北京高考物理试题分类汇编 相互作用与牛顿运动定律解析版.docx

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北京高考物理试题分类汇编相互作用与牛顿运动定律解析版

二、相互作用与牛顿运动定律

考试要求及考题分布

内容

要求

考题分布

说明

5、形变，弹力，胡克定律

Ⅱ

1、不要求知道静摩擦因数

2、能够运用牛顿运动定律解决包括共点力平衡、超征和失重等问题

6、滑动摩擦力，动摩擦因数

Ⅱ

7、静摩擦力，最大静摩擦力

Ⅰ

2006年第19题，2013年第16题，2020年第11题

8、矢量和标量

Ⅱ

9、力的合成和分解

Ⅱ

2008年第20题，2009年第18题

10、牛顿运动定律及其应用

Ⅱ

2011年第18题，2014年第18题，2014年第19题，2018年第20题

实验：

92、探究弹簧形变与弹力的关系

2008年第21题

93、探究两个互成角度力的合成规律

94、探究加速度与物体受力、物体质量的关系

2020年第15题

19.（2006年北京）木块A、B分别重50N和60N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25，夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm，弹簧的劲度系数为400N/m，系统置于水平地面上静止不动，现用F＝1N的水平拉力作用在木块B上，如图所示，力F作用后

A．木块A所受摩擦力大小是12.5N

B．木块A所受摩擦力大小是11.5N

C．木块B所受摩擦力大小是9N

D．木块B所受摩擦力大小是7N

【答案】C

【解析】根据木块的重力分别为50N和60N及动摩擦因数可以计算出A、B若滑动时的摩擦力分别是fA=μmAg=0.25×50N=12.5N，fB=μmBg=0.25×60N=15N，再由弹簧压缩了2cm可计算出弹力为F=kx=400N/m×0.02m=8N；

对木块A而言，它水平方向上受到向左的8N的弹簧对它的弹力，因为8N<12.N，故木块A没有滑动，它受到的摩擦力是静摩擦力，大小为8N，方向水平向右，选项AB均错误；

对木块B而言，它水平方向上受到向右的弹力的作用，大小为8N，还受到向右的大小为1N的拉力作用，故这二个力的合力是9N，而9N<15N，故木块B仍然静止，它受到的摩擦力也是静摩擦力，根据力平衡的知识可知，木块B受到的摩擦力的大小为9N，方向水平向左，故选项C正确，D错误。

【点拨】该题需要先判断出木块是否滑动，即木块受到的弹力与拉力之和是否大于滑动摩擦力，若大于，则物体就会滑动，其摩擦力按滑动摩擦力来判断，若弹力与拉力之和小于滑动摩擦力，则说明物体仍然是静止的，其摩擦力按受力平衡来判断。

11.（2020年北京）某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。

实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。

水平向左拉木板，传感器记录的

图像如图乙所示。

下列说法正确的是（　　）

A.实验中必须让木板保持匀速运动

B.图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线

C.最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:

7

D.只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数

【答案】C

【解析】为了能研究摩擦力随时间的变化曲线，故物块一直要处于静止状态，则向左的摩擦力一直与向右轻绳的拉力平衡，图乙是向右轻绳的拉力随时间变化曲线，故图乙也可以反映摩擦力随时间变化的曲线，由图可乙知向右轻绳的拉力先增大后减小，最后趋于不变，故物块先受静摩擦力作用后受滑动摩擦力作用，所以不需要让木板保持匀速运动，故AB错误；

由图可知，最大静摩擦力约为10N，滑动摩擦力约为7N，故最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:

7，故C正确；

根据

，

可知，由于不知道物块的重力，故无法求物块与木板间的动摩擦因数，故D错误。

18．（2009年北京）如图所示，将质量为m的滑块放在倾角为θ的固定斜面上。

滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ。

若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，则（）

A．将滑块由静止释放，如果μ>tanθ，滑块将下滑

B．给滑块沿斜面向下的初速度，如果μ

C．用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，如果μ=tanθ，拉力大小应是2mgsinθ

D．用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果μ=tanθ，拉力大小应是mgsinθ

【答案】C

【解析】对静止放在斜面上的物体受力分析，它受重力、支持力和斜面对它的沿斜面向上的摩擦力，如图所示，沿斜面方向和垂直斜面方向建立坐标系后，将重力分解得：

mgsinθ=G1，当物体刚好静止在斜面上时，存在mgsinθ=μmgcosθ，故μ=tanθ，若μ>tanθ，则表示摩擦力大于重力沿斜面方向向下的分力，物体不会下滑，选项A错误；

当μ

用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动时，如果μ=tanθ，则摩擦力向下，故拉力大小F=mgsinθ+μmgcosθ=2mgsinθ，选项C正确；

用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果μ=tanθ，则拉力大小应是0，选项D错误。

16.（2013年北京）倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜

面体上。

下列结论正确的是

A.木块受到的摩擦力大小是mgcosα

B.木块对斜面体的压力大小是mgsinα

C.桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsinαcosα

D.桌面对斜面体的支持力大小是（M+m）g

【答案】D

【解析】对木块受力分析得，木块受重力、支持力和摩擦力的作用，三力是平衡的，所以把重力沿斜面方向和垂直斜面方向分解，得到摩擦力f=mgsinα，选项AC错误；支持力N=mgcosα，再根据力的作用是相互的规律可知，木块对斜面体的压力大小F=N==mgcosα，选项B错误；如果把斜面体与木块看成一个整体，因为它是静止的，所以桌面对斜面体的支持力大小是（M+m）g，选项D正确。

【点睛】当出现多个物体连接到一起时，我们往往会利用“整体法”和“隔离体法”对物体进行受力分析时。

利用“隔离体”法对物体受力分析时，只关注这个物体的受力，其他物体的受力一概不计入，而在利用“整体法”时，不要将内力计算在内。

20.（2008年北京）有一些问题你可能不会求解，但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和判断。

例如从解的物理量单位，解随某些已知量变化的趋势，解在一跸特殊条件下的结果等方面进行分析，并与预期结果、实验结论等进行比较，从而判断解的合理性或正确性。

举例如下：

如图所示。

质量为M、倾角为

的滑块A放于水平地面上。

把质量为m的滑块B放在A的斜面上。

忽略一切摩擦，有人求得B相对地面的加速度a=

，式中g为重力加速度。

对于上述解，某同学首先分析了等号右侧量的单位，没发现问题。

他进一步利用特殊条件对该解做了如下四项分析和判断，所得结论都是“解可能是对的”。

但是，其中有一项是错误的。

请你指出该项。

A.当

=0

时，该解给出a=0，这符合常识，说明该解可能是对的

B.当

＝90

时，该解给出a=g，这符合实验结论，说明该解可能是对的

C.当M≥m时，该解给出a=gsin

，这符合预期的结果，说明该解可能是对的

D.当m≥M时，该解给出a=

，这符合预期的结果，说明该解可能是对的

【答案】D

【解析】当

=0

时，代入上式中，解出a=0，即物体B放在平面上时，加速度为0，这是符合常识的，说明该解可能是对的，选项A正确；

当

＝90

时，代入上式中，解出a=g，即物体B做自由落体运动，这也符合实验结论，说明该解可能是对的，选项B正确；

当M≥m时，m≈0，代入上式中，解出a=gsin

，相当于物体在斜面上滑下，这也符合预期的结果，说明该解可能是对的，选项C正确；

当m≥M时，即M≈0，代入上式中，解出a=

，说明物体B下滑的加速度大于g，这不符合预期的结果，说明该解是错误的，故选项D符合题意。

18.（2011年北京）蹦极是跳跃者将一弹性绳绑在踝关节等处，从十几米高处跳下的一种极限运动，所受绳子的拉力F的大小随时间t的变化情况如图所示，将蹦极过程近似看着竖直方向的运动，重力加速度为g。

据图可知，此人在蹦极过程中的最大加速度约为

A．gB．2gC．3gD．4g

【答案】B

【解析】由图可知，人的重力大小等于最后直线时对应的拉力的大小，故G=mg=0.6F0；再观察图可知，绳子受到的最大拉力F=1.8F0，所以人受到的最大合力F合=F-mg=1.8F0-0.6F0=1.2F0，所以最大的加速度a=

=2g，选项B正确。

18．（2014年北京）应用物理知识分析生

活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入，例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。

对此现象分析正确的是

A．受托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态

B．受托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态

C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度

D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度

【答案】D

【解析】受托物体向上运动时，起初是静止的，所以它会有一段加速向上的过程，这是一个超重的过程；直至将物体抛出时，物体与手脱离，物体受重力的作用，加速度向下，故最终物体脱离时是处于失重状态的，即物体向上运动的过程中，是先超重后失重，选项AB均错误；

在物体离开手的瞬间，物体与手会脱离，物体向上的速度会大于手向上的速度，即手减速的加速度要大于物体的加速度，物体的加速度其实就是重力加速度，即手的加速度大于重力加速度，选项C错误，D正确。

【方法技巧】超重、失重对应的是加速度的方向而不是运动的方向。

19．（2014年北京）伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。

利用如图所示的装置做如下实验：

小球从左侧斜面的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。

斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3，根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是

A.如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置

B.如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态

C.如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变

D.小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小

【答案】A

【解析】从题中小球的三种运动情况可以得到，斜面的阻力越小，小球上升的位置就会越高，如果不受阻力，就会上升到与O点相等的高度，故选项A正确；而其他的选项都不是由该实验直接得到的，需要进一步推理或验证，故选项BCD均错误。

【方法技巧】理解伽利略的研究方法，物体的运动与力的

关系。

20．（2018年北京）根据高中所学知识可知，做自由落体运动的小球，将落在正下方位置。

但实际上，赤道上方200m处无初速下落的小球将落在正下方位置偏东约6cm处，这一现象可解释为，除重力外，由于地球自转，下落过程小球还受到一个水平向东的“力”，该“力”与竖直方向的速度大小成正比，现将小球从赤道地面竖直上抛，考虑对称性，上升过程该“力”水平向西，则小球

A．到最高点时，水平方向的加速度和速度均为零

B．到最高点时，水平方向的加速度和速度均不为零

C．落地点在抛出点东侧

D．落地点在抛出点西侧

【答案】D

【解析】根据题意可知，小球下落时相当于受到一个水平向东的力，那么反过来，上抛时相当于受到一个水平向西的力，该力也与竖直方向的速度大小成正比，所以当小球运动到最高点时，竖直方向的速度为0，故该力为0，水平方向的加速度是0，但是水平方向的速度不是0，因为上抛过程一直受到向西的力，小球已经有了向西的速度，到最高点时，水平方向向西的速度应该是最大的，选项AB错误；

小球再向下运动时，它又会在水平方向上受到一个向东的作用力，但是这时物体已经有了向西的速度，所以当小球受到向东的作用力时，小球会向西做减速运动，根据对称性，小球会一直向西运动直到落到地面上，故落地点在抛出点西侧，选项D正确，C错误。

【类比】该题与放在水平桌面上的物体受到向西的变力而从静止开始运动类似，物体会向西做加速度减小的加速运动，物体的运动方向是向西的，当物体再受到向东的变力时，它的加速度方向可以立即变为向东，但是物体由于运动方向是向西的，故它仍会向西做减速运动，根据对称性，所以物体总的位移是向西的。

21、（2008年北京）

（2）某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k。

做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。

当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0，弹簧下端挂一个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1；弹簧下端挂两个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2；……；挂七个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L7。

①下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是和．

测量记录表：

代表符号

L0

L1

L2

L3

L4

L5

L6

L7

刻度数值/cm

1．70

3．40

5．10

8．60

10．3

12．1

②实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中。

③为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：

d1=L4-L0=6.90cm，d2=L5-L1=6.90cm，d3=L6-L2=6.90cm；

请你给出第四个差值：

d4=＝cm。

④根据以上差值，可以求出每增加50g砝码的弹簧平均伸长量ΔL。

ΔL用d1、d2、d3、d4表示的式子为：

ΔL＝，代入数据解得ΔL＝cm。

⑤计算弹簧的劲度系数k＝N/m。

（g取9．8m/s2）

【答案】

（2）①L5；L6；②6.85（6.84-6.86）；14.05（14.04-14.06）；③L7－L3；7.20（7.18-7.22）；④

；1.75cm；⑤28.6N/m。

【解析】

（2）①所谓数值记录错误通过观察发现有四个值以“cm”为单位时，小数点后有两位数字，但是L5和L6的小数点后只有一位数字，故后面这两组数据少一位估计数字，所以是错误的；

②读取L3的数值时，发现准确部分是6.8cm，估计值部分是0.05cm，所以L3=6.85cm；同理可以得出L7=14.05cm；

③从给出的样例来看，差值在d3的基础上，对于L各加1即可，即d4=L7-L3=14.05cm-6.85cm=7.20cm；

④由于d1=L4-L0=6.90cm之间差了四个每增加50g砝码的弹簧平均伸长量ΔL，即ΔL1=

，同理可得ΔL2=

，ΔL3=

，ΔL4=

；故ΔL＝

=

；代入计算得出ΔL＝

=1.75cm；

⑤根据胡克定律得，弹簧的劲度系数k＝

.

15.（2020年北京）在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究：

（1）为猜想加速度与质量的关系，可利用图1所示装置进行对比实验。

两小车放在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止。

抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。

对比两小车的位移，可知加速度与质量大致成反比。

关于实验条件，下列正确的是：

________（选填选项前的字母）。

A.小车质量相同，钩码质量不同

B.小车质量不同，钩码质量相同

C.小车质量不同，钩码质量不同

（2）某同学为了定量验证

（1）中得到的初步关系，设计实验并得到小车加速度a与质量M的7组实验数据，如下表所示。

在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点，请将余下的一组数据描在坐标纸上，并作出

图像______。

次数

1

2

3

4

5

6

7

a/（ms-2）

0.62

0.56

0.48

0.40

0.32

0.24

0.15

M/kg

0.25

029

0.33

0.40

0.50

0.71

1.00

（3）在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。

请在图3中画出小车受力的示意图。

为了简化“力”的测量，下列说法正确的是：

__________（选填选项前的字母）。

A．使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力

B．若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力

C．无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都等于绳的拉力

D．让小车的运动趋近于匀速运动，砂和桶的重力才近似等于绳的拉力

【答案】

（1）.B；

（2）.图像如图所示；（3）.小车的受力如图所示；AD。

【解析】

（1）为了探究加速度与质量的关系，必须控制小车所受拉力相同，而让小车的质量不同，所以钩码质量相同，故选项B正确。

（2）图上缺第4组数据，描点连线后如图所示，数据描点和

图像如图所示；

（3）小车受重力与支持力，拉力与摩擦力的作用，示意图如图所示；

A．使小车沿倾角合适的斜面运动，小车所受重力沿斜面的分力刚好等于小车所受的摩擦力，则小车受力可等效为只受绳的拉力，故A正确；

B．若斜面倾角过大，重力沿斜面的分力大于摩擦力，小车所受合力将大于绳的拉力，不利于简化“力”的测量，故B错误；

C．由牛顿第二定律可知，无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都大于绳的拉力，故C错误；

D．当小车的运动趋近于匀速运动时，砂和桶可近似看成受力平衡，则砂和桶的重力才近似等于绳的拉力，故D正确。