4.6 牛顿运动定律的应用 专题训练-2026-2027学年高一上学期物理教科版必修第一册

**基本信息** 高中物理新授课牛顿运动定律应用专项训练，以“已知受力-已知运动-斜面条件”为逻辑主线，系统覆盖核心应用场景，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |已知受力求运动|4题|多过程匀变速计算|受力分析→牛顿第二定律→运动学公式| |已知运动求受力|4题|含图像分析/范围计算|运动学量→加速度→受力分析（摩擦力/推力）| |无外力光滑斜面|4题|选择（含多选）|重力分力提供加速度，运动对称性| |无外力粗糙斜面|4题|实际情境计算|摩擦力分析→合外力→运动学过程| |有外力光滑斜面|4题|含连接体/力反向问题|外力与重力分力合成→加速度→运动学量|

牛顿运动定律的应用 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、已知受力求运动 1．如图所示，一足够长的斜面倾角，斜面BC与水平面AB平滑连接，一质量的物块（可视为质点）静止于水平面上的M点，M点与B点之间的距离，物块与水平面和斜面间的动摩擦因数均为，现给物块施加一水平向右的恒力，当物块运动至B点时撤去该力，不计空气阻力，物块经过B点时速度大小不变。求：（，，重力加速度） (1)物块在恒力F作用下运动时加速度的大小； (2)物块到达B点时的速度大小； (3)物块过B点后经多长时间在斜面上滑行的距离最远？ 2．如图所示，质量的物体静止在光滑水平地面上，从时起，受到水平力作用，力与时间的关系如图乙所示，取向右为正方向，重力加速度。求： (1)物体在前内运动的加速度大小； (2)物体在前内运动的位移大小； (3)在图丙中绘制出物体在内的图像，并将末的速度值标注在图像上。 3．如图，位于水平地面上的木块质量为，受到大小为、方向与水平方向成角的拉力作用后由静止开始水平向右做匀加速直线运动，若木块与地面之间的动摩擦因数为，求：（，，） (1)求木块对地面的压力； (2)木块的加速度多大？ (3)拉力作用下木块在前内的位移多大？ 4．如图所示的足够长的静止斜面，倾角为，在底部静止放置一质量为的滑块，滑块与斜面之间的动摩擦因数为。现用一大小为的恒力沿着水平向右的方向作用于滑块，使之向上运动，运动时间后撤去F，求 (1)滑块刚开始运动时的加速度； (2)滑块上升的最大位移； (3)滑块到达底部的速度v的大小。 二、已知运动求受力 5．如图甲所示，质量m=2kg的物体置于倾角的固定斜面上，用平行于斜面的推力F1=20N使物体沿斜面匀速向上滑动。已知重力加速度g=10m/s2，，物体与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 (1)求物体与斜面之间的动摩擦因数； (2)若改用图乙所示的水平推力F2作用于物体上，使物体保持静止状态，求F2的取值范围。 6．2028年沈阳将举办第十五届全国冬季运动会，某冰壶项目运动员在一次备战训练中将冰壶以的速度推出，冰壶先做匀减速直线运动一段距离后，其队友开始在冰壶滑行的前方利用冰壶刷持续摩擦冰面，使后一阶段匀减速直线运动的加速度变为前一阶段的一半，冰壶在后一阶段运动的最后内滑行，已知两个阶段冰壶一共滑行，。求： (1)队友在擦冰前，冰壶与冰面间的动摩擦因数； (2)后一阶段冰壶的初速度的大小。 7．如图甲所示，物块的质量，初速度，在一水平向左的恒力作用下从点沿粗糙的水平面向右运动，某时刻后恒力突然反向，整个过程中物块速度的平方随位置坐标变化的图像如图乙所示，。下列说法中正确的是（     ） A．内物块加速度大小为 B．在时刻恒力反向 C．恒力大小为 D．物块与水平面的动摩擦因数为 8．如图所示，有一企鹅在倾角为的倾斜冰面上，先以加速度从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”，时，突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行，最后退滑到出发点，完成一次游戏（企鹅在滑动过程中姿势保持不变）。已知企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数。求： (1)企鹅向上“奔跑”的位移大小； (2)企鹅在冰面向前滑动的加速度大小； (3)企鹅退滑到出发点时的速度大小。（结果可用根式表示） 三、无外力，物体在光滑斜面滑动 9．如图所示，竖直平面内有5根足够长的不同倾角的光滑杆，5个相同的小球套在杆上，从图示位置由静止同时释放，一段时间后小球的连线可能是（     ） A． B． C． D． 10．如图，底面倾角为的光滑棱柱固定在地面上，在两侧面上铺一块质量可忽略且足够长的轻质丝绸，并在外力作用下使质量分别为和的滑块A、B静止在两侧丝绸之上。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，。现同时由静止释放A、B，则关于A、B之后的运动（A、B均未达到棱柱的顶端或底端），下列说法不正确的是（　　） A．若A、B与丝绸间的动摩擦因数均为0.5，A与丝绸相对静止，且A相对斜面下滑 B．若A、B与丝绸间的动摩擦因数均为0.5，B与丝绸相对滑动，且B相对斜面下滑 C．若A、B与丝绸间的动摩擦因数均为0.9，A与丝绸相对静止，且A相对斜面下滑 D．若A、B与丝绸间的动摩擦因数均为0.9，B与丝绸相对滑动，且B相对斜面下滑 11．（多选）如图所示，一足够长的光滑斜面固定在水平地面上，一滑块从斜面底端以一定的初速度沿斜面上滑，一段时间后回到斜面底端。以沿斜面向上为正方向，下列关于滑块的位移x、速度v和加速度a随运动时间t变化的图像中正确的是（　　） A． B． C． D． 12．如图所示，在粗糙的水平地面上有一个质量为、倾角为的斜面体，斜面体上有一个质量为的小滑块，小滑块与斜面体的接触面光滑。在小滑块沿斜面体下滑的过程中，斜面体始终保持静止。重力加速度为。在小滑块下滑过程中，（　　） A．斜面体对滑块的支持力大小为 B．地面对斜面体的支持力大小为 C．地面对斜面体的支持力小于 D．地面对斜面体的摩擦力为零 四、无外力，物体在粗糙斜面滑动 13．如图甲为滑沙运动过程的简化图。斜坡滑道AB长64m，倾角θ=37°，水平滑道BC足够长，斜坡滑道与水平滑道之间是平滑连接的。某游客坐在滑板上从斜坡的A点由静止开始滑下（如图乙所示），滑到斜坡底端B点后再沿水平的滑道滑行一段距离到C点停下。已知游客和滑板的总质量m=60kg，滑板与斜坡滑道及水平滑道间的动摩擦因数均为μ=0.5，空气阻力忽略不计，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求： (1)游客从斜坡上滑下的加速度大小； (2)游客从A点滑动到C点所用的时间； (3)如图丙所示，孩子参与活动时，父亲担心孩子下滑速度太快，在滑板上施加一沿斜坡向上的恒定拉力。已知孩子和滑板总质量m=30kg，他们从A点由静止下滑到坡底B点的时间t=16s。求该名父亲施加的拉力大小F。 14．某幼儿园要在空地上做一个滑梯，近似为一倾斜直平面。根据空地的大小，滑梯的水平跨度L确定为9m。设计时滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知。 求： (1)为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上自由滑下，滑梯最小高度H； (2)若滑梯与水平面的夹角为，该儿童自由下滑的加速度a的大小。 15．如图所示，一足够长的固定斜面与水平面平滑连接，斜面倾角。一质量的物体（视为质点）静止于水平面上的点，点与点之间的距离，物体与水平面、斜面间的动摩擦因数均为0.25，现物体受到一水平向右的恒力作用，运动至点时撤去该力（，，取）。求： (1)物体在水平面上运动的加速度大小和到达点时的速度大小； (2)物体沿斜面向上滑行的最远距离。 16．如图所示，质量m=2kg的物体在恒定的水平推力F作用下，从固定斜面的底端由静止开始沿斜面向上运动，已知斜面的倾角，物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。若已知F=42N，设斜面足够长（g取10m/s2）求∶ (1)求物体向上运动的加速度大小； (2)若物体上行4m后撤去F，则物体沿斜面向上滑行的最大距离？ 五、有外力，物体在光滑斜面滑动 17．工人经常利用木板来装卸货物。工人将长为l=0.9m木板搭在高为h=0.72m的车厢末端，使木板与地面构成一个固定斜面，如图所示。质量m=20kg的货物从该斜面顶端由静止下滑，经过0.6s到达斜面底端。货物可以视为质点，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g=10m/s2。 (1)求货物与木板之间的动摩擦因数； (2)若要将该货物推上货车，求工人沿斜面向上的最小推力； (3)若改用l1=1.2m的木板搭在车厢末端，使用（2）问中的最小推力沿斜面向上推静止在斜面底端的该货物，求货物到达斜面顶端时的速度。（结果可以用根式表示） 18．甲乙两图中，质量的木块放在倾角斜面体上，斜面体的质量，重力加速度 (1)如甲图，若木块与斜面体之间的动摩擦因数，木块和斜面体都保持静止状态，求木块受到斜面体的支持力和摩擦力的大小； (2)如乙图，若所有接触面均光滑，对斜面体施加一个水平向左的力F，使得木块和斜面体保持相对静止，求F的大小。 19．如图所示，倾角为、足够长的光滑斜面上有一质量为的小物体，在沿斜面向上的恒力作用下，由静止从斜面底端沿斜面向上做匀加速直线运动，经过时间，撤去力，物体又经过相同的时间回到斜面底端，在这时间内，下列说法正确的是（　　） A．撤去恒力F前、后的加速度之比为 B．恒力F的大小为 C．从静止开始经过时间物体沿斜面向上运动到最高点 D．物体回到斜面底端时的速度大小为 20．（多选）在某物体从倾角为的固定光滑斜面上由静止下滑的同时，对物体施加一个沿斜面向下的力。若物体运动的加速度大小随力的大小变化的规律如图所示，图中的、均为已知量，则下列说法正确的是（　　） A．物体的质量为 B．物体的质量为 C．当地的重力加速度大小为 D．当地的重力加速度大小为 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《牛顿运动定律的应用》参考答案 题号 7 9 10 11 12 19 20 答案 C C D ABD C C BD 1．(1) (2) (3) 【详解】（1）物块从运动至，根据牛顿第二定律 水平方向，有 竖直方向，有      得 （2）物块从运动至，根据匀变速直线运动速度与位移关系式，有         得      （3）撤去恒力后，物块冲上斜面做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律 沿斜面方向，有 垂直斜面方向，有          得                 当物块的速度减为时，物块在斜面上滑行距离最远，根据匀变速直线运动速度与时间关系式，有 得 【点睛】 2．(1) (2) (3) 【详解】（1）内，物体合外力等于水平力，水平面光滑无摩擦力，根据牛顿第二定律 解得 （2）物体从静止开始做匀加速直线运动，由匀变速位移公式 （3）2s末速度 2~4s内加速度 4s末速度 图像见答案 【点睛】 3．(1) (2) (3) 【详解】（1）竖直方向根据平衡条件有 解得 根据牛顿第三定律可知木块对地面的压力大小为，方向竖直向下。 （2）木块所受滑动摩擦力大小为 根据牛顿第二定律有 解得 （3）拉力作用下木块在前内的位移大小为 4．(1)方向：沿斜面向上 (2) (3) 【详解】（1）如图甲所示 在外力F作用下滑块向上做加速运动，由牛顿第二定律可知 可知加速度大小为，方向：沿斜面向上。 （2）作用时间 后，滑块的速度为 则滑块上升的位移为 如图乙所示 撤去外力后滑块做减速运动，此时摩擦力向下。由牛顿第二定律可知：它的加速度满足 解得。 滑块要继续上冲到速度减为零为止，花费的时间为 则滑块上冲的位移为 总位移为 （3）如图丙所示 因为， 即，所以滑块不可能静止于斜面上，它将开始沿斜面向下加速运动。注意，此过程中摩擦力将沿斜面向上。由牛顿第二定律可知：其加速度满足 解得。 又注意到下滑的总位移为 所以由 可得 5．(1)0.5 (2) 【详解】（1）根据牛顿第二定律，沿斜面方向有 代值可得 （2）当用水平推力F2作用于物体上，使物体保持静止状态时，假设摩擦力沿斜面向下，根据牛顿第二定律 代值解得 假设摩擦力沿斜面向上，根据牛顿第二定律有 解得 联立可得 6．(1) (2) 【详解】（1）设擦冰前冰壶的加速度大小为，擦冰后加速度大小为，由题意得 冰壶最终静止，可将后一阶段最后2s的匀减速直线运动看作逆向初速度为0的匀加速直线运动，由位移公式 代入数据得 解得 因此 擦冰前由牛顿第二定律 得 （2）设第一阶段总位移，第二阶段总位移，总位移 对第一阶段匀减速运动，由运动学公式 可得 对第二阶段匀减速到0的运动，同理得 代入数据可得 解得 【点睛】 7．C 【详解】A．对内的图线进行分析，有运动学公式 解得加速度 初速度为 则这段位移的运动时间 对的图线进行分析，同理可得， 故A错误； B．根据上述分析可知，在时恒力反向。故B错误； CD．根据牛顿第二定律可知开始运动时恒力与摩擦力同向，即 恒力反向后与摩擦力反向，即 联立解得，， 故C正确，D错误。 故选C。 8．(1) (2) (3) 【详解】（1）根据题意可得 解得 （2）企鹅在冰面向前滑动过程，由牛顿第二定律得 解得 （3）根据题意可得时，企鹅速度大小 向前滑动过程，由运动学公式得 从最高点向下滑行时，由牛顿第二定律得 解得 从最高点到出发点的总位移为 由运动学公式 解得 9．C 【详解】对任意倾角的杆，设倾角为，小球沿杆下滑的加速度为，光滑杆上重力沿杆分力提供加速度，可得 根据匀变速直线运动公式，时间内小球沿杆下滑的距离 此时水平位移 整理得 由表达式可知，同一时刻倾角的杆，小球水平距离最大，即在最右侧，角度大于或者小于，水平位移更小，在偏左侧。 故选C。 【点睛】 10．D 【详解】A、B与丝绸间的动摩擦因数均相同，由于A的质量大于B的质量，故A与丝绸间的最大静摩擦力大于B与丝绸间的最大静摩擦力。又因为轻质丝绸质量为0，故所受合力为0，所以A给丝绸施加的静摩擦力等于B的滑动摩擦力。则对A分析可知，无论动摩擦因数为0.5还是0.9，A均相对丝绸静止且沿斜面下滑； 对B分析可知，当动摩擦因数为0.5时，由于 所以B相对丝绸滑动并沿斜面向下运动； 当动摩擦因数为0.9时，由于 所以B相对丝绸滑动并沿斜面向上运动。故说法不正确的是D选项。 故选D。 11．ABD 【详解】CD．由题意可知，滑块先沿斜面向上做匀减速直线运动，速度为零后沿斜面向下做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可知整个运动过程中其加速度不变，方向沿斜面向下，故C错误，D正确； A．根据位移-时间关系 可知位移随时间的关系为开口向下的抛物线且物块向上、向下运动过程具有对称性，故A正确； B．物块向上做匀减速运动，根据速度-时间公式 可知速度随时间的关系为倾斜的直线，且物块向上、向下运动过程具有对称性，故B正确。 故选ABD。 12．C 【详解】A．对小滑块受力分析可得斜面体对滑块的支持力大小为，故A错误； BC．设小滑块的加速度为，根据牛顿第二定律有 的水平分量向左，竖直分量向下，对小滑块和斜面整体受力分析可得， 可得地面对斜面体的支持力小于，故B错误，C正确； D．地面对斜面体的摩擦力为，故D错误。 故选C。 13．(1) (2) (3) 【详解】（1）根据牛顿第二定律得 解得 （2）根据位移公式 解得滑到底端的时间 根据速度与位移的关系式 解得 在水平滑道，根据牛顿第二定律得 解得 则在水平滑道上停止的时间 从A点滑动到C点所用的时间 （3）根据位移公式 解得 根据牛顿第二定律 解得 14．(1) (2) 【详解】（1）设滑梯倾角为，儿童能自由滑下的条件为重力下滑分量不小于最大静摩擦力，即 解得 由几何关系 解得，即滑梯最小高度为3.6m （2）当时，沿斜面方向由牛顿第二定律得 解得 15．(1)， (2) 【详解】（1）物体在水平面上运动时，受到的滑动摩擦力大小为 根据牛顿第二定律有 解得物体在水平面上运动的加速度大小为 根据初速度为零的匀变速直线运动速度与位移的关系公式，有 解得到达点时的速度大小为 （2）物体运动至点撤去力后，沿斜面向上滑行。物体受到的滑动摩擦力大小为 根据牛顿第二定律有 解得物体沿斜面向上滑行的加速度大小为 物体沿斜面向上做匀减速直线运动，根据速度与位移关系公式，有 解得物体沿斜面向上滑行的最远距离为 16．(1)0.5m/s2 (2)0.2m 【详解】（1）物体受重力、支持力和摩擦力，通过受力分析可知物体对斜面的压力为 受到的摩擦力为 由牛顿第二定律，有     可得 （2）加速阶段由运动学公式 解得 减速过程，由牛顿第二定律，有 解得 由运动学公式 解得物体沿斜面向上滑行的最大距离。 17．(1) (2) (3) 【详解】（1）货物从该斜面顶端由静止下滑，有 解得 设斜面倾角为，有 由牛顿第二定律有 解得 （2）最小推力刚好推动货物，合力为零，有 （3）设倾角为，有 加速度为 货物做匀加速直线运动，有 解得 18．(1)， (2) 【详解】（1）木块和斜面体都保持静止状态，对木块受力分析，将物体受力沿斜面方向和垂直于斜面方向正交分解，如图所示： 由平衡条件可得， 代入数据解得， （2）木块和斜面体相对静止一起向左匀加速直线运动，对木块受力分析如图所示： 由平衡条件可得， 对木块和斜面体整体受力分析，根据牛顿第二定律得 代入数据联立解得 19．C 【详解】AB．设有拉力与没拉力时物体的加速度大小分别为、，根据物体在拉力作用下向上运动的位移与撤去拉力后回到出发点的位移大小相等，方向相反，得 得到 即 由牛顿第二定律， 可得，故AB错误； C．从静止开始到达最高点的时间，故C正确； D．物体沿斜面上滑的距离为 下滑过程，根据速度位移关系 解得，故D错误。 故选C。 20．BD 【详解】AB．对物体受力分析，沿斜面方向应用牛顿第二定律可得 整理可得 故图像斜率为 解得物体的质量为，A错误，B正确； CD．纵截距为 解得当地的重力加速度大小为，C错误，D正确。 故选BD。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $