗(yàn)超重和失重。該器械可乘坐多人的環(huán)形座艙套裝在豎直柱子上，由升降機(jī)送上48m的高處，然后座艙從靜止開始以a1=8m/s2的加速度勻加速下落h1=36m，啟動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，座艙又勻減速下落，到地面時(shí)剛好停下。已知重力加速度g=10m/s2。求：
（1）座艙的最大速度及勻加速過程座椅對(duì)游客的支持力是游客重力的多少倍？
（2）勻減速下落過程中，座椅對(duì)游客的支持力是游客重力的多少倍？
【答案】（1），；（2）
【詳解】（1）座艙先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)座艙的最大速度為，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得
解得
設(shè)游客重力為，以游客為對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律可得
則有
（2）座艙勻減速下落的高度為
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得
解得加速度大小為
以游客為對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律可得
則有
13．如圖甲所示，質(zhì)量為小球從固定斜面上的A點(diǎn)由靜止開始做加速度大小為的運(yùn)動(dòng)，小球在時(shí)刻與擋板碰撞，然后沿著斜面做加速度大小為的運(yùn)動(dòng)，在時(shí)刻到達(dá)C點(diǎn)，接著從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，到達(dá)B點(diǎn)的時(shí)刻為，以上過程的圖像如圖乙所示（未知），已知與大小的差值為，重力加速度，求：
（1）小球受到阻力的大小；
（2）斜面傾角的正弦值；
（3）？
【答案】（1）2N；（2）0.6；（3）s
【詳解】（1）設(shè)斜面傾角為，小球從A運(yùn)動(dòng)到擋板，即在0~1s時(shí)間內(nèi)由速度時(shí)間公式和牛頓第二定律可得
，
小球從擋板運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，即在時(shí)間內(nèi)由速度時(shí)間公式和牛頓第二定律可得
，
又有
聯(lián)立解得
，，，
（2）由（1）分析可知
，，
解得
（3）根據(jù)圖像，BC之間位移大小為
設(shè)小球從C運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間為t，由位移時(shí)間公式，則有
解得
則
一、單選題
1．2024年春晚雜技節(jié)目《躍龍門》帶給觀眾震撼的視覺盛宴，教練在訓(xùn)練時(shí)將壓力傳感器安裝在蹦床上，記錄演員對(duì)蹦床的壓力。如圖是某次彩排中質(zhì)量為的演員在豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)計(jì)算機(jī)輸出的壓力—時(shí)間（F—t）圖像片段，運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力，重力加速度，下列說法正確的是（）
A．演員在a到b過程處于超重狀態(tài)
B．演員在b時(shí)刻速度最大，速度大小為
C．從a時(shí)刻到b時(shí)刻，蹦床對(duì)演員做的功大于
D．從a時(shí)刻到b時(shí)刻，蹦床給演員的沖量大小為
【答案】C
【詳解】A．演員在a到b過程，壓力由最大值減小為0，根據(jù)牛頓第三定律可知，演員所受支持力由最大值減小為0，根據(jù)牛頓第二定律可知，加速度方向先向上后向下，加速度大小先減小后增大，則演員在a到b過程先處于超重狀態(tài)，后處于失重狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．結(jié)合上述可知，演員在a到b過程，先向上做加速度減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)，后向上做加速度減小的變減速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度為0時(shí)，速度達(dá)到最大值，即a到b之間的某一時(shí)刻，演員的速度最大，故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)圖像可知，演員脫離蹦床在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
2.8s-1.2s=1.6s
根據(jù)豎直上拋運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，演員脫離蹦床向上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為0.8s，利用逆向思維，根據(jù)速度公式有
在0.2s到1.2s內(nèi)，結(jié)合上述可知，蹦床對(duì)演員做的功為
根據(jù)圖像可知，從a時(shí)刻到b時(shí)刻，蹦床的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為演員增加的重力勢(shì)能與動(dòng)能，可知，從a時(shí)刻到b時(shí)刻，蹦床對(duì)演員做的功大于，故C正確；
D．從a時(shí)刻到b時(shí)刻，根據(jù)動(dòng)量定理有
解得
解得
故D錯(cuò)誤。
故選C。
2．（2024·遼寧·三模）一同學(xué)乘電梯上樓，從靜止開始出發(fā)，用手機(jī)內(nèi)置傳感器測(cè)得某段時(shí)間內(nèi)電梯的加速度a隨時(shí)間t變化的圖線如圖所示，以豎直向上為加速度的正方向，則（）

A．時(shí)地板對(duì)該同學(xué)的支持力最小B．時(shí)電梯對(duì)該同學(xué)的支持力為零
C．6~8s內(nèi)電梯上升的高度約為4mD．6~8s內(nèi)電梯上升的高度約為9m
【答案】C
【詳解】A．時(shí)，加速度向上且最大，則該同學(xué)處于超重狀態(tài)，根據(jù)牛頓第二定律可得
可知地板對(duì)該同學(xué)的支持力最大，故A錯(cuò)誤；
B．時(shí)，加速度為0，根據(jù)受力平衡可知，電梯對(duì)該同學(xué)的支持力等于同學(xué)的重力，故B錯(cuò)誤；
CD．根據(jù)圖像與橫軸圍成的面積表示速度變化量，由圖可知，內(nèi)圍成的面積大約有4個(gè)小方格，則時(shí)的速度為
由圖像可知，6~8s內(nèi)電梯的加速度為0，做勻速運(yùn)動(dòng)，上升的高度約為
故C正確，D錯(cuò)誤。
故選C。
3．如圖1所示，小木塊在水平外力的作用下由靜止開始沿光滑水平面運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中木塊的速度隨位移變化的圖像如圖2所示。下列外力隨速度、速度隨時(shí)間變化的圖像可能正確的是（）
A．B．
C．D．
【答案】B
【詳解】AB．根據(jù)題意，由圖2可知
由牛頓第二定律有
又有
整理可得
可知，與成正比，故A錯(cuò)誤，B正確；
CD．由AB分析可知，與成正比，則物塊做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng)，則圖像的斜率隨著速度增大而增大，故CD錯(cuò)誤。
故選B。
4．某種海鳥可以像標(biāo)槍一樣一頭扎入水中捕魚，假設(shè)其在空中的俯沖看作自由落體運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入水中后可以看作勻減速直線運(yùn)動(dòng)，其圖像如圖所示，自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，整個(gè)過程的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為，最大速度為，重力加速度g取，下列說法正確的是（）
A．B．整個(gè)過程中，鳥下落的高度為3m
C．至?xí)r間內(nèi)，鳥的加速度大小為D．至?xí)r間內(nèi)，鳥所受的阻力是重力的1.5倍
【答案】B
【詳解】A．根據(jù)
可知
故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)圖像與橫軸圍成的面積表示位移，可知整個(gè)過程中，鳥下落的高度為
故B正確；
CD．至?xí)r間內(nèi)，鳥的加速度大小為
根據(jù)牛頓第二定律可得
可得
故CD錯(cuò)誤。
故選B。
5．用水平拉力使質(zhì)量分別為m甲、m乙的甲、乙兩物體在水平桌面上由靜止開始沿直線運(yùn)動(dòng)，兩物體與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ甲和μ乙，甲、乙兩物體運(yùn)動(dòng)過程中所受拉力F與其加速度a的關(guān)系圖線如圖所示，由圖可知（）
A．m甲>m乙，μ甲>μ乙B．m甲>m乙，μ甲

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