内容正文:
第三章 牛顿运动定律
课时冲关8 牛顿第一定律、牛顿第三定律
[基础对点练]
1. (惯性的理解) 太焦高铁第十条隧道已贯通,从太原到郑州2小时可达.高铁在长直的水平轨道上匀速行驶,某乘客正上方一行李包不慎掉下,正好落到乘客身上,这是因为( )
A.行李包下落时,车厢内空气给它一向前的力,带着它随同火车一起向前运动
B.行李包下落瞬间,行李架给它一向前的力,推动它随同火车一起向前运动
C.行李包下落时,车在继续向前运动,所以落点必定偏后一些,只是由于时间很短,偏后距离很小,不明显而已
D.行李包下落时,在水平方向上始终具有和车相同的速度
解析:D [下落前,行李包随火车一起做匀速直线运动,下落后,由于惯性,行李包在水平方向上继续做匀速直线运动,具有和车相同的水平速度,选项D正确.]
2.(惯性的决定因素)对一些生活中的现象,某同学试图从惯性角度加以分析.其中正确的是( )
A.“强弩之末,势不能穿鲁缟”,是因为强弩的惯性减小了
B.汽车超速行驶易引发交通事故,是因为速度大的汽车惯性大
C.车辆转弯时适当减速,是为了减小车辆的惯性,使行驶更安全
D.货运列车在车站加挂车厢,这会增大它的惯性
解析:D [质量是物体惯性大小的唯一量度,只要物体质量不变,无论它的速度如何改变,物体的惯性都不变,只有质量变化,惯性才变,因此D正确.]
3.(惯性的实际应用) 本组照片记录了一名骑车人因自行车前轮突然陷入一较深的水坑而倒地的过程.下列各选项是从物理的角度去解释此情境的,其中正确的是( )
A.这是因为水坑里的水对自行车前轮的阻力太大,而使人和车一起倒地的
B.骑车人与自行车原来处于运动状态,车前轮陷入水坑后前轮立刻静止,但人与车的后半部分由于惯性仍保持原来的运动状态,因此人和车摔倒
C.因为自行车的前轮陷入水坑后,自行车还能加速运动,所以人和车一起倒地
D.因为自行车的前轮陷入水坑后,自行车的惯性立即消失,而人由于惯性将保持原有的运动状态,故人向原来的运动方向倒下了
答案:B
4.(牛顿第三定律的理解)(多选) 图甲为传感器显示变速运动中两物体的作用力与反作用力的实验装置,图乙为两个钩子的受力情况,横坐标是时间,纵坐标是力的大小.则从图乙可以获得的信息有( )
A.任何时刻作用力与反作用力大小相等,方向相反
B.任何时刻作用力与反作力大小相等,方向相同
C.作用力与反作用力同时产生但不同时消失
D.作用力与反作用力同时产生,同时消失
解析:AD [从题图乙可发现两钩子的拉力总是大小相等,方向相反,同时产生,同时变化,同时消失.故A、D正确.]
5.(作用力和反作用力与一对平衡力的区别)如图所示,人站立在体重计上,下列说法正确的是( )
A.人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力
B.人所受的重力和人对体重计的压力是一对作用力和反作用力
C.人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对平衡力
D.人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用力和反作用力
解析:D [人对体重计的压力作用在体重计上,体重计反过来对人提供支持力,这是作用力和反作用力的关系;人所受的重力作用在人身上,人对体重计的压力作用在体重计上,且二者的产生没有相互性.人所受的重力和人对体重计的压力方向相同,既不是相互作用力,也不是平衡力,故A、B错误;人对体重计的压力和体重计对人的支持力是人与体重计间的相互作用力,故C错误,D正确.]
6.(牛顿第三定律的应用)(多选)如图所示,一只小甲虫沿着倾斜的树枝向上匀速爬行,则( )
A.甲虫速度越大所受摩擦力越大
B.树枝对甲虫的摩擦力方向沿树枝向下
C.树枝对甲虫的作用力与甲虫所受的重力是一对平衡力
D.甲虫匀速向下爬行与匀速向上爬行所受摩擦力方向相同
解析:CD [设倾角为θ,根据平衡条件可知甲虫所受的摩擦力f=mgsinθ,方向沿树枝向上,匀速运动过程中,θ不变,则摩擦力不变.故A、B错误.匀速运动,受力平衡,树枝对甲虫的作用力与甲虫所受的重力是一对平衡力,故C正确;甲虫匀速向下爬行与匀速向上爬行所受摩擦力方向相同,均为沿树枝向上,故D正确.]
7. (牛顿第一定律的应用)如图所示,滑板运动员沿水平地面向前滑行,在横杆前相对于滑板竖直向上起跳,人与滑板分离,分别从横杆的上、下通过,忽略人和滑板在运动中受到的阻力.则运动员( )
A.起跳时脚对滑板的作用力斜向后
B.在空中水平方向先加速后减速
C.越过杆后落在滑板的后方
D.越过杆后仍落在滑板上起跳的位置
解析:D [相对滑板竖直向上起跳时,脚对滑板的作用力竖直向下,选项A错误;分离后,由于惯性,滑板做匀速直线运动,运动员在水平方向上不受力,水平方向上做匀速运动,越过杆后落在滑板上起跳的位置,选项B、C错误,选项D正确.]
8. (作用力和反作用力与一对平衡力的区别)如图所示,小车放在水平地面上,甲、乙二人用力向相反方向拉小车,不计小车与地面之间的摩擦力.下列说法正确的是( )
A.甲拉小车的力和乙拉小车的力是一对作用力和反作用力
B.小车静止时甲拉小车的力和乙拉小车的力是一对平衡力
C.若小车加速向右运动,表明小车拉甲的力大于甲拉小车的力
D.若小车加速向右运动,表明乙拉小车的力大于小车拉乙的力
解析:B [甲拉小车的力和乙拉小车的力作用在同一物体上,不是作用力和反作用力,A错误;不计小车与地面之间的摩擦力,小车静止时受到两个拉力而处于平衡状态,这两个拉力是一对平衡力,B正确;小车拉甲的力跟甲拉小车的力是作用力和反作用力,两力大小是相等的,C错误;同理,D错误.]
9.(作用力与反作用力和一对平衡力的区别)(多选)在消防员用绳子将一不慎落入井中的儿童从井内加速向上提的过程中(不计绳子的重力),以下说法正确的是( )
A.绳子对儿童的拉力大于儿童对绳子的拉力
B.绳子对儿童的拉力大于儿童的重力
C.消防员对绳子的拉力与绳子对消防员的拉力是一对作用力与反作用力
D.消防员对绳子的拉力与绳子对儿童的拉力是一对平衡力
解析:BC [绳子对儿童的拉力和儿童对绳子的拉力是作用力和反作用力,大小相等,方向相反,故A错误;儿童从井内加速向上运动的过程中,加速度方向向上,根据牛顿第二定律知绳子对儿童的拉力大于儿童的重力,故B正确;消防员对绳子的拉力与绳子对消防员的拉力是一对作用力与反作用力,故C正确;消防员对绳子的拉力与绳子对儿童的拉力作用在不同物体上,不是一对平衡力,故D错误.]
10.(作用力与反作用力和一对平衡力的区别)(多选)如图所示,用水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上静止,下列说法中正确的是( )
A.水平力F跟墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力
B.物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力
C.水平力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力
D.物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力
解析:BD [水平力F跟墙壁对物体的弹力作用在同一物体上,大小相等、方向相反,且作用在同一条直线上,是一对平衡力,选项A错误;物体在竖直方向上受竖直向下的重力以及墙壁对物体竖直向上的静摩擦力的作用,因物体处于静止状态,故这两个力是一对平衡力,选项B正确;水平力F作用在物体上,而物体对墙壁的压力作用在墙壁上,这两个力不是平衡力,也不是相互作用力,选项C错误;物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是两个物体间的相互作用力,是一对作用力与反作用力,选项D正确.]
[能力综合练]
11.(2024·湖南长沙高三期中)图甲为明德中学第三十五届田径运动会开幕式时采用中国大疆(DJI)无人机拍摄的照片,图乙为正在高空进行拍摄的无人机.若图乙中无人机在空中处于悬停状态进行拍摄,在无风无雨的理想情况下,下列说法正确的是( )
A.无人机所受重力和空气对无人机向上的推力为一对平衡力
B.无人机所受重力和无人机对空气向下推力为一对平衡力
C.无人机所受重力和空气对无人机向上的推力为一对作用力与反作用力
D.无人机对空气向下的推力小于空气对无人机向上的推力
解析:A [无人机所受重力和空气对无人机向上的推力作用在同一物体,大小相等,方向相反,故无人机所受重力和空气对无人机向上的推力为一对平衡力,故A正确,C错误;无人机所受重力和无人机对空气向下推力受力物体不同,不是一对平衡力,故B错误;根据牛顿第三定律可知无人机对空气向下的推力等于空气对无人机向上的推力,故D错误.]
12. (2024·山西朔州高三 校考)2023年10月26日,伴随着“三、二、一”的倒计时声,“神舟十七号”在“长征二号”运载火箭的推动下顺利进入太空.如图所示为“长征二号”运载火箭,下列关于它在竖直方向加速起飞过程的说法正确的是( )
A.火箭加速上升时,航天员对座椅的压力大于航天员的重力
B.火箭加速上升时,航天员处于超重状态,重力增大
C.火箭加速上升时,航天员对座椅的压力大于座椅对航天员的支持力
D.火箭喷出的热气流对火箭的作用力大于火箭对热气流的作用力
解析:A [火箭加速上升时,加速度方向向上,根据牛顿第二定律可知航天员受到的支持力大于自身的重力,由牛顿第三定律知航天员对座椅的压力等于支持力大小,即压力大于重力大小,A正确,C错误;超重和失重过程中,航天员的重力不发生变化,B错误;火箭喷出的热气流对火箭的作用力与火箭对热气流的作用力是作用力和反作用力,二者等大反向,D错误.]
13.(多选)如图所示,电梯里面叠放着A、B两物体,下列有关说法正确的是( )
A.当电梯静止不动时,A对B的压力就是A的重力
B.当电梯静止不动时,A对B的压力与B对A的支持力是一对相互作用力
C.当电梯向上运动时,A对B的压力小于B对A的支持力
D.当电梯向上运动时,A对B的压力等于B对A的支持力
解析:BD [当A静止不动时,A对B的压力等于A的重力,但不能说就是重力,故A错误;A对B的压力与B对A的支持力是一对作用力与反作用力,故B正确;当电梯向上运动时,A对B的压力与B对A的支持力仍然相等,故C错误,D正确.]
14.如图所示,物块的质量m=30 kg,细绳一端与物块相连,另一端绕过光滑的轻质定滑轮,当质量为M=50 kg的人用T=100 N的力竖直向下拉绳子时,滑轮左侧细绳与水平方向的夹角为53°,物体在水平面上保持静止.(已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,g取10 m/s2),求:
(1)人对地面的压力大小.
(2)物块对地面的弹力大小和摩擦力大小.
(3)细绳对滑轮的压力大小和方向.
解析:(1)人受重力、拉力和支持力,根据平衡条件,有:FN=Mg-T=500 N-100 N=400 N,
由牛顿第三定律得FN′=-FN,
人对地面的压力大小为400 N.
(2)物块受力如图,
设地面对物块的弹力大小为N,地面对物块的摩擦力大小为f,由共点力平衡条件,竖直方向上有:N+Tsin 53°-mg=0,
代入数据得:N=220 N,
水平方向上有:f=Tcos 53°=60 N,
由牛顿第三定律得N′=-N,f′=-f,
物块对地面的弹力大小为220 N,摩擦力大小为60 N.
(3)细绳对滑轮的压力等于两边绳子拉力的合力,即:F=
代入数据得:
F=60 N≈190 N,
方向与竖直方向成18.5°斜向左下方.
答案:(1)400 N (2)220 N 60 N
(3)190 N 方向与竖直方向成18.5°,斜向左下方
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