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专题 3.1 对牛顿运动定律的理解
1．一质量为 的物体（可视为质点）静置在光滑的水平地面上，两个大小分别为 和 的水平力
同时作用在该物体上时，物体的加速度大小可能为（ ）
A． B． C． D．
【答案】BC
【解析】
两个大小分别为5N和15N的水平力同时作用在该物体上时，其合力的大小取值范围为10N~20N，根据牛
顿第二定律
可知，加速度的取值范围为
故选BC。
2．一物体放置在光滑水平面上，处于静止状态，从 时刻起，用一水平向右的拉力F作用在物块上，
且F的大小随时间从零均匀增大，下列说法正确的是（ ）
A．物体的速度随时间均匀增大 B．物体的加速度随时间均匀增大
C．物体的位移随时间均匀增大 D．物体的速度增加得越来越快
【答案】BD
【解析】
ABD．根据牛顿第二定律可知
因为F的大小随时间从零均匀增大，所以物体的加速度随时间均匀增大，所以物体的速度随时间增加得越
来越快，故BD正确，A错误。
C．因为物体的速度方向不变，且速度越来越大，则物体的位移随时间增大得越来越快，故C错误。
故选BD。3．下列说法正确的是（ ）
A．运动越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大
B．曲线运动的速度方向与加速度的方向不可能共线
C．伽利略通过实验直接证明了自由落体运动为匀加速运动
D．力学中的基本物理量有三个，它们分别是长度、质量和力
【答案】B
【解析】
A．运动越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车初速度越大，在制动加速度一定的条件下刹车时间越长，
越不容易在短时间内停下，而惯性只与物体的质量有关，与物体的运动状态无关，故A错误；
B．曲线运动的速度方向与加速度的方向不可能共线，否则物体将做直线运动，故B正确；
C．伽利略研究自由落体运动时，将斜面上小球的运动规律合理外推到自由落体运动，从而得出自由落体
运动为匀加速运动这一结论，但这是通过实验并进行逻辑推理得出的，不是由实验直接证明的，故C错误；
D．力学中的基本物理量有三个，它们分别是长度、质量和时间，故D错误。
故选B。
4．我国古代典籍中记录了很多物理现象和规律，体现了古人对自然的思考探索。根据所学知识分析，下
列说法正确的是（ ）
A．“力，刑（形）之所以奋也”，力使物体的运动状态发生了改变，说明力是改变物体运动状态的原因
B．“强努之末，势不能穿鲁缟也”，说明弓箭的惯性随速度减小而减小
C．“劝登马力，马力既竭，辀犹能一取焉”，说明力是维持物体运动的原因，没有力物体就会停止运动
D．“有乌获之劲而不得人助，不能自举”，意思是力气很大的人也不能把自己举起来，说明一对相互作
用力的效果可以相互抵消
【答案】A
【解析】
A．力是改变物体运动状态的原因，故A正确；
B．物体的惯性只与质量有关，与速度无关，故B错误；
C．力不是维持物体运动的原因，故C错误；
D．相互作用力不是作用在同一个物体上的，作用效果不会抵消，故D错误。
故选A。
5．一质点做直线运动的 图像如图所示，设质点的速度、位移、合力和时间分别为 、 、 和 ，据
此判断下列四个选项中正确的是（ ）A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】
AB．根据 图像的斜率表示加速度可知，在 内与 内质点的加速度大小相等，方向都为正方
向，故质点所受合力大小相等，方向为正方向；在 内加速度大小保持不变，方向为负方向，故质点
所受合力大小不变，方向为负方向，A错误，B正确；
CD．根据 图像可知， 内质点先沿正方向做匀加速直线运动，然后做匀减速直线运动， 内
质点先沿负方向做匀加速直线运动，然后做匀减速直线运动，再结合 图像与横轴所围成面积的意义表
示位移可知， 内质点的位移不断增大， 末位移达到最大值， 内质点返回向出发点运动，
末返回到出发点，CD错误。
故选B。
6．如图，消防员为缩短下楼的时间，往往抱着竖直的杆滑下，为简化模型，可将消防员的运动视为初速
度为零的匀加速直线运动。假设一名质量为60kg、训练有素的消防员从二楼（离地面4.5m的高度）抱着
竖直杆滑下，已知人与杆之间的动摩擦因数是0.5，为使落地速度不超过6m/s，消防员对杆的压力至少为多少?（g取 ）
【答案】720N
【解析】
设消防员对杆的压力至少为F，则加速度大小
又
联立以上两式代入数据解得
7．夏天雨后的早晨，一只蜗牛沿着一片倾斜的树叶缓慢向下爬行，如图所示。下列说法中正确的是（
）
A．蜗牛对树叶的压力大小等于蜗牛的重力大小
B．树叶对蜗牛的摩擦力沿树叶斜向下
C．树叶对蜗牛的作用力大小等于蜗牛的重力大小
D．树叶受到的压力与蜗牛受到的支持力是一对平衡力
【答案】C
【解析】
AB．对蜗牛进行受力分析，处于平衡状态，有向下的重力、垂直树叶向上的弹力、沿树叶向上的摩擦力，
设树叶与水平面的倾角为 ，将重力分解，蜗牛对树叶的压力大小为 ，故AB错误；C．因蜗牛缓慢爬行，说明蜗牛处于平衡状态，即所受合力为零，因此，蜗牛受到树叶的作用力大小等于
蜗牛重力大小，故C正确；
D．树叶受到的压力与蜗牛受到的支持力作用在两个物体上是一对作用力与反作用力，故D错误。
故选C。
8.水平地面上的木箱质量为20kg，用大小为100N的水平力推木箱，恰好能使木箱匀速前进；若用同样大
小的力与水平方向成37°角斜向上拉木箱，如图所示，（取 ， ， ），求
（1）木块与地面间的动摩擦因数是多少？
（2）木箱的加速度多大？
【答案】（1）0.5（2）
【解析】
（1）当用水平力推木箱，如图所示
木箱匀速运动时滑动摩擦力
所以
（2）木箱加速运动时，如图所示水平方向由牛顿第二定律知
代入数据联立解得
9．如图所示，用 的水平拉力，使质量 的物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运
动。求：
（1）物体加速度a的大小；
（2）物体开始运动后 内通过的位移x；
（3）物体开始运动后 时的瞬时速度v。
【答案】（1）0.5m/s2；（2） 4m ；（3） 3m/s
【解析】
（1）根据牛顿第二定律，其加速度为
解得
（2）根据匀变速直线运动的规律，依题意有
（3）根据匀变速直线运动的规律，依题意有1．（2022·山西太原·三模）如图，倾角为30°的光滑斜面体静置于水平面上，顶端固定有光滑的定滑轮，
物块A和质量为m的物块B通过跨过滑轮的轻绳连接，B与斜面右侧的竖直面接触，整个系统处于静止状
态。若固定斜面，同时将平行于斜面的力F作用在A上，发现轻绳的张力变为原来的n倍。已知重力加速
度为g，下列说法正确的是（ ）
A．若n=0.5，则F的大小为1.5mg
B．若n=1.5，则F的大小为3.0mg
C．若解除斜面的固定，同时将水平向右的恒力作用在斜面体上，则n可能大于1
D．若解除斜面的固定，同时将水平向右的恒力作用在斜面体上，则n可能等于1
【答案】AC
【解析】
A．初始时，根据物块B受力平衡可知，绳子的张力
设物块A的质量为M，根据物块A受力平衡可知
因此
当n=0.5，即 时，对物块B有
解得
的方向为竖直向下，物块A与物块B有相同的加速度，物块A的加速度方向沿斜面向上，因此解得
故A正确；
B．当n=1.5，即 时，对物块B有
解得
的方向为竖直向上，物块A与物块B有相同的加速度，物块A的加速度方向沿斜面向下，因此
解得
故B错误；
CD．若解除斜面的固定，以物块A、B及斜面体整体进行分析，当水平向右的恒力作用在斜面体上时，物
块A、B及斜面体构成的整体有水平向右的加速度。此时假设n=1，则有
即物块B竖直方向合力为零，物块B竖直方向不动即三者相对静止，则队伍A物体有
而此时正体由水平向右的加速度a，即对B物体应该有
与假设不符，说明一定发生相对滑动，即
故C正确D错误。
故选AC。
2．（2022·湖南·常德市一中模拟）各表面光滑L形木板P控制在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图所示。现松开P、Q沿斜面下滑，不计空气阻力，则
（ ）
A．弹簧恢复自然长度时，两物体具有相同的速度
B．弹簧恢复自然长度时，两物体具有相同的加速度
C．刚松开的瞬间，Q的速度为零，加速度也为零
D．P、Q速度相等时，P的加速度比Q的大
【答案】BC
【解析】
C．刚松开时，弹簧的长度不变，弹力跟松开前相同，处于平衡状态，速度为零，加速度也为零，C正确；
AB．画出两物体的速度图像如图，且当弹簧恢复自然长度时，两物体加速度均为
a＝gsinθ
由图像可知：当两物体加速度相等时，P的速度比Q大，A错误B正确；
D．两物体速度相等时（图像交点），Q的加速度将比P的大，D错误。
故选BC。
3．（2022·河南·南阳中学模拟预测）某同学在卫生大扫除中用拖把拖地，如图所示，沿推杆方向对拖把施
加推力F，此时推力与水平方向的夹角为θ，且拖把刚好做匀速直线运动，则（ ）
A．拖把所受地面的摩擦力为Fsinθ
B．地面对拖把作用力的方向与竖直方向的夹角小于C．从某时刻开始保持力F的大小不变，减小F与水平方向的夹角θ，地面对拖把的支持力F 将变小
N
D．同学对推杆的作用力与推杆对拖把的作用力是一对作用力与反作用力
【答案】BC
【解析】
A．对拖把进行受力分析如图所示
可得摩擦力
A错误；
B．地面对拖把的作用力为支持力和摩擦力的合力，该合力与F、mg的合力等大反向，因此地面对拖把的
合力方向与水平向左的夹角大于θ，则地面对拖把作用力的方向与竖直方向的夹角小于 ，B正确；
C．竖直方向有
则 减小， 减小，C正确；
D．同学对推杆的作用力与推杆对拖把的作用力方向相同，不是一对作用力与反作用力，D错误。
故选BC。
4．（2022·福建南平·三模）短道速滑场地是由直跑道和两端圆弧形弯道组成的环形跑道在2022年北京冬
奥会短道速滑男子1000米决赛中，任子威在直线起跑阶段，左右脚向后交替蹬冰，滑行一段时间后进入弯
道时身体向内侧倾斜，通过圆弧形弯道，如图所示，最终夺得该项目冠军，则任子威（ ）A．在直线起跑加速过程中，随着速度增大，惯性也增大
B．在直线起跑蹬冰过程中，冰面对他的作用力大于他对冰面的作用力
C．通过圆弧形弯道时，冰面对他的作用力与他所受的重力是一对平衡力
D．若沿半径不变的圆弧匀速通过弯道时，速度越大身体与冰面的夹角 越小
【答案】D
【解析】
A．物体的惯性大小仅与物体的质量有关，与速度大小无关，故A错误；
B．冰面对他的作用力与他对冰面的作用力为一对相互作用力，大小相等，方向相反，故B错误；
C．通过圆弧形弯道时，冰面对他的作用力与他所受的重力的合力提供向心力，不是处于平衡状态，故C
错误；
D．若沿半径不变的圆弧匀速通过弯道时，根据
解得
可知速度越大身体与冰面的夹角 越小，故D正确。
故选D。
5．（2022·山东临沂模拟）有一货车的侧视图如图所示，货车车厢内装有形状完全相同的水泥管，各水泥
管的质量均为m，A、B、C是车厢前部的三根水泥管。管与管之间及管与车底面、车厢间的摩擦均不计。
下列说法正确的是（ ）
A．当货车由静止向左做加速运动时，A对C的支持力变大
B．货车静止时，管C受到管A给它的支持力为
C．货车向左匀速运动时，速度越大，B对C的支持力越大
D．当货车向左做加速运动时，加速度达到 g时，C将脱离A【答案】D
【解析】
A．对C受力分析如图，当货车由静止向左做加速运动时，C的加速度向左，则三个力的合力向左，故A
对C的支持力变小，故A错误；
BC．货车静止时或向左匀速运动时，管C都处于平衡状态，受到的三个力的合力为零，与匀速的速度大小
无关。有几何关系和平衡条件有
解得
故货车静止时，管C受到管A给它的支持力为 ，货车向左匀速运动时，速度不论多大，B对C的支
持力都等于 不变，故BC都错误；
D．当货车向左做加速运动时，加速度达到 时，竖直方向有
水平方向有
联立两式解得故D正确。
故选D。
6．（2022·贵州贵阳·二模）如图所示，一根轻绳跨过光滑的定滑轮，两端各系一个物体P和Q，P的质量
保持不变。开始时，P静止在地面上，当Q的质量发生变化时，P的加速度随Q的质量变化的关系图像为
下图中的（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】
以P、Q整体为研究对象，P的质量不变，当m m 时，整体受重力和地面的支持力，处于平衡状态，此
Q P
时加速度a=0，当m m 时，整体只受重力作用≤，做匀加速直线运动，由牛顿第二定律，可有
Q P
> m Q g−m P g=（m P + m Q ）a
则有加速度
当m 增大时，加速度a增大，且是非均匀增大，随m 增大，加速度a趋向于g，因此有起初加速度等于零，
Q Q
当m >m 后，随m 增大，加速度a逐渐增大，且趋向于g，因此ABD错误，C正确。
Q P Q
故选C。
7．（2022·浙江·模拟预测）2021年5月22日，我国首次火星探测器“天问一号”成功着陆火星。在着陆
的最后阶段，探测器到达距火星表面100米的时候，进入悬停阶段，这个时候可能会进行一些平移，选择
安全的着陆区进行着陆。图示为探测器在火星表面最后100米着陆的模拟示意图。某时刻从悬停开始关闭探测器发动机，探测器开始作竖直匀加速下落， 后开启发动机，探测器开始作竖直匀减速下落，到达火
星表面时，探测器速度恰好为零，假设探测器下落过程中受到火星大气的阻力恒为探测器在火星表面重力
的0.2倍，火星表面的重力加速度取 ，探测器总质量为5吨（不计燃料燃烧引起的质量变化）。求
（1）全程的平均速度大小；
（2）减速下落过程中的加速度大小；
（3）减速下落过程中发动机产生的推力大小。
【答案】（1）8m/s；（2） m/s2；（3）
【解析】
（1）匀加速下落过程
得
末的速度为
全程的平均速度大小为
（2）由
得减速下落过程中通过的位移为
减速下落过程中的加速度大小
（3）设减速下落过程中发动机产生的推力大小 ，有
代入解得
1、（2022·全国乙卷·T15）如图，一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球，初始时整个系统静置
于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两球连
线垂直。当两球运动至二者相距 时，它们加速度的大小均为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
当两球运动至二者相距 时，,如图所示由几何关系可知
设绳子拉力为 ，水平方向有
解得
对任意小球由牛顿第二定律可得
解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
2、（2022·浙江6月卷·T2）下列说法正确的是（ ）
A. 链球做匀速圆周运动过程中加速度不变
.
B 足球下落过程中惯性不随速度增大而增大
C. 乒乓球被击打过程中受到的作用力大小不变
D. 篮球飞行过程中受到空气阻力的方向与速度方向无关
【答案】B
【解析】
A．链球做匀速圆周运动过程中加速度方向在改变，A错误；
B．惯性只与质量有关，则足球下落过程中惯性不随速度增大而增大，B正确；
C．乒乓球被击打过程中受到的作用力随着形变量的减小而减小，C错误；
D．篮球飞行过程中受到空气阻力的方向与速度方向有关，D错误。故选B。
3、（2022·全国甲卷·T19）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，
两滑块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F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
的
B. Q 加速度大小的最大值为
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
【答案】AD
【解析】
设两物块的质量均为m，撤去拉力前，两滑块均做匀速直线运动，则拉力大小为
撤去拉力前对Q受力分析可知，弹簧的弹力为
AB．以向右为正方向，撤去拉力瞬间弹簧弹力不变为 ，两滑块与地面间仍然保持相对滑动，此时滑
块P的加速度为
解得
此刻滑块Q所受的外力不变，加速度仍为零，滑块P做减速运动，故PQ间距离减小，弹簧的伸长量变小，
弹簧弹力变小。根据牛顿第二定律可知P减速的加速度减小，滑块Q的合外力增大，合力向左，做加速度
增大的减速运动。
故P加速度大小的最大值是刚撤去拉力瞬间的加速度为 。
Q加速度大小最大值为弹簧恢复原长时解得
故滑块Q加速度大小最大值为 ，A正确，B错误；
C．滑块PQ水平向右运动，PQ间的距离在减小，故P的位移一定小于Q的位移，C错误；
D．滑块P在弹簧恢复到原长时的加速度为
解得
撤去拉力时，PQ的初速度相等，滑块P由开始的加速度大小为 做加速度减小的减速运动，最后弹簧
原长时加速度大小为 ；滑块Q由开始的加速度为0做加速度增大的减速运动，最后弹簧原长时加速度
大小也为 。分析可知P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小，D正确。
故选AD。
4、（2022·湖南卷·T9）球形飞行器安装了可提供任意方向推力的矢量发动机，总质量为 。飞行器飞
行时受到的空气阻力大小与其速率平方成正比（即 ， 为常量）。当发动机关闭时，飞行器竖直
下落，经过一段时间后，其匀速下落的速率为 ；当发动机以最大推力推动飞行器竖直向上运动，
经过一段时间后，飞行器匀速向上的速率为 。重力加速度大小为 ，不考虑空气相对于地面的流动
及飞行器质量的变化，下列说法正确的是（ ）
A. 发动机的最大推力为
B. 当飞行器以 匀速水平飞行时，发动机推力的大小为
C. 发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时，飞行器速率为D. 当飞行器以 的速率飞行时，其加速度大小可以达到
【答案】BC
【解析】
A．飞行器关闭发动机，以v= 匀速下落时，有
1
飞行器以v= 向上匀速时，设最大推力为F
2 m
联立可得
，
A错误；
B．飞行器以v= 匀速水平飞行时
3
B正确；
C．发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时
解得
C正确；
D．当飞行器最大推力向下，以v= 的速率向上减速飞行时，其加速度向下达到最大值
5
解得
a =2.5g
mD错误。
故选BC。
5、（2021·海南·高考真题）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． B． C． D．
【答案】B
【解析】
AB．根据牛顿第二定律的表达式 可知力的单位为 ，A错误，B正确；
C．根据压强的表达式 可知力的单位可知力的单位为 ，但压强单位 不是基本单位，C错误；
D．根据做功的表达式 可知力的单位为 ，但功的单位 不是基本单位，D错误。
故选B。
6、（2020·江苏·高考真题）中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运
送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对
第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的
牵引力为（ ）
A．F B． C． D．
【答案】C
【解析】
根据题意可知第2节车厢对第3节车厢的牵引力为F，因为每节车厢质量相等，阻力相同，故第2节对第3
节车厢根据牛顿第二定律有
设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为F，则根据牛顿第二定律有
1
联立解得 。
故选C。
7、（2020·浙江·高考真题）如图所示，一对父子掰手腕，父亲让儿子获胜。若父亲对儿子的力记为 ，儿子对父亲的力记为 ，则（ ）
A． B． 和 大小相等
C． 先于 产生 D． 后于 产生
【答案】B
【解析】
父亲对儿子的力 和儿子对父亲的力 是一对相互作用力，根据牛顿第三定律可知这两个力等大反向，同
生同灭，故B正确，ACD错误。
故选B．
8、（2021·北京·高考真题）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一直尺。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
装置直接测量竖直方向的加速度。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
【答案】A
【解析】
由题知，不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处，则弹簧的原长l = 0.2m；下端悬挂钢球，静
0
止时指针位于直尺40cm刻度处，则根据受力平衡有mg = k(l - l)
0
可计算出
k =
A．由分析可知，在30cm刻度时，有
F - mg = ma（取竖直向上为正方向）
弹
代入数据有
a = - 0.5g
A正确；
B．由分析可知，在40cm刻度时，有
mg = F
弹
则40cm刻度对应的加速度为0，B错误；
C．由分析可知，在50cm刻度时，有
F - mg = ma（取竖直向上为正方向）
弹
代入数据有
a = 0.5g
C错误；
D．设刻度对应值为x，结合分析可知
，x = （取竖直向上为正方向）
经过计算有
a = (x > 0.2)或a = (x < 0.2)
根据以上分析，加速度a与刻度对应值为x成线性关系，则各刻度对应加速度的值是均匀的，D错误。
故选A。
9、（2020·山东·高考真题）一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。
乘客所受支持力的大小用F 表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是（ ）
NA．0~t 时间内，v增大，F >mg B．t~t 时间内，v减小，F mg
2 3 N 2 3 N
【答案】D
【解析】
A．由于s-t图像的斜率表示速度，可知在0~t 时间内速度增加，即乘客的加速度向下，处于失重状态，则
1
F mg，选项C错误，D正确；
2 3 N
故选D。
