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第 3 章 牛顿运动定律
第 1 节 牛顿第一定律 牛顿第二定律
五年高考
1.★(2024浙江1月,1,3分)下列属于国际单位制基本单位符号的是 ( )
A.s B.N C.F D.T
答案 A
2.★(2025浙江1月,1,3分)我国新一代车用电池能够提供更长的续航里程,其参数之
一为210 W·h/kg。其中单位“W·h”(瓦时)对应的物理量是 ( )
A.能量 B.位移 C.电流 D.电荷量
答案 A
3.★(2023浙江6月,2,3分)在足球运动中,足球入网如图所示,则 ( )
A.踢香蕉球时足球可视为质点 B.足球在飞行和触网时惯性不变
C.足球在飞行时受到脚的作用力和重力 D.触网时足球对网的力大于网对足
球的力
答案 B
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4.★★(2023浙江1月,5,3分)如图所示,在考虑空气阻力的情况下,一小石子从O点抛
出沿轨迹OPQ运动,其中P是最高点。若空气阻力大小与瞬时速度大小成正比,
则小石子竖直方向分运动的加速度大小 ( )
A.O点最大 B.P点最大 C.Q点最大 D.整个运动过程保持不变
答案 A
5.★★(2023全国乙,14,6分)一同学将排球自O点垫起,排球竖直向上运动,随后下落
回到O点。设排球在运动过程中所受空气阻力大小和速度大小成正比,则该排球
( )
A.上升时间等于下落时间
B.被垫起后瞬间的速度最大
C.达到最高点时加速度为零
D.下落过程中做匀加速运动
答案 B
6.★★(2024安徽,6,4分)如图所示,竖直平面内有两完全相同的轻质弹簧,它们的一端
分别固定于水平线上的M、N两点,另一端均连接在质量为m的小球上。开始时,
在竖直向上的拉力作用下,小球静止于MN连线的中点O,弹簧处于原长。后将小
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球竖直向上缓慢拉至P点,并保持静止,此时拉力F大小为2mg。已知重力加速度
大小为g,弹簧始终处于弹性限度内,不计空气阻力。若撤去拉力,则小球从P点运
动到O点的过程中 ( )
A.速度一直增大
B.速度先增大后减小
C.加速度的最大值为3g
D.加速度先增大后减小
答案 A
7.★★(2025浙江1月,5,3分)有一离地面高度20 m、质量为2×10-13 kg稳定竖直降
落的沙尘颗粒,在其降落过程中受到的阻力与速率v成正比,比例系数为1×10-9
kg/s,重力加速度g=10 m/s2,则它降落到地面的时间约为( )
A.0.5 h B.3 h
C.28 h D.166 h
答案 B
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三年模拟
1.★(2024届七彩阳光联盟开学考)半径为r的超导体导线做的圆环,电流为I,在圆环
μ I
中心产生的磁场的磁感应强度为B= 0 ,μ 为真空磁导率,关于μ 的单位用国际单
0 0
2r
位制基本单位表示正确的是( )
A.kg·m·s-2·A-2 B.T·m·A-1
C.N·A-2 D.kg·m·s-2·A-1
答案 A
2.★(2025届绍兴一模)如图所示,中国轰炸机轰-6K与俄罗斯轰炸机图-95MS组成
编队,飞越白令海峡。下列说法正确的是 ( )
A.轰-6K加速过程中惯性增大
B.轰-6K飞行速度越大,加速度越大
C.观察轰-6K空中加油时,可将其看成质点
D.轰-6K加速向上爬升时,机内飞行员处于超重状态
答案 D
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3.★★(2024届9+1联盟3月联考)单手平托一个篮球,由静止开始竖直向上抛出,球离
开手瞬间的速度为v,之后球向上运动到最高点的过程中空气阻力恒定,重力加速
度大小为g,则下列判断正确的是( )
A.球运动到最高点时处于平衡状态
B.球离开手瞬间的加速度方向竖直向上
v
C.球从离开手到运动至最高点的过程中,球的平均速度为
2
v
D.球从离开手到运动至最高点的过程中,球的运动时间大于
g
答案 C
4.★★(2025届新阵地联盟联考)如图所示,质量分别为m和2m的A、B两个小球通
过轻绳相连,A的上端通过轻弹簧悬挂于天花板,处于静止状态。已知重力加速度
为g,若将A、B之间的轻绳剪断,则剪断瞬间A和B的加速度大小分别为 ( )
A.2g,g B.2g,0
C.g,g D.g,0
答案 A
5.★★(2024届精诚联盟三模)如图所示,一辆具有长方形车厢的小车内有两根长为L
的绳子,绳子一端系着一个质量为m的小球,另一端系在车顶前后相距为L的a、
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b两点上,小车先在水平的路面上行驶,后在斜坡路段沿坡向上行驶,已知重力加速
度为g,则下列说法正确的是 ( )
√3mg
A.在水平路面匀速行驶时,绳对a点的拉力为
2
B.在斜坡路段向上匀速行驶时,绳对a点的拉力小于绳对b点的拉力
C.在水平路面加速行驶时,加速度越大,绳对a点的拉力就越大
D.在斜坡路段向上匀速行驶时,坡度越大两绳对小球的拉力的合力就越大
答案 B
6.★★★(人教必修一P B组T 改编)(多选)如图,用绳吊着一个盛有水的容器,体积相
114 1
同的实心木球和实心金属球用轻质弹簧连接,竖直悬浮于水中,木球在上,重力加
速度大小为g,以下说法正确的是( )
A.剪断绳子的瞬间,木球加速度大于g
B.剪断绳子的瞬间,金属球加速度等于g
C.剪断弹簧的瞬间,木球加速度大于金属球加速度
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D.剪断弹簧的瞬间,木球加速度等于金属球加速度
答案 AC
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第 2 节 牛顿第二定律的应用
五年高考
1.★(2024海南,1,3分)神舟十七号载人飞船返回舱于2024年4月30日在东风着陆
场成功着陆,在返回舱返回至离地面十几公里时打开主伞,返回舱快速减速,速度
大大减小,在减速过程中 ( )
A.返回舱处于超重状态
B.返回舱处于失重状态
C.主伞的拉力不做功
D.重力对返回舱做负功
答案 A
2.★★(2023全国甲,19,6分)(多选)用水平拉力使质量分别为m 、m 的甲、乙两物
甲 乙
体在水平桌面上由静止开始沿直线运动,两物体与桌面间的动摩擦因数分别为μ
和μ 。甲、乙两物体运动后,所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示。
甲 乙
由图可知 ( )
A.m <m B.m >m C.μ <μ D.μ >μ
甲 乙 甲 乙 甲 乙 甲 乙
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答案 BC
3.★★★(2022湖南,9,5分)(多选)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M。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F
阻
=kv2,k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 10 m/s;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5 m/s。重力加速度大小为g,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1.5Mg
√17
B.当飞行器以5 m/s匀速水平飞行时,发动机推力的大小为 Mg
4
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5√3 m/s
D.当飞行器以5 m/s的速率飞行时,其加速度大小可以达到3g
答案 BC
4.★★(2022浙江6月,19,9分)物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中。如图所
示,倾斜滑轨与水平面成24°角,长度l =4 m,水平滑轨长度可调,两滑轨间平滑连
1
2
接。若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑,其与滑轨间的动摩擦因数均为μ= ,
9
货物可视为质点(重力加速度g=10 m/s2,取cos 24°=0.9,sin 24°=0.4)。
(1)求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a 的大小;
1
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(2)求货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小;
(3)若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2 m/s,求水平滑轨的最短长度l 。
2
答案 (1)2 m/s2 (2)4 m/s (3)2.7 m
三年模拟
1.★★(2025届浙南名校联盟联考)某跳水运动员在踏板上起跳,我们通过录像观察到
踏板和运动员要经历如图所示的状态,其中A为无人时踏板静止点,B为人站在踏
板上静止时的平衡点,C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点,则下列说法正
确的是 ( )
A.人在A点受到的合力最小
B.人和踏板由C到B的过程中,人向上做加速度减小的加速运动
C.人和踏板由C到B的过程中,人先处于超重状态后处于失重状态
D.人和踏板由C到A的过程中,人对踏板的压力不变
答案 B
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2.★★(2025届强基联盟一模)中国跳水队在2024年巴黎奥运会包揽8金完美收
官。质量为50 kg的跳水运动员,训练10 m跳台跳水。若将运动员看作质点,其跳
水过程可简化为先做自由落体运动下落10 m,入水后受恒定阻力做匀减速直线运
动,减速运动2 m时速度恰为零,重力加速度g=10 m/s2,下列说法正确的是 ( )
A.水中减速的运动员处于失重状态
B.水的阻力大小为2500 N
C.运动员整个运动过程的平均速度为5√2 m/s
D.从入水到速度减为零,运动员动能减少了1250 J
答案 C
3.★★★(2025届杭州重点中学开学考)如图所示,AB、CD是光滑斜槽,它们的端点分
别在半径为R和r的两个圆周上,延长线交于两圆周的相切点P,P为最低点。现
有两个质量均为m的重物分别沿AB和CD由静止下滑。已知AP、CP和竖直方
向的夹角分别为30°和45°,重力加速度g=10 m/s2,则 ( )
A.重物沿AB下滑的加速度大小为5 m/s2,沿CD下滑的加速度大小为5√2 m/s2
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B.重物沿AB下滑所用时间等于重物沿CD下滑所用的时间
C.若两斜槽粗糙且粗糙程度相同,则重物沿CD下滑所用时间小于重物沿AB下滑
所用时间
D.若两重物质量不相等,则重物沿AB下滑所用时间和重物沿CD下滑所用的时间
不相等
答案 B
4.★★★(2024届潍坊三模)(多选)如图甲是风洞示意图,风洞可以人工产生可控制的
气流,用以模拟飞行器或物体周围气体的流动。在某次风洞飞行表演中,质量为
50 kg的表演者静卧于出风口,打开气流控制开关,表演者与风力作用的正对面积
不变,所受风力大小F=0.05v2(采用国际单位制),v为风速。控制v可以改变表演者
的上升高度,v2与h的变化规律如图乙所示,g取10 m/s2。表演者上升10 m的运动
过程中,下列说法正确的是 ( )
A.打开开关瞬间,表演者的加速度大小为2 m/s2
B.表演者一直处于超重状态
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C.表演者上升5 m时获得最大速度
D.表演者先做加速度逐渐增大的加速运动,再做加速度逐渐减小的减速运动
答案 AC
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微专题 3 牛顿第二定律的综合应用
五年高考
1.★(2022江苏,1,4分)高铁车厢里的水平桌面上放置一本书,书与桌面间的动摩擦因
数为0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=10 m/s2。若书不滑动,则
高铁的最大加速度不超过 ( )
A.2.0 m/s2 B.4.0 m/s2
C.6.0 m/s2 D.8.0 m/s2
答案 B
2.★(2024全国甲,15,6分)
如图,一轻绳跨过光滑定滑轮,绳的一端系物块P,P置于水平桌面上,与桌面间存在
摩擦;绳的另一端悬挂一轻盘(质量可忽略),盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量
m,并测量P的加速度大小a,得到a-m图像。重力加速度大小为g。在下列a-m图
像中,可能正确的是 ( )
答案 D
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3.★★(2024北京,4,3分)如图所示,飞船与空间站对接后,在推力F作用下一起向前运
动。飞船和空间站的质量分别为m和M,则飞船和空间站之间的作用力大小为
( )
M m M m
A. F B. F C. F D. F
M+m M+m m M
答案 A
4.★★(2021全国甲,14,6分)如图,将光滑长平板的下端置于铁架台水平底座上的挡
板P处,上部架在横杆上。横杆的位置可在竖直杆上调节,使得平板与底座之间的
夹角θ可变。将小物块由平板与竖直杆交点Q处静止释放,物块沿平板从Q点滑
至P点所用的时间t与夹角θ的大小有关。若θ由30°逐渐增大至60°,物块的下
滑时间t将 ( )
A.逐渐增大
B.逐渐减小
C.先增大后减小
D.先减小后增大
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答案 D
5.★★★(2020海南,12,4分)(多选)如图,在倾角为θ的光滑斜面上,有两个物块P和Q,
质量分别为m 和m ,用与斜面平行的轻质弹簧相连接,在沿斜面向上的恒力F作
1 2
用下,两物块一起向上做匀加速直线运动,则 ( )
F
A.两物块一起运动的加速度大小为a=
m +m
1 2
B.弹簧的弹力大小为T= m F
2
m +m
1 2
C.若只增大m ,两物块一起向上匀加速运动时,它们的间距变大
2
D.若只增大θ,两物块一起向上匀加速运动时,它们的间距变大
答案 BC
三年模拟
1.★★(人教必修一P B组T 改编)某同学为测量地铁启动过程中的加速度,他把一根细
115 5
绳的下端绑上一支圆珠笔,细绳的上端固定在地铁的竖直扶手上。在地铁某段稳定加速
过程中,细绳偏离了竖直方向,如图所示,拍摄方向跟地铁前进方向垂直。为进一步探究,
若把圆珠笔更换成两个质量不同的小球并用轻绳连接起来,不计空气阻力,则它们的位置
关系可能正确的是 ( )
答案 B
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2.★★(2024届宁波期末)如图所示,四只猴子“水中捞月”,它们将一棵又直又高的
杨树压弯,竖直倒挂在树梢上,从上到下依次为1、2、3、4号猴子。正当4号猴
子打算伸手捞“月亮”时,3号猴子突然两手一滑没抓稳,4号猴子扑通一声掉进
了水里。假设3号猴子手滑前四只猴子都处于静止状态,四只猴子的质量均为m,
重力加速度为g,那么在3号猴子手滑后的一瞬间( )
A.4号猴子的加速度和速度都等于0
B.3号猴子的加速度大小为g,方向竖直向上
5mg
C.2号猴子对3号猴子的作用力大小为
3
8mg
D.1号猴子对2号猴子的作用力大小为
3
答案 D
3.★★(2024全国甲,T 变式)(多选)某实验小组的同学想利用如图甲、乙、丙所示的
15
装置深度探究加速度与合力的关系,图中滑轮光滑,桌面水平且光滑,设放置在水
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平桌面上的物体总质量为m ,竖直方向悬挂的物体总质量为m,加速度用光电门传
0
感器测出(图中未画出),重力加速度为g,则下列说法正确的是 ( )
A.若图甲中仅改变F,则描绘出的a -F图线应该是一条过原点的倾斜直线
1
B.若图甲中F是恒力,图乙中mg=F,则有a =a
1 2
C.若图乙中仅改变m,则描绘出的a -mg图线应该是一条过原点的倾斜直线
2
D.若通过如图丙的方式减小m ,增大m,但保证m与m 之和不变,则描绘出的a -
0 0 3
mg图线应该是一条过原点的倾斜直线
答案 AD
4.★★★(2024届天域全国名校协作体联考)如图所示,甲、乙两个物块叠放在一起,恰
好能随车厢一起向右做匀加速直线运动,甲与竖直厢壁之间的静摩擦力达到最大
值,甲的水平上表面与乙之间的静摩擦力也达到最大值。已知乙的质量为m,最大
静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,甲与厢壁间的动摩擦因数为μ,则 (
)
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A.甲、乙整体的加速度大小为μg
B.乙对甲的作用力大小为 μmg
√1+μ2
1
C.甲、乙之间的动摩擦因数为
μ
D.可以求出甲、乙的质量之比
答案 C
5.★★★(2025届重庆十一中质检)(多选)如图所示,一轻弹簧放在倾角θ=30°且足够长
的光滑斜面上,弹簧下端固定在斜面底端的挡板上,上端与放在斜面上的物块A连
1
接,两质量均为m的小物块A、B叠放在斜面上且保持静止,现用大小为 mg的恒
2
力F平行于斜面向上拉物块B。已知弹簧的劲度系数为k,弹簧始终在弹性限度
内,重力加速度大小为g,下列说法正确的是 ( )
1
A.刚施加恒力的瞬间,物块B的加速度大小为 g
4
1
B.刚施加恒力的瞬间,物块A对物块B的弹力大小为 mg
2
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1
C.物块B与物块A分离的瞬间,弹簧的弹力大小为 mg
2
mg
D.物块B从开始运动到与物块A分离的过程中,其运动的距离为
2k
答案 ACD
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微专题 4 动力学中的传送带模型
1.★★(2024届衢州江山中学校考)一足够长的水平传送带正以加速度a做匀减速运
动,如图所示,将一金属块无初速度地放在传送带上,此时传送带的瞬时速度为v,金
属块和传送带之间的动摩擦因数为μ,且a>μg,金属块不影响传送带的匀减速运
动,最后它们都静止,重力加速度为g。下列说法正确的是 ( )
A.金属块的最大速度可以达到v
B.金属块先加速运动,后接着匀速运动
C.传送带的加速度越大,金属块的加速度也越大
D.传送带的加速度越大,金属块的加速时间越短
答案 D
2.★★(2024安徽,4,4分)倾角为θ的传送带以恒定速率v 顺时针转动。t=0时在传
0
送带底端无初速轻放一小物块,如图所示。t 时刻物块运动到传送带中间某位置,
0
速度达到v 。不计空气阻力,则物块从传送带底端运动到顶端的过程中,加速度
0
a、速度v随时间t变化的关系图线可能正确的是 ( )
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答案 C
3.★★★(2024届浙南名校联盟联考一)渔业作业中,将鱼虾捕捞上来后,通过“鱼虾分
离装置”,实现了机械化分离鱼和虾,大大地降低了人工成本。某科学小组将“鱼
虾分离装置”简化为如图所示模型,分离器出口与传送带有一定的高度差,鱼虾落
在传送带上时有沿着传送带向下的初速度,传送带沿顺时针方向转动。下列说法
正确的是( )
A.虾掉落到传送带上后,一定沿着传送带向下做加速直线运动
B.鱼掉落到传送带上后,马上沿着传送带向上做加速直线运动
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C.虾在传送带上运动时,摩擦力对虾做负功
D.鱼在传送带上运动时,加速度方向沿传送带先向下后向上
答案 C
4.★★★(2021辽宁,13,11分)机场地勤工作人员利用传送带从飞机上卸行李。如图
所示,以恒定速率v =0.6 m/s运行的传送带与水平面间的夹角α=37°,转轴间距
1
L=3.95 m。工作人员沿传送方向以速度v =1.6 m/s从传送带顶端推下一件小包裹
2
(可视为质点)。小包裹与传送带间的动摩擦因数μ=0.8。取重力加速度g=10
m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:
(1)小包裹相对传送带滑动时加速度的大小a;
(2)小包裹通过传送带所需的时间t。
答案 (1)0.4 m/s2 (2)4.5 s
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微专题 5 动力学中的滑块-木板模型
1.★★★(2024届河南新乡师大附中开学考)如图所示,倾角α=30°的足够长光滑斜面
固定在水平面上,斜面上放一长L=1.8 m、质量M=3 kg的薄木板,木板的最右端叠
√3
放一质量m=1 kg的小物块,物块与木板间的动摩擦因数μ= 。对木板施加沿斜
2
面向上的恒力F,使木板沿斜面由静止开始做匀加速直线运动,最大静摩擦力等于
滑动摩擦力,重力加速度g=10 m/s2。则 ( )
A.要使木板沿斜面由静止开始做匀加速直线运动,需恒力F>15 N
B.当恒力F=25 N时,物块会与木板发生相对滑动
C.当恒力F>30 N时,物块会与木板发生相对滑动
D.当恒力F=37.5 N时,物块滑离木板所用的时间为1 s
答案 C
2.★★★(2024届河北保定名校协作体三模)如图所示,质量为M=4 kg的薄木板静置于
足够大的水平地面上,其左端有一质量为m=2 kg的物块,现对物块施加一大小为
12 N、水平向右的恒定拉力F,只要拉力F作用的时间不超过1 s,物块就不会脱离
木板。已知物块与木板间的动摩擦因数为μ =0.4,木板与地面间的动摩擦因数为
1
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μ =0.1,物块可视为质点,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小g=10
2
m/s2。则木板的长度为 ( )
A.0.8 m B.1.0 m C.1.2 m D.1.5 m
答案 B
3.★★★(2024届浙南名校联盟联考)如图所示是小明同学做的一个实验装置,他将一
个质量M=1.5 kg的木板放在光滑的水平地面上,在木板上放着一个质量m=0.5 kg
的物块,物块静止,轻质弹簧右端固定在木板右侧的挡板上,弹簧处于压缩状态,且
弹簧弹力大小为1 N。现沿水平向左的方向对木板施加作用力F,使木板由静止
开始运动,力F由0逐渐增加到8 N的过程中,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力
加速度g=10 m/s2。则以下说法正确的是 ( )
A.物块受到的摩擦力一直减小
B.物块与木板一直保持相对静止
C.F=4 N时,物块受到的摩擦力大小为1 N
D.要使物块与木板之间始终保持相对静止,它们间的动摩擦因数一定要大于等于
0.4
答案 B
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4.★★★(2024黑吉辽,10,6分)(多选)一足够长木板置于水平地面上,二者间的动摩擦
因数为μ,t=0时,木板在水平恒力作用下,由静止开始向右运动。某时刻,一小物块
以与木板等大、反向的速度从右端滑上木板。已知t=0到t=4t 的时间内,木板速
0
度v随时间t变化的图像如图所示,其中g为重力加速度大小。t=4t 时刻,小物块
0
和木板的速度相同。下列说法正确的是 ( )
A.小物块在t=3t 时刻滑上木板
0
B.小物块和木板间的动摩擦因数为2μ
C.小物块与木板的质量比为3∶4
D.t=4t 之后小物块和木板一起做匀速运动
0
答案 ABD
5.★★★(2021全国乙,21,6分)(多选)水平地面上有一质量为m 的长木板,木板的左端
1
上有一质量为m 的物块,如图(a)所示。用水平向右的拉力F作用在物块上,F随
2
时间t的变化关系如图(b)所示,其中F 、F 分别为t 、t 时刻F的大小。木板的加
1 2 1 2
速度a 随时间t的变化关系如图(c)所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为μ ,
1 1
物块与木板间的动摩擦因数为μ 。假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相
2
等,重力加速度大小为g。则 ( )
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A.F =μ m g
1 1 1
B.F =m (m +m )(μ -μ )g
2 2 1 2 2 1
m
1
C.μ >m +m μ
2 1 2 1
m
2
D.在0~t 时间段物块与木板加速度相等
2
答案 BCD
6.★★(2025届宁波宁海中学开学考)某物流公司用如图所示的传送带将货物从高处
传送到低处。传送带与水平地面夹角θ=37°,传送带顺时针转动的速率为v =2
0
m/s。将质量为m=25 kg的物体无初速度地放在传送带的顶端A,物体到达底端B
后能无碰撞地滑上质量为M=50 kg的木板左端。已知木板与地面之间是光滑的,
物体与传送带、木板间的动摩擦因数分别为μ =0.5、μ =0.25,A、B的距离为
1 2
s=8.20 m。重力加速度g=10 m/s2(已知 sin 37°=0.6, cos 37°=0.8)。求:
(1)物体刚开始下滑时的加速度大小;
(2)物体通过传送带所需要的时间;
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(3)要使物体恰好不会从木板上掉下,木板长度L应是多少?
答案 (1)10 m/s2 (2)2.2 s (3)4.8 m
7.★★★(2024新课标,25,14分)如图,一长度l=1.0 m的均匀薄板初始时静止在一光滑
平台上,薄板的右端与平台的边缘O对齐。薄板上的一小物块从薄板的左端以某
l
一初速度向右滑动,当薄板运动的距离Δl= 时,物块从薄板右端水平飞出;当物块
6
落到地面时,薄板中心恰好运动到O点,已知物块与薄板的质量相等,它们之间的
动摩擦因数μ=0.3,重力加速度大小g=10 m/s2。求
(1)物块初速度大小及其在薄板上运动的时间;
(2)平台距地面的高度。
1 5
答案 (1)4 m/s s (2) m
3 9
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实验 4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系
1.(2025浙江1月,14-Ⅰ,6分)“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图1所
示。
(1)如图2是某次实验中得到的纸带的一部分。每5个连续打出的点取一个计数
点,电源频率为50 Hz,打下计数点3时小车速度为 m/s(保留三位有效数
字)。
(2)下列说法正确的是 (多选)。
A.改变小车总质量,需要重新补偿阻力
B.将打点计时器接到输出电压为8 V的交流电源上
C.调节滑轮高度,使牵引小车的细线跟长木板保持平行
D.小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,后释放小车
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(3)改用如图3所示的气垫导轨进行实验。气垫导轨放在水平桌面上并调至水平,
滑块在槽码的牵引下先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过
光电门1、2的遮光时间分别为Δt 、Δt ,测得两个光电门间距为x,用游标卡尺测
1 2
量遮光条宽度d,结果如图4所示,其读数d= mm,则滑块加速度a=
(用题中所给物理量符号表示)。
( d ) 2 ( d ) 2
答案 (1)0.391 (2)CD (3)10.00 −
Δt Δt
2 1
2x
2.(2024江西,11,8分)某小组探究物体加速度与其所受合外力的关系。实验装置如
图(a)所示,水平轨道上安装两个光电门,小车上固定一遮光片,细线一端与小车连
接,另一端跨过定滑轮挂上钩码。
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(1)实验前调节轨道右端滑轮高度,使细线与轨道平行,再适当垫高轨道左端以平衡
小车所受摩擦力。
(2)小车的质量为M =320 g。利用光电门系统测出不同钩码质量m时小车加速度
1
a。钩码所受重力记为F,作出a-F图像,如图(b)中图线甲所示。
(3)由图线甲可知,F较小时,a与F成正比;F较大时,a与F不成正比。为了进一步
探究,将小车的质量增加至M =470 g,重复步骤(2)的测量过程,作出a-F图像,如图
2
(b)中图线乙所示。
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(4)与图线甲相比,图线乙的线性区间 ,非线性区间
。再将小车的质量增加至M =720 g,重复步骤(2)的测量过程,记录钩码所受重力F
3
与小车加速度a,如表所示(表中第9~14组数据未列出)。
序号 1 2 3 4 5
钩码所受重力
0.020 0.040 0.060 0.080 0.100
F/(9.8 N)
小车加速度
0.26 0.55 0.82 1.08 1.36
a/(m·s-2)
序号 6 7 8 9~14 15
钩码所受重力
0.120 0.140 0.160 …… 0.300
F/(9.8 N)
小车加速度
1.67 1.95 2.20 …… 3.92
a/(m·s-2)
(5)请在图(b)中补充描出第6至8三个数据点,并补充完成图线丙。
(6)根据以上实验结果猜想和推断:小车的质量 时,a与F成正
比。结合所学知识对上述推断进行解释: 。
答案 (4)较大 较小 (5)如图所示 (6)远大于钩码的质量 见解析
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解析 (4)由题图(b)可知,与图线甲相比,图线乙的线性区间较大,非线性区间较
小。
(6)对小车和钩码组成的系统应用牛顿第二定律得mg=(M+m)a,实验中将钩码所受
1
重力记为F,则F=(M+m)a,可得a= F,随着钩码质量m的增加,图线的斜率k=
M+m
1 1
将减小,而当m≪M时可认为M+m=M,加速度a= F,即a与F成正比。
M+m M
3.(2022山东,13,6分)在天宫课堂中,我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体
质量的实验。受此启发,某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、
轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验,如图甲所示。主要步骤如
下:
①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上,加速度传感器固定在滑块上;
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②接通气源,放上滑块,调平气垫导轨;
③将弹簧左端连接力传感器,右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O
点,A点到O点的距离为5.00 cm,拉动滑块使其左端处于A点,由静止释放并开始
计时;
④计算机采集获取数据,得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像,部
分图像如图乙所示。
回答以下问题(结果均保留两位有效数字):
(1)弹簧的劲度系数为 N/m。
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(2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据,画出a-F图像如图丙中Ⅰ所示。
由此可得滑块与加速度传感器的总质量为 kg。
(3)该同学在滑块上增加待测物体,重复上述实验步骤,在图丙中画出新的a-F图像
Ⅱ,则待测物体的质量为 kg。
答案 (1)12 (2)0.20 (3)0.13
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