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第三章 牛顿运动定律
（考试时间：75 分钟 试卷满分：100 分）
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡
皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷(选择题，共40 分)
一、单项选择题(本题共4 小题，每小题4 分，共16 分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符
合题意；选对的得4 分，错选或不选的得0 分)
1．
闽江河口龙舟竞渡历史可追溯到秦汉，那时河口居有一支闽越王无诸氏族，他们擅长划舟，
喜赛龙舟，留下了龙舟竞渡传统。《福州地方志》记载：“福州龙舟竞渡，台江、西湖皆有之。”图为龙
舟比赛的照片，下列说法正确的是（ ）
A．龙舟的速度越大，惯性也越大
B．获得冠军的龙舟，其平均速度一定最大
C．龙舟齐头并进时，相对于河岸是静止的
D．龙舟能前进是因为水对船桨的作用力大于船桨对水的作用力
【答案】B
【详解】A．物体的惯性只与质量有关，故龙舟的速度越大，惯性不变，故A 错误；
B．龙舟比赛位移相同，获得冠军的龙舟，所用时间最短，故获得冠军的龙舟，其平均速度一定最大，故B
正确；
C．龙舟齐头并进时，相对于河岸是运动的，故C 错误；
D．根据牛顿第三定律，水对船桨的作用力等于船桨对水的作用力，故D 错误。
1
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故选B。
2．新修订的《中华人民共和国体育法》明确规定“要保障学生在校期间每天参加不少于一小时体育锻
炼”。如图，某学生在锻炼时双手握紧单杠悬垂静止不动，则（ ）
A．单杠对双手的作用力方向竖直向上
B．单杠对双手的作用力大于该生的重力
C．双手对单杠的作用力大于单杠对双手的作用力
D．双手抓单杠越紧，单杠对双手的作用力越大
【答案】A
【详解】ABD．学生在锻炼时双手握紧单杠悬垂静止不动，受重力和单杠对双手的作用力，根据力的平衡
条件可知，单杠对双手的作用力方向竖直向上，大小与重力相等，故A 正确，BD 错误；
C．根据牛顿第三定律可知，双手对单杠的作用力等于单杠对双手的作用力，故C 错误；
故选A。
3．
某同学将智能手机放在身上，打开手机中的加速度测量传感器APP（sensorlogger），同学完
成包含起立、下蹲的动作后，传感器APP 得到如图所示的加速度随时间变化图像，以向上方向为加速度正
方向，下列说法正确的是（ ）
2
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A．该同学先起立后下蹲
B．该同学先下蹲后起立
C．该同学先起立后下蹲接着起立再下蹲
D．该同学先下蹲后起立接着下蹲再起立
【答案】A
【详解】由图可知，前一过程中，某同学所受支持力先大于重力，再小于重力，即加速度先向上，再向下；
后一过程中，某同学所受支持力先小于重力，再大于重力。而起立过程为加速上升和减速上升；下蹲过程
为加速下降和减速下降。可知，该同学先起立后下蹲。
故选A。
4.高山滑雪是冬奥会的项目之一.如图为某滑雪运动员比赛时，沿倾斜直滑道加速下滑时的情形，若此过程
中运动员受到滑道的摩擦阻力恒定，受到空气的阻力与速度成正比，当速度为
时运动员加速度为a，当
速度增大为
时运动员加速度为零，已知滑道倾角为37°，重力加速度为g，运动员质量为m，则当运动员
速度为
时，运动员的加速度大小为（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】当速度为
时运动员加速度为a，则
当速度为
时
3
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当速度为
时
解得
A 正确。
故选A。
二、多项选择题(本题共4 小题，每小题6 分，共24 分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项符合
题意，全部选对的得6 分，选对而不全的得3 分，错选或不选的得0 分)
5．
如图所示，将质量为M 的U 形框架开口向下置于水平地面上，用轻弹簧1、2 及轻绳3 将质量
为m 的小球悬挂起来。框架和小球都静止时弹簧1 竖直，弹簧2，轻绳3 均水平。现将弹簧1 剪断，则在
剪断后瞬间（ ）
A．框架对地面的压力大小为Mg
B．框架对地面的压力大小为0
C．小球的加速度大小等于g
D．小球的加速度为0
【答案】AC
【详解】AB．将弹簧1 剪断后，框架在竖直方向上受重力和支持力作用，根据平衡条件可知，支持力大小
为Mg，由牛顿第三定律可知，框架对地面的压力大小为Mg，故A 正确，B 错误；
CD．剪断弹簧1 瞬间，弹簧的弹力立即为零，小球所受合外力为mg，由牛顿第二定律可知此时小球的加
速度大小为g，故C 正确，D 错误。
故选AC。
6．（2023·福建·高考真题）如图所示，一广场小火车是由车头和车厢编组而成。假设各车厢质量均相等
4
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（含乘客），在水平地面上运行过程中阻力与车重成正比。一广场小火车共有3 节车厢，车头对第一节车
厢的拉力为
，第一节车厢对第二节车厢的拉力为
，第二节车厢对第三节车厢的拉力为
，则（ ）
A．当火车匀速直线运动时，
B．当火车匀速直线运动时，
C．当火车匀加速直线运动时，
D．当火车匀加速直线运动时，
【答案】BD
【详解】
AB．设每节车厢重G，当火车匀速直线运动时
得
故A 错误，B 正确；
CD．当火车匀加速直线运动时
得
T1∶T2∶T3=3 2 1
∶∶
故C 错误，D 正确。
故选BD。
5
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7.水平力F 方向确定，大小随时间变化如图甲所示。用力F 拉静止在水平桌面上的小物块，物块质量为
1kg。在F 从0 开始逐渐增大的过程中，物块的加速度随时间变化如图乙所示，（最大静摩擦力等于滑动摩
擦力，取g=10m/s2），由图像可知（ ）
A．小物块所受滑动摩擦力的大小为6N
B．4s 时小物块的速度为8m/s
C．小物块与水平桌面的动摩擦因数μ=0.5 D．
，小物块开始滑动
【答案】CD
【详解】AC．由图知：当t=2s 时，a=1m/s2，F=6N，根据牛顿第二定律得
代入得
当t=4s 时，a=7m/s2，F=12N，根据牛顿第二定律得
代入得
联立解得μ=0.5，m=1kg
小物块所受滑动摩擦力的大小为
，故A 错误，C 正确；
B．a−t 图像面积代表速度变化量，4s 时小物块的速度大于
，故B 错误；
D．根据F−t 图像可知F=3t
当
时，小物块开始滑动，故
，故D 正确。
故选CD。
8．如图所示，水平传送带A、B 两端相距x=4m，以v0=4m/s 的速度（始终保持不变）顺时针运转。今将一
小物块（可视为质点）无初速度地轻放在A 端。已知小物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.4，重力加速度
大小g=10m/s2。则小物块从A 运动到B 的过程中,下列说法正确的是（ ）
6
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A．小物块在传送带上一直加速运动
B．小物块从A 运动到B 的时间是1.5s
C．小物块达到的最大速度是
D．小物块与传送带间的相对位移是2m
【答案】BD
【详解】A．根据牛顿第二定律，开始时小物块的加速度为
小物块运动到速度与传送带速度相等时的时间
位移大小为
此后小物块与传送带以相同的速度匀速运动直至B 端，A 错误；
B．小物块匀速运动时有
运动的总时间为
B 正确；
C．小物块达到的最大速度等于传送带速度，即为
，C 错误；
D．物块相对于传送带的位移大小为
D 正确。
故选BD。
7
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第Ⅱ卷(非选择题，共60 分)
三、填空题(本题共3 小题，共9 分)
9．(3 分)秋千是一项很刺激的娱乐项目， 人们可以尽情享受失重所带来的快感。秋千荡的越高，摆幅越大，
就越刺激。
荡秋千是孩子们非常喜欢的游戏运动， 如图所示。若小孩可看作质点， 不计一切阻力， 则小孩在最高
点A 所受的合力方向是图中的 （选填a、b、c 或d） ，小孩从最高点A 摆至最低点B 的过程中，
绳子所受的拉力 （选填“变大”、“变小”或“不变”），若小孩摆至A 点时，所有的外力消
失，小孩将 （选填“竖直下落”、“静止”或“匀速直线运动”）。
【答案】
变大 静止
【详解】[1] 小孩在最高点A 受重力与绳子拉力作用，将重力分解，沿绳方向平衡，则合力方向是图中的
b；
[2] 小孩从最高点A 摆至最低点B 的过程中，速度逐渐增大，根据
可知
拉力不断增大；
[3] 小孩摆至A 点时，速度为0，若所有的外力消失，根据牛顿第一定律可知，小孩将静止。
10．(3 分)如图所示为位于水平面上的小车，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为
，在斜
杆的下端固定有质量为
的小球，
。
8
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(1)当小车向右匀速运动时，杆对小球弹力的大小为 N。
(2)若小车向右以
做匀加速运动时，杆对小球弹力的大小为 N。
【答案】(1)20
(2)
【详解】（1）当小车向右匀速运动时，小球处于受力平衡状态，根据平衡条件可知，杆对小球弹力的大
小为
（2）若小车向右以
做匀加速运动时，根据牛顿第二定律知，
和
的合力应水平向右，根据
平行四边形定则，可得杆对小球弹力的大小为
11.(3 分)大质量钢卷是公路运输中的危险物品，如图符合规范的装载支架是安全运输的保障，运输过程中
要求“缓加速慢减速”是血的教训换来的。若已知支架斜面均与水平面成
，则运输车刹车时的加速
度大小不能超过 ，运输车加速超车时的加速度大小不能超过 。
【答案】
【详解】[1]运输车刹车时,对钢卷受力分析，可知临界时后支架斜面无作用力，前支架斜面有支持力N，在
竖直方向，根据平衡条件有
在水平方向，根据牛顿第二定律有
联立解得
9
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[2]运输车加速超车时，对钢卷受力分析，可知临界时前支架斜面无作用力，后支架斜面有支持力N，在竖
直方向，根据平衡条件有
在水平方向，根据牛顿第二定律有
联立解得
四、实验题(本题共2 小题，共16 分)
12.(6 分)某学习小组设计如图甲所示装置探究合外力一定时加速度与质量的关系，其主要实验步骤如下：
（1）用天平测量小车和挡光片的总质量
，用刻度尺测量木板顶端小车释放点处挡光片与光电门间的距
离L，用游标卡尺测量挡光片的宽度d；某次测量时游标卡尺的示数如图乙所示，则
mm；
（2）在细线下端挂上钩码P，反复调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；
（3）取下细线和钩码P，让小车从木板顶端由静止释放，记录挡光片经过光电门的挡光时间t，则可知小
车在木板上运动的加速度
（用d、t、L 表示）；
（4）在小车上依次添加质量相同的砝码，记录小车、挡光片和车上砝码的总质量M，重复步骤（2）
（3），获得多组实验数据；
（5）以小车的加速度a 为纵轴，
为横轴，描点作图，得到
图像如图丙所示，图线是一条通过坐
标原点的射线，则表明 。
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【答案】
小车所受合外力一定时，加速度与质量成反比
【详解】（1）[1]游标卡尺为10 分度，精度为
，所以
。
（3）[2]小车经过光电门的速度大小为
从释放点运动至光电门的过程中有
解得小车的加速度大小
（5）[3]由
解得
则G 一定，即
一定时，a 与
成正比，即a 与M 成反比。
13.(10 分)“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示。小车后面固定一条纸带，
穿过电火花打点计时器，细线一端连着小桶，另一端绕过光滑的定滑轮、动滑轮，与固定在木板上的拉力
传感器相连。
(1)在安装器材时，要调整木板的倾斜程度来补偿摩擦力，则______（填字母代号）。
A．在补偿阻力时，应将拉力传感器、小桶通过滑轮用细绳连接在小车上
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B．连接拉力传感器和小桶的细绳应与长木板平行
C．补偿阻力后，每次改变小车质量时，应重新补偿阻力
D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先释放小车，再接通电源
(2)实验中 （填“需要”或“不需要”）满足所挂钩码质量远小于小车质量。
(3)某小组在实验中打出的纸带一部分如图乙所示（图中相邻两点间有4 个点未画出）用毫米刻度尺测量并
在纸带上标出了部分段长度。已知打点计时器使用的交流电源频率为
。由图数据可求得小车做匀加
速运动的加速度大小为
。（保留两位有效数字）
(4)某同学做实验时没有平衡摩擦力，根据实验数据作出了加速度
与力
的关系图像如图丙所示，图线斜
率大小为
，横截距大小为
，重力加速度为
，则可求得小车质量为 ，小车与木板间动摩擦因数
大小为 （均选用
、
、
表示）
【答案】(1)B
(2)不需要
(3)2.0
(4)
【详解】（1）A．在补偿阻力时，应将通过滑轮连接拉力传感器、小桶的细绳从小车上取下，将长木板有
打点计时器的一端适当垫高，轻推小车，使小车能够在木板上做匀速直线运动，故A 错误；
B．为了使细绳对小车的拉力等于小车所受外力的合力，实验中连接拉力传感器和小桶的细绳应与长木板
平行，故B 正确；
C．结合上述补偿阻力后有
小车质量能够消去，可知，每次改变小车质量时，不需要重新补偿阻力，故C 错误；
D．为了避免纸带上出现大量的空白段落，实验中，小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源，再
释放小车，故D 错误。
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故选B。
（2）补偿阻力后，拉力传感器能够显示细绳拉力F，则小车所受外力的合力为2F，实验中，并没有用小
桶的重力表示细绳的拉力，可知，实验中不需要满足所挂钩码质量远小于小车质量。
（3）相邻两点间有4 个点未画出，则相邻两点之间的时间间隔
根据逐差法可知，小车的加速度
（4）[1][2]若做实验时没有平衡摩擦力，根据牛顿第二定律有
变形得
则有
，
解得
，
五、计算题(本题共3 小题，共35 分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位)
14．(9 分)人工智能已在生活中得到广泛应用。一游客携带智能行李箱出行，旅客行走时，行李箱无需人的
牵引可在地面上跟随游客运动，如图甲所示。某段时间内，行李箱速度v 随时间t 的变化图像如图乙所示。
已知行李箱的质量
，
时间内行李箱的总位移
。求：
(1)行李箱加速阶段的位移大小
以及减速运动的时间
；
(2)减速阶段行李箱受到的合力大小F。
【答案】(1)
，
(2)
【详解】（1）由
图像可知行李箱前5s 内的位移大小为
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其中
，
代入可得
5s 后的位移大小为
其中
解得
（2）行李箱减速过程中的加速度大小为
，由运动学公式
由牛顿第二定律有
解得
15．(12 分)如图甲所示，倾角为
、长度
的传送带以恒定的速率
（未知）沿顺时针方向运动。
时刻，将一质量
的物块（视为质点）轻放在传送带的上端，物块速率的平方与位移大小的
关系图像如图乙所示，其中
未知，取重力加速度大小
，
，
。求：
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(1)在物块从位移为
处运动到位移为
处的过程中，物块的加速度大小
以及物块与传送带之间的动摩
擦因数；
(2)在物块从位移为0 处运动到位移为
处的过程中，物块的加速度大小
以及传送带运动的速率
。
【答案】(1)
，
(2)
，
【详解】（1）由运动公式
可知
图像的斜率与加速度有关，则
解得
此时物块速度比传送带快，摩擦力方向沿斜面向上，列出物块的牛顿第二定律有
解得
（2）物块从位移为0 处运动到位移为
处的过程中，传送带对物块的摩擦力方向沿斜面向下，对物块列
牛顿第二定律，有
解得
结合题图乙有
，
其中
，
，解得
，
16．(14 分)如图所示，足够长的长木板A 的质量为m1=2kg，可视为质点的物块B 的质量为m2=1kg，A 与B
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之间的动摩擦因数μ=0.4，B 以初速度v0=6m/s 从左端滑上静止在光滑水平面上的A 木板，同时对B 施加一
个大小为F=6N、方向水平向左的恒力，重力加速度g=10m/s2。求：
(1)B 在A 上相对A 向右滑动过程中，A 和B 的加速度大小；
(2)A 与B 达到的共同速度的大小；
(3)B 向右运动的最大位移。
【答案】(1)2m/s2，10m/s2
(2)1m/s
(3)2m
【详解】（1）根据题意，B 相对A 向右滑动过程中，B 受到向左的恒力和滑动摩擦力做匀减速运动，A 受
摩擦力向右做匀加速运动，设A 和B 的加速度大小分别为a1、a2，由牛顿第二定律，对
有
解得A 的加速度大小
对B 有
解得B 的加速度大小
（2）设经过时间t，A 和B 达到共同速度v，则有
解得
A 和B 达到共同速度的大小
（3）假设当两者达到共同速度后相对静止，系统只受恒力F 作用，设系统的加速度为a3，则由牛顿第二
定律有
解得
此时A 需要的摩擦力为
B 与A 间的最大静摩擦力为
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假设成立，所以两者将一起向右做匀减速运动，综上所述，由运动学公式可得，B 第一段的位移为
B 第二段的位移为
则B 向右运动的最大位移
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