2018高三物理二模 牛顿运动定律专题汇编

上海市各区县2018届高三物理试题牛顿运动定律专题分类精编
一、选择题
1.（2018 虹口 9）人在平地上静止站立时，受到的支持力等于人的重力。

做原地纵跳时，在快速下蹲后立即蹬伸的过程中，人受到的地面支持力会发生变化（如图，G 为重力，F 为支持力）。

下列曲线能
正确反映从下蹲开始到离地过程中地面支持力变化的是 （ ）
2. (2018 静安 二模 1)下列每组单位都属于国际单位制的基本单位的是 （ ）
（A ）V 、kg 、mol （B ）m 、s 、J （C ）kg 、A 、K （D ）m 、N 、C
二、填空题
1. (2018 黄浦 二模 13)牛顿第一定律指出：一切物体都有________，而这种性质的大小可
以用________来量度。

2. (2018 浦东 二模 14)一质量m =2.0kg 的物体，在F =10N 的水平外力作用下沿粗糙水平
面运动，运动过程中物体的位置坐标x 与时间t 的关系为x =0.5t 2（m ），则物体在t =2s 时速度大小为________m/s ；物体受到的摩擦力大小f =_________N 。

3. (2018 徐汇 二模 13)一质量为0.5kg 的小球从0.8m 高处自由下落到地面，反弹后上升的最高高度为0.45m ，已知球与地面接触的时间为0.1s ，空气阻力不计。

则在与地面接触过程中，球的平均加速度大小为_________m/s 2
，平均加速度方向_________，损失的机械能为________J 。

（g 取10m/s 2
）
0 （C ） （D ） F t F t 0 （A ） F
t
（B ） 0 F t 静立 腾空 静立 腾空 腾空 腾空 G G
G G
三、综合题
1. (2018宝山 二模 19)如图所示，长s =4m 的粗糙水平面AB 与足够高的光滑曲面BC 平滑
连接，一质量m =2kg 的小物块静止于A 点，对小物块施加与水平方向成α=53°，大小为11N 的恒力F ，当小物块到达曲面底端B 点时迅速撤去F ，小物块与水平面间的动摩擦因数为0.5。

（1）求小物块在水平面AB 上运动时的加速度a ； （2）求小物块在曲面BC 上能到达的最大高度h ；
（3）试通过计算说明小物块能否回到A 点？
（sin53°=0.8， cos53°=0.6，g =10m/s 2）
2. (2018崇明 二模 19)如图，物体在光滑曲面上a 点，从静止开始自由滑下，进入粗糙水
平面bc ，再沿粗糙斜面上滑，到达斜面的d 点时速度为零。

已知斜面的倾角37θ=︒，物体与斜面和水平面间的滑动摩擦系数均为0.2μ=，且bc cd =，0.48h =m ，设物体在b 点和c 点均无速度损失．
（sin370.6︒=，cos370.8︒=，10g =m/s 2） 求：（1）物体到达b 点是的速度b v ； （2）作出物体沿斜面上滑时受力示意图，
并求出加速度a 2； （3）bc 的长度为多少？
F α A B C h s h
d
θ
a
3. (2018奉贤 二模 19)如图，地面上固定一粗糙斜面AB 。

质量为m 的滑块以v 0的初速度从斜面底端沿着斜面上滑，斜面倾角为θ=37°，长s =5m ，滑块与斜面的滑动摩擦因数为μ=0.5，求：（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g 取10m/s 2）
（1）滑块沿斜面上滑时的加速度；
（2）若v 0=5m/s ，求滑块沿斜面上滑的最大距离； （3）若v 0=11m/s ，求滑块着地速度大小。

4. (2018虹口 二模 19)如图，固定的粗糙直杆ABC 与水平地面成θ=37°角，其中AB 长度S 1=2m ，是BC 长度的2倍。

质量m =1kg 的小环套在直杆上，在与直杆成θ角的恒力F 作用下，环与直杆的下表面发生挤压形变，环与杆之间的μ=0.5。

环从杆的底端由静止开始运动，当小环到达B 时撤去F ，恰能运动到C （不计空气阻力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g 取10m/s 2）。

（1）求小环在BC 段运动的加速度a 及B 点的速度大小v B ； （2）作出AB 段运动时小环的受力图，并求出F 的大小；
（3）若在杆上不同位置撤去外力F 地面为零势能面）
A
θ
v 0
B
θ
A B F θ
C
5. (2018嘉定 二模 19)如图所示，光滑杆弯曲成相互垂直的两段后固定于竖直平面内，已知L AB =4m ，o 37=∠α。

一个质量为m 的小环套在杆上，以v 0=8m/s 的初速度从A 点沿杆上滑。

不计小环经过B 点时的能量损失，g 取10m/s 2。

则：
（1）小环在AB 段运动的加速度a 大小和方向怎样？ （2）小环运动到B 点时的速度v B 为多少？
（3）若杆不光滑，且各部分粗糙程度相同，要使小环能够到达C 点，小环和杆之间的动摩擦因数μ应小于多少？
6. (2018金山 二模 19)在竖直平面内，将光滑金属杆OP 弯成如图所示形状，PQ 为一根与水平方向夹角为37°的粗糙直杆，两根杆平滑连接。

小环套在金属杆上，并从x ＝0处以v 0＝5m/s 的初速度沿杆运动。

已知直杆足够长且小环与直杆间的动摩擦因数为μ＝0.5。

g 取10m/s 2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。

求： （1）小环运动到P 点时的速度大小v ； （2）小环在直杆上运动时的加速度大小a ；
（3）以y ＝0处为零势能面，求小环在直杆上运动时，动能和重力势能相等的位置（只需求出y 轴坐标）。

A
B
C
ɑ
v
y/m
x/m O P
Q
37°
1
7. (2018静安二模 19)如图，一带正电小球质量m
＝0.1kg，置于光滑绝缘水平面上的A点，空间存在
着斜向上与水平成370的匀强电场。

该小球从静止
开始沿水平面做匀加速直线运动，当运动到B点时，
测得其速度v B＝4m/s，此时小球的位移S＝4m。

重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

求：
（1）小球沿水平面运动的加速度大小；
（2）小球对地面的压力大小；
（3）小球从A点运动到B点，电势能的变化量。

8. (2018闵行二模 18)如图（a）为“用DIS
研究物体的加速度与质量的关系”实验装置。

（1）实验中应保持轨道___________且摩擦力
足够小；为了研究小车的加速度与质量的关系，
应保持_______________不变。

（2）若测得小车和发射器的总质量为0.3千克，则跨过滑轮的细绳下悬挂的钩码质量最适
合用（）
（A）20克（B）50克（C）100克（D）200克
（3）某同学用正确的实验方法测得实验数据，作出a-m图线
如图（b）。

他观察到a-m图线为曲线，于是得出物体的加速度
与质量成反比。

你认为他的做法正确吗？如果认为正确，请说
明理由。

如果认为不正确，请给出正确的处理方法。

图（b）
9. (2018闵行二模 19)如图，直杆水平固定，质量m＝0.1kg的小圆环套在杆上A点，在竖直平面内对环施加一个与杆夹角θ＝53°的斜向上恒力F，使小圆环由静止开始沿杆向右运动，并在经过B点时撤掉此拉力F，小圆环最终停在C点。

已知小圆环与直杆间动摩擦因数μ＝0.8，AB与BC的距离之比S1：S2=8:5。

（g取10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）求：（1）BC段小圆环的加速度a 2的大小；
（2）AB段小圆环的加速度a1的大小；
（3）拉力F的大小。

10.(2018浦东二模 19)如图所示，ABC为金属杆做成的轨道，固定在竖直平面内。

轨道的
AB段水平粗糙，BC段光滑，由半径为R的两段1
4
圆弧平滑连接而成。

一质量0.2
m=kg
的小环套在杆上，在F＝1.8N的恒定水平拉力作用下，从A点由静止开始运动，经时间t=0.4s到达B点，然后撤去拉力F，小环沿轨道上滑，到达C处恰好掉落做自由落体运动。

小环与水平直杆间动摩擦因数0.4
μ=，重力加速度g取10m/s2。

求：
（1）小环到达B点时的速度大小；
（2）圆弧的半径R；
（3）小环从C处下落到与AB等高处所用的时间。

· B F A C
θ
11. (2018青浦 二模 19)如图所示，质量m =4kg 的小物块从倾角θ=37°的光滑斜面上的A 点由静止开始下滑，经过B 点后进入粗糙水平面，已知AB 长度为3m ，斜面末端B 处与粗糙水平面平滑连接。

（g =10m/s 2，sin37°=0.6，cos37°=0.8 ）试求： （1）小物块滑到B 点时的速度大小。

（2）若小物块从A 点开始运动到C 点停下，一共经历时间t =2.5s ，求BC 的距离。

（3）上问中，小物块与水平面的动摩擦因数μ多大？
12. (2018松江 二模 19)如图，粗糙直轨道AB 与水平方向的夹角θ＝37°；曲线轨道BC 光
滑且足够长，它们在B 处光滑连接。

一质量m ＝0.2kg 的小环静止在A 点，在平行于AB 向上的恒定拉力F 的作用下，经过t ＝0.8s 运动到B 点，立即撤去拉力F ，小环沿BC 轨
道上升的最大高度h =0.8m 。

已知小环与AB 间动摩擦因数μ＝0.75。

（g 取10m/s 2，
sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）求：
（1）小环上升到B 点时的速度大小； （2）拉力F 的大小；
（3）简要分析说明小环从最高点返回A 点过程的运动情况。

A
C
D
37°
13.(2018长宁二模 19)如图所示，光滑杆弯曲成相互垂直的两段后固定于竖直平面内，A和C两点在同一水平线上，AB=4m，BC=3m．一个质量m的小环套在杆上，以初速度v0=10m/s从A点沿杆上滑．不计小环经过B点时的能量损失，g取10m/s2．则：（1）小环在AB段运动的加速度为多少？
（2）小环运动到B点时的速度为多少？
（3）若杆不光滑，各部分粗糙程度均相同．要
使小环能够到达C点，小环和杆之间的动摩擦因数μ应小于多少？A
B
C
答案： 一、选择题
1.A ；
2.C
二、填空题
1. 惯性，质量
2. 2，8
3. 70，竖直向上；1.75
三、综合题
1. 解：
（1）（5分）
小物块在水平面上运动时的受力图如下图所示（1分）， 由牛顿第二定律，得
1cos F f ma α-=（1分）
sin F N mg α+=（1分）
又有f N μ=（1分） 由上面三式，推得
1cos (sin )
F mg F a m
αμα--=
21110.60.5(210110.8)0.5/2a m s ⨯-⨯-⨯==（1分）
（2）（4分）
对于A 到B 的运动过程，有
212B v a s =（1分）
1220.542/B v a s m s ==⨯⨯=（1分）
对于B 到C 的运动过程，小物块的机械能守恒
2
12
B mv mgh =（1分） 2220.22210
B v h m g ===⨯（1分）
（3）（5分）
小物块从B 向A 运动的过程中，有 2f ma =（1分），f N μ=，N mg =
F α A B
C
h
s
mg
N f
推得2mg ma μ=，2
20.5105/a g m s μ==⨯=（1分）
设小物块滑行的位移为s '，则有
22B
v as '=，22
220.4225
B v s m a '===⨯（1分）， 因为s s '<（1分）， 所以小物块不能返回到A 点（1分）。

2. 解：（13分）
（1）a →b 由于是光滑曲面，物体下滑过程中只有重力做功，根据机械能守恒定律可得： （文字说明） （1分）
mgh =1
2
mv b 2 （1分）
v b =2gh =2⨯10⨯0.48 m/s =9.6 m/s ≈3.1m/s （1分） （2）受力如图所示，（2分）
对物体在c →d 受力分析，根据牛顿第二定律，（1分）
mg sin θ+μmg cos θ=ma 2 （1分）
a 2=g （sin θ+μcos θ）=10⨯（0.6+0.2⨯0.8）m/s 2 =7.6 m/s 2 （1分） （3）对物体在
b →
c 受力分析，根据牛顿第二定律， （1分）
μmg =ma 1
a 1 =μg =0.2⨯10 m/s 2 =2m/s 2 （1分）
设bc=cd=s ，物体到达c 点的速度为v c ，对物体在b →c 和c →d 分别应用运动学公
式，
v c 2- v b 2=2a 1s ① （1分） 0- v c 2=2a 2s ② （1分） 由①、②式可得：
s =v b 22（a 1+ a 2）=9.62⨯（2+ 7.6）m=0.5m （1分）
3. （1）（4分）
由牛顿第二定律，sin cos mg mg ma θμθ+= -------（1分）
代入数据，可得：
2
sin cos 10/a g g m s θμθ=+= -----（2分）
方向：沿斜面向下-------（1分）
mg
N
f
A
θ v 0 B
mg f
N
（备注：总分4分，如答案错误，但有受力分析图，则给1分）
（2）（4分）由2
20
2t v v as -= ，得22
05 1.252210
v s m m a =
==⨯ -------（4分） （备注：总分4分，公式2分，结论2分）
（3）（6分）由22
02t v v as -=，
得/B v s ===
--------------（2分）
由此可得，滑块将飞离斜面落到地面。

------------------------（1分） （备注：若用位移与斜面长度比较判断可以得分）
以地面为零势能面，根据机械能守恒定律得：
22
1122
B B t mgh mv mv += ------------------------（1分）
9/t v m s ===------------------------（2分）
4. （1）受力图 ------1分 略
------1分
------1分
------1分
（2）受力图 ------ 1分 ------2分
------1分 （3）到C 点速度为零，落地动能最小；全程F 作用，到C 点时速度最大，落地动能最大。

--1分 ------ 1分
------ 2分
2=sin cos sin cos 10//B F ma
mg mg ma a g g m s v s
θμθθμθ∑+==+====12
1=cos sin (sin cos )/5/14B F ma F mg F mg ma v s a m s F N
θθμθθ∑---======()2
min 22max 12max max 110(21)sin 182=182=253=30(/)1
152
151833k kc k kc c mgh mv J E J
c V a s m s E mV J E mgh E J θ==⨯+⨯==⨯⨯=
==+=+=总从点自由下落，落地最小动能在点有最大速度：落地最大动能：
5. （1）小环在AB 段运动过程中，
受力分析如图（略）……1分
根据牛顿第二定律：ma mg =αsin ……1分 代入数据得：a =6m/s 2 ……1分 （方向沿斜面向下）……1分
（2）根据运动学公式，有AB 202)(2L a v v B
-=-……2分
整理并代入相关数据得：m/s 4462822AB 2
0B =⨯⨯-=-=aL v v ……2分
（另解：根据机械能守恒定律，有o
AB 22037sin 2121mgL mv mv B +=
整理得：m/s 4166.04102-837sin 22o AB 2
0==⨯⨯⨯=-=gL v v B ）
（3）在BC 段，考虑到mg sin53o ＞μmg cos53o ，小环一定向下做匀加速直线运动．故要使小环能够运动到C 点，只要小环能够运动到B 点即可．……2分
设小环到B 点时速度为零，根据运动学公式有：AB '20220L a v =-……1分
解得：a’=-8m/s 2……1分
根据牛顿定律有：'o o 37cos 37sin ma mg mg =+μ……1分 将a’=8m/s 2代入上式，解得，μ=0.25
要使小环能够到达C 点，小环和杆之间的动摩擦因数应小于0.25．……1分
6. （1）小环在OP 杆上运动时，受重力和弹力作用，且只有重力做功。

（2分） 小环机械能守恒，设y ＝0处为零势能面（1分），则 12m v 02＝1
2m v 2＋mgy （1分） 代入数据，得v ＝5m/s （1分） （2）小环在直杆上的受力如图所示（2分），
由牛顿定律 mg sin37°－f ＝ma （1分） N ＝mg cos37° （1分）
且 f ＝μN （1分）
代入数据，可得a ＝2m/s 2 （1分）
N
f
θ
（3）设小环在y ´处，E k ＝E p ，即1
2m v ´2＝mgy ´ （1分）
由匀加速运动公式，v ´2－v 2＝2aS （1分） 其中S ＝y －y ´
sin37° （1分）
代入数据，可得y ´＝7
16m （1分）
7.（1）22
224m /s =2m /s 224
B v a S ==⨯（4分）； （2）对小球进行受力分析：（2分）；
00
cos37sin 37F ma F N mg
⋅=⋅+=电电，
得：=0.25N F 电，0.85N N =（4分）；
（3）0cos370.2540.8J=0.8J
p E F S ∆=-⋅⋅=-⨯⨯-电（5分）。

8.
（1）水平 （1分）
小车所受拉力 （或钩码个数） （1分） （2）A （3分） （3）某同学做法不正确。

（1分） 正确的处理方法是计算质量的倒数，然后作出a —
m
1
图线，如所得图线为过原点的直线，则a 与m 成反比。

否则则a 与m 不成反比。

（或正确的做法是检验这条曲线是否为反比例曲线，如每组数据的a ×m 的值都在误差范围内相等，则a 与m 成反比。

否则则a 与m 不成反比。

） （4分） 9．
（1）在BC 段，小圆环受重力、弹力、摩擦力。

小圆环受力分析如图所示 （1分） F 合=f=µN=µmg
g m
F a μ==
合2=0.8×10m/s 2=8 m/s 2 （3分）
（2）AB 段匀加速运动，由公式可知：112
2s a v B = （1分）
BC 段匀减速运动，由公式可知：222
2s a v B = （1分）
5
821=s s 得：222121m/s 5m/s 88
5
=⨯==
a s s a （2分） （3）当Fsinθ<mg,小圆环在AB 段运动的受力分析如图
由牛顿定律可知：1
1111
11sin cos N f mg F N ma f F μθθ==+=-
代入数据得：N 05.11≈F （3分 图1分、公式1分、结果1分） 当Fsinθ>mg,小圆环AB 段运动的受力分析如图
由牛顿定律可知： 221cos F f ma θ-= 2
2222
22sin cos N f N mg F ma f F μθθ=+==- 代入数据得：7.5N 2=F （3分图1分、公式1分、结果1分）
10.（1）在A 点小环受重力G 、支持力N 、外力F 和摩擦力f 。

分析如图（1分） 小环在AB 段受恒力作用，做匀加速运动 F f ma -= （1分） f N mg μμ== （1分）
解得22
1.80.8m/s 5m/s 0.2
F mg a m μ--===
（2分） 则v B =at =5×0.4 m/s =2.0m/s （1分）
(2) 因BC 轨道光滑，小环在BC 段运动时只有重力做功，机械能守恒（1分） 小环恰好能通过C 点，则在C 点速度为零。

（1分） B 21
22mv mg R
=⨯
（2分） 解得222.0
m 0.1m 4410
B v R g ===⨯
（1分）
(3) 由于小环做自由落体运动，有
21
22
h R gt ==
（2分） 解得 440.1=0.2s 10
R t s g ⨯== （2分） N F
G
11. （1）根据机械能守恒得：22
137sin B AB mv mgs =
︒ （2分） s m s m gs v AB B /6/6.0310237sin 2=⨯⨯⨯=
︒=（2分）
（2）物块在斜面上，受力如图所示， （1分）
由牛顿第二定律，F 合=ma ， F 合= mgin θ （1分） 物块在斜面上的加速度为：a 1=gsin θ=6m/s 2， （1分）
在斜面上有：2
12
1t a s AB =
， 代入数据解得：t 1=1s （1分） 物块在BC 段的运动时间为：t 2=t -t 1=1.5s BC 段的位移为：m m t v s B BC 5.45.162
1
212=⨯⨯==
（2分） （3）在水平面上，受力如图所示， （1分）
有：2222m/s 4m/s 5
.16
===
t v a B （1分） 根据牛顿第二定律有：F 合=ma ，F 合=f =μmg （1分）
a 2=μg 代入数据解得：μ=0.4 （1分）
12.（1）因BC 轨道光滑，小环在BC 上运动时只有重力做功，机械能守恒，即小环在B 处与最高处的机械能相等，且在最高处时速度为零 （2分） 以B 点为零势能点，根据机械能守恒定律：
1/2mv B 2 =mgh 代入数据得小环在B 点速度 v B ＝4m/s （2分） （2）小环在AB 段受到恒力作用，做初速度为零的匀加速直线运动
所以有 v B ＝at 代入数据得a =5m/s 2 （2分） 小环受力如图 （1分）
根据小环受力，由牛顿第二定律 F 合=ma 即F —mg sin θ—f=ma 其中 f=μN=μmg cosθ
可得F=mg sin θ+μmg cosθ+ma 代入数据得 F =3.4N （2分）
（1） 小环从最高点返回B 点过程中，只有重力做功，机械能守恒 ，小环做加速运动，
回到B 点时速度大小为4m/s 。

小环由B 向A 运动过程中，根据小环受力有F 合=mg sinθ—μmg cosθ =0 小环在BA 段以4m/s 平行BA 向下匀速直线运动 （3分）
G
N G
N
f m
g N
F
μN θ
13. （1）小环在AB 段运动过程中，受力分析如图（略）……1分
根据牛顿第二定律：ma mg =αsin ……1分 代入数据得：a =6m/s 2 ……1分 加速度方向沿AB 杆向下……1分
（2）根据运动学公式，有AB a v v B
)(2202-=-……2分
整理并代入相关数据得：m/s 2.752==B v ……2分
（4）在BC 段，考虑到mgsin53o ＞μmg cos53o ，小环一定向下做匀加速直线运动．故要使小环能够运动到C 点，只要小环能够运动到B 点即可．……2分
设小环到B 点时速度为零，根据运动学公式有：AB '2
A 220L a v =-……1分
解得：a’=-12.5m/s 2……1分
根据牛顿定律有：'o 37cos 37sin ma mg mg o =+μ……1分 将a’=12.5m/s 2代入上式，解得，μ=0.8125
要使小环能够到达C 点，小环和杆之间的动摩擦因数应小于0.8125．……1分。