高考物理牛顿运动定律真题汇编( 含答案 )
一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律
1．如图，有一水平传送带以8m/s 的速度匀速运动，现将一小物块（可视为质点）轻轻放
在传送带的左端上，若物体与传送带间的动摩擦因数为0.4，已知传送带左、右端间的距离为4m， g 取 10m/s 2．求：
（1）刚放上传送带时物块的加速度；
（2）传送带将该物体传送到传送带的右端所需时间．
【答案】（1）a g 4m / s2（2）t 1s
【解析】
【分析】
先分析物体的运动情况：物体水平方向先受到滑动摩擦力，做匀加速直线运动；若传送带
足够长，当物体速度与传送带相同时，物体做匀速直线运动．根据牛顿第二定律求出匀加
速运动的加速度，由运动学公式求出物体速度与传送带相同时所经历的时间和位移，判断
以后物体做什么运动，若匀速直线运动，再由位移公式求出时间．
【详解】
（1）物块置于传动带左端时，先做加速直线运动，受力分析，由牛顿第二定律得：
mg ma
代入数据得：a g4m / s2
（2）设物体加速到与传送带共速时运动的位移为s0
根据运动学公式可得：2as0v2
运动的位移：
v 2
s0 8 4m
2a
则物块从传送带左端到右端全程做匀加速直线运动，设经历时间为t ，则有
l 1
at 2 2
解得 t1s
【点睛】
物体在传送带运动问题，关键是分析物体的受力情况，来确定物体的运动情况，有利于培养学生分析问题和解决问题的能力．
2．四旋翼无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前正得到越来越广泛的应用．一架质量 m=2 kg的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F=36
N，运动过程中所受空气阻力大小恒为f=4 N． (g取10 m ／ s2)
(1)无人机在地面上从静止开始，以最大升力竖直向上起飞．求在t=5s时离地面的高
度
(2)当无人机悬停在距离地面高度H=100m处，由于动力设备故障，无人机突然失去升力
而
h；
坠落．求无人机坠落到地面时的速度v；
(3)接 (2)问，无人机坠落过程中，在遥控设备的干预下，动力设备重新启动提供向上最大升
力．为保证安全着地（到达地面时速度为零），求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时
间t1．
【答案】（ 1） 75m （2） 40m/s （ 3）5 5
s 3
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由牛顿第二定律F﹣mg﹣ f=ma
代入数据解得a=6m/s 2
上升高度
代入数据解得h=75m．
（2）下落过程中 mg﹣ f=ma1
代入数据解得
落地时速度v2=2a1H，
代入数据解得v=40m/s
（3）恢复升力后向下减速运动过程F﹣mg+f=ma 2
代入数据解得
设恢复升力时的速度为v m，则有
由v m=a1t 1
代入数据解得．
3．如图所示，在光滑水平面上有一段质量不计，长为6m 的绸带，在绸带的中点放有两个
紧靠着可视为质点的小滑块A、 B，现同时对A、 B 两滑块施加方向相反，大小均为F=12N 的水平拉力，并开始计时．已知 A 滑块的质量mA=2kg， B 滑块的质量mB=4kg， A、B 滑块与绸带之间的动摩擦因素均为μ=0.5， A、B 两滑块与绸带之间的最大静摩擦力等于滑动摩
擦力，不计绸带的伸长，求：
（ 1） t=0 时刻， A 、B 两滑块加速度的大小；
（ 2） 0 到 3s 时间内，滑块与绸带摩擦产生的热量．
【答案】 (1) a 1 1
m
s 2
, a 2 0.5
m
2 ；(2)30J
s
【解析】 【详解】
(1)A 滑块在绸带上水平向右滑动，受到的滑动摩擦力为 f A ，
水平运动，则竖直方向平衡： N A mg ， f A N A ；解得： f A mg ——①
A 滑块在绸带上水平向右滑动， 0 时刻的加速度为 a 1 ，
由牛顿第二定律得： F f A
m A a 1 ——②
B 滑块和绸带一起向左滑动，
0 时刻的加速度为 a 2
由牛顿第二定律得： F
f B m B a 2 ——③；
联立①②③解得： a 1 1m / s 2
， a 2 0.5m / s 2 ；
(2)A 滑块经 t 滑离绸带，此时 A 、B 滑块发生的位移分别为
x 1 和 x 2
x 1 x 2
L
2
x 1
1
a 1t 2
2 x
1 a t
2 2
2 2
代入数据解得： x 1 2m ， x 2 1m ， t 2s
2 秒时 A 滑块离开绸带，离开绸带后
A 在光滑水平面上运动，
B 和绸带也在光滑水平面上
运动，不产生热量， 3 秒时间内因摩擦产生的热量为：Q
f A x 1 x 2
代入数据解得： Q 30J ．
4． 滑雪者为什么能在软绵绵的雪地中高速奔驰呢？其原因是白雪内有很多小孔，小孔内充
满空气．当滑雪板压在雪地时会把雪内的空气逼出来，在滑雪板与雪地间形成一个暂时的
“ ”
气垫 ，从而大大减小雪地对滑雪板的摩擦．然而当滑雪板对雪地速度较小时，与雪地接
触时间超过某一值就会陷下去，使得它们间的摩擦力增大．假设滑雪者的速度超过 4 m/s
时，滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由
μ 2
1
＝ 0.25 变为 μ＝ 0.125．一滑雪者从倾角为 θ＝ 37°的坡顶 A 由静止开始自由下滑，滑至坡底 B(B 处为一光滑小圆弧 )后又滑上一段水平 雪地，最后停在 C 处，如图所示．不计空气阻力，坡长为 l ＝26 m ， g 取 10 m/s 2， sin
37°＝ 0.6， cos 37 ＝°0.8．求：
(1)滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化经历的时间；
(2)滑雪者到达 B 处的速度；
(3)滑雪者在水平雪地上运动的最大距离．
【答案】 1s 99.2m
【解析】
【分析】
由牛顿第二定律分别求出动摩擦因数恒变化前后的加速度，再由运动学知识可求解速度、位移和时间．
【详解】
(1)由牛顿第二定律得滑雪者在斜坡的加速度
1
=4m/s
2 ：a =
解得滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化所经历的时间： t= =1s
(2)由静止到动摩擦因素发生变化的位移：
1 1 2
=2m x = a t
动摩擦因数变化后，由牛顿第二定律得加速度： a2= =5m/s 2
由v B2-v2=2a2(L-x1)
解得滑雪者到达 B 处时的速度：v B=16m/s
(3)设滑雪者速度由v B=16m/s 减速到 v1=4m/s 期间运动的位移为x3，则由动能定理有：
；解得 x3=96m
速度由 v1=4m/s 减速到零期间运动的位移为x4，则由动能定理有：
；解得 x 4=3.2m
所以滑雪者在水平雪地上运动的最大距离为x=x 3+x 4=96+ 3.2=99.2m
5．如图，竖直墙面粗糙，其上有质量分别为m A =1 kg、m B =0.5 kg 的两个小滑块 A 和 B， A 在 B 的正上方， A、 B 相距 h=2. 25 m， A 始终受一大小F1=l0 N、方向垂直于墙面的水平力
作用， B 始终受一方向竖直向上的恒力F
2 作用．同时由静止释放 A 和 B，经时间 t=0.5 s，
A、 B 恰相遇．已知 A、B 与墙面间的动摩擦因数均为μ=0.2，重力加速度大小g=10 m/s 2．求：
(1)滑块 A 的加速度大小a A；
(2)相遇前瞬间，恒力 F2 的功率 P．
【答案】（ 1）a A8m/s2；（2）P50W 【解析】
【详解】
（1） A、 B 受力如图所示：
A、 B 分别向下、向上做匀加速直线运动，对A：水平方向：F N F1
竖直方向： m A g f m A a A
且： f F N
联立以上各式并代入数据解得：a A8m/s2
（2）对 A 由位移公式得：x A 1 a
A t 2
2
对 B 由位移公式得：x B 1 a
B t 2 2
由位移关系得：x B h x A
由速度公式得 B 的速度：v B a B t
对 B 由牛顿第二定律得：F2 m B g m B a B 恒力 F2的功率：P F2v B
联立解得： P＝ 50W
6．如图所示，在风洞实验室里，粗糙细杆与竖直光滑圆轨AB 相切于 A 点， B 为圆弧轨道的最高点，圆弧轨道半径 R=1m，细杆与水平面之间的夹角θ=37°．一个 m=2kg 的小球穿在细杆上，小球与细杆间动摩擦因数μ=0.3．小球从静止开始沿杆向上运动，2s 后小球刚好到达 A 点，此后沿圆弧轨道运动，全过程风对小球的作用力方向水平向右，大小恒定为40N．已知 g=10m/s2， sin37 =0.6°， cos37°=0.8．求：
(1)小球在 A 点时的速度大小；
(2)小球运动到 B 点时对轨道作用力的大小及方向．
【答案】 (1)8m/s(2)12N
【解析】
【详解】
(1)对细杆上运动时的小球受力分析，据牛顿第二定律可得：
Fcos mgsin ( Fsin mgcos ) ma
代入数据得： a 4m/s 2
小球在 A 点时的速度v A at 8m/s
(2)小球沿竖直圆轨道从 A 到 B 的过程，应用动能定理得：
FRsin37 mgR(1 cos37 ) 1
mv B2
1
mv A2 2 2
解得： v B 2m/s
小球在 B 点时，对小球受力分析，设轨道对球的力竖直向上，由牛顿第二定律知：
v B2
mg F N m
R
解得： F N=12N，轨道对球的力竖直向上
由牛顿第三定律得：小球在最高点 B 对轨道的作用力大小为12N，方向竖直向下．
7．如图所示，传送带水平部分x ab=0.2m，斜面部分 x bc=5.5m ， bc 与水平方向夹角α=37 °，一个小物体 A 与传送带间的动摩擦因数μ=0.25，传送带沿图示方向以速率v=3m/s 运动，若把物体 A 轻放到 a 处，它将被传送带送到 c 点，且物体 A 不脱离传送带，经 b 点时速率不变． (取 g=10m/s 2， sin37 =0°.6)求：
（1）物块从 a 运动到 b 的时间；
（2）物块从 b 运动到 c 的时
间．【答案】（1） 0.4s；（ 2）
1.25s．
【解析】
【分析】
根据牛顿第二定律求出在ab 段做匀加速直线运动的加速度，结合运动学公式求出 a 到 b 的运动时间．到达 b 点的速度小于传送带的速度，根据牛顿第二定律求出在bc 段匀加速运动
的加速度，求出速度相等经历的时间，以及位移的大小，根据牛顿第二定律求出速度相等
后的加速度，结合位移时间公式求出速度相等后匀加速运动的时间，从而得出 b 到 c 的时
间．
【详解】
（1）物体 A 轻放在 a 处瞬间，受力分析由牛顿第二定律得：
mg ma1
解得：
a12.5m/s 2
A与皮带共速需要发生位移：
x共v2 9 m 1.8m 0.2m
2a1 5
故根据运动学公式，物体 A 从 a 运动到 b：
x ab 1 a1t12
2
代入数据解得：
t10.4s
（2）到达 b 点的速度：
v b a1t11m/s 3m/s
由牛顿第二定律得：
mg sin 37 f 2ma2
N 2mg cos37且f2N2
代入数据解得：
a28m/s2
物块在斜面上与传送带共速的位移是：
s共代入数据解得：v2v b2 2a2
s共0.5m 5.5m
时间为：
t2 v v b 3 1 s 0.25s
a2 8
因为 g sin 37 6m/s2＞ g cos37 2m/s2，物块继续加速下滑
由牛顿第二定律得：
mg sin 37 f 2 ma3
N 2 mg cos37 ，且f
2 N
2
代入数据解得：
a3 4m/s2
设从共速到下滑至 c 的时间为 t 3，由x bc s共vt3 1
a3t32，得：2
t3 1s
综上，物块从 b 运动到 c 的时间为：
t2 t3 1.25s
8．5s 后系统动量守恒，最终达到相同速度v′，则mv1Mv2m M v
解得 v′=0.6m/s，
即物块和木板最终以0.6m/s 的速度匀速运动.
（3）物块先相对木板向右运动，此过程中物块的加速度为a1，木板的加速度为a2，经 t1 时间物块和木板具有相同的速度v′′，
对物块受力分析：mg ma1
对木板： F mg Ma 2
由运动公式：v v0a2t1
v a1t1
解得： t1 1
s v
2
m / s 3 3
此过程中物块相对木板前进的距离：解得 s=0.5m；s v0
v
t1
v
t1
2 2
t 1后物块相对木板向左运动，这再经t2时间滑落，此过程中板的加速度a3，物块的加速度仍为 a1，对木板：F - mg Ma3
由运动公式： v t2 1
a1t22 v t 2
1
a3t22 s 2 2
3
s 解得
t2
3
故经过时间t t1
3 1
t2 0.91s 物块滑落.
3
9．水平面上固定着倾角θ=37的°斜面，将质量m=lkg 的物块 A 从斜面上无初速度释放，其加速度a=3m/s 2。经过一段时间，物块 A 与静止在斜面上的质量M=2kg 的物块 B 发生完全非弹性碰撞，之后一起沿斜面匀速下滑。已知重力加速度大小g=10m/s 2， sin37 °=0.6，
co37 °=0.8，求
(1)A 与斜面之间的动摩擦因数μ；
1
(2)B 与斜面之间的动摩擦因数μ。
2
【答案】 (1) ( ) (2) ( )
【解析】
【分析】
物块 A 沿斜面加速下滑，由滑动摩擦力公式和力的平衡条件求解 A 与斜面之间的动摩擦因数；
A 、
B 一起沿斜面下匀速下滑，以整体为研究对象，由滑动摩擦力公式和力的平衡条件求
解B 与斜面之间的动摩擦因数。
【详解】
(1)物块 A 沿斜面加速下滑，
由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得：
由牛顿第二定律得：
解得：；
(2)A 、 B 一起沿斜面下匀速下滑，以整体为研究对象，由滑动摩擦力公式和力的平衡条
件得：
解得：。
10．如图所示，质量为M=8kg 的小车停放在光滑水平面上，在小车右端施加一水平恒力
F，当小车向右运动速度达到时，在小车的右端轻轻放置一质量m=2kg 的小物块，经过 t 1=2s 的时间，小物块与小车保持相对静止。已知小物块与小车间的动摩擦因数
0.2，假设小车足够长，g 取 10m／ s2，求：
(1)水平恒力 F 的大小；
(2)从小物块放到车上开始经过t=4s 小物块相对地面的位移；
(3)整个过程中摩擦产生的热量。
【答案】（ 1） 8N（ 2） 13.6m（ 3） 12J
【解析】试题分析：（1）设小物块与小车保持相对静止时的速度为v，对于小物块，在t 1=2s 时间内，做匀加速运动，则有：
对于小车做匀加速运动，则有：
联立以上各式，解得：F="8N"
（2）对于小物块，在开始 t1=2s 时间内运动的位移为：
此后小物块仍做匀加速运动，加速度大小为，则有
x=x1+x2
联立以上各式，解得：x=13.6m
（3）整个过程中只有前2s 物块与小车有相对位移
小车位移：
相对位移：
解得： Q=12J
考点：牛顿第二定律的综合应用.