第4节 牛顿第三定律（分层作业）物理沪科版必修第一册

4.4 牛顿第三定律（解析版） 目录 1 一、作用力与反作用力 1 二、牛顿第三定律的理解与应用 3 三、相互作用力与平衡力的区别与联系 5 11 一、作用力与反作用力 1．现在很多餐厅，为了应对高峰期顾客多、人手不够的情况，在餐厅配有机器人送餐，餐厅工作人员将餐品放在机器人的水平托盘上，行走的机器人会根据指令将餐品送到指定的餐桌或者房间，这样可以节省餐厅运营成本。下列说法正确的是（　　） A．餐品对托盘的压力就是餐品的重力 B．餐品对托盘施加的压力是托盘的形变引起的 C．餐品对托盘的压力和托盘对餐品的支持力是一对相互作用力 D．餐品对托盘先施加压力作用，托盘对餐品后施加支持力作用 【答案】C 【解答】解：A、餐品对托盘的压力和餐品的重力的施力物体、受力物体不同，性质不同，故A错误； B、弹力是施力物体弹性形变而产生的，所以餐品对托盘施加的压力是餐品的形变引起的，故B错误； C、餐品对托盘的压力和托盘对餐品的支持力是一对相互作用力，故C正确； D、一对相互作用力同时产生，同时消失，所以餐品对托盘压力和托盘对餐品支持力同时产生，故D错误。 故选：C。 2．如图所示，在2021年东京奥运会跳水女子10米台的决赛中，中国14岁运动员全红婵以历史最高分获得金牌，以下说法正确的是（　　） A．裁判员给她判分时，可将她看成质点 B．她从起跳到刚入水的过程中，位移大小约为10m C．她在跳台上受到支持力的作用，是由于脚发生了形变 D．她在起跳时，跳台对她的支持力大于她对跳台的压力 【答案】B 【解答】解：A．裁判员给她判分时，要看运动员肢体的动作，所以不能忽略运动员的大小和形状，不能将她看成质点，故A错误； B．位移指初位置到末位置的有向线段，则她从起跳到刚入水的过程中，位移大小约为10m，故B正确； C．根据弹力的产生可知，她在跳台上受到支持力的作用，是由于跳台发生形变，故C错误； D．她在起跳时，跳台对她的支持力与她对跳台的压力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，故D错误。 故选：B。 3．关于如图的描述中，正确的是（　　） A．甲图中港珠澳大桥钢绳对桥面产生拉力的原因是桥面发生了形变 B．乙图商场中站在水平电梯台阶上的人随电梯一起匀速上楼的过程中，人没有受到静摩擦力作用 C．丙图中马拉着板车在地面上前进，马对车的拉力和车对马的拉力是一对平衡力 D．丁图中跳高运动员之所以能够跳离地面，是因为人对地面的压力小于地面对人的支持力 【答案】B 【解答】解：A．甲图中港珠澳大桥钢绳对桥面产生拉力的原因是钢绳发生了形变，故A错误； B．乙图商场中站在水平电梯台阶上的人随电梯一起匀速上楼的过程中，根据平衡条件可知，人在水平方向受力为零，即人在水平方向没有受到静摩擦力作用，故B正确； C．丙图中马拉着板车在地面上前进，根据牛顿第三定律，马对车的拉力和车对马的拉力是一对相互作用力，故C错误； D．跳高运动员离开地面是因为地面对人的弹力大于人受到的重力，而人对地面的压力与地面对人的支持力为相互作用力，等大反向，故D错误。 故选：B。 4．力是物体对物体的作用。作用力和反作用力一定是同时产生，同时变化，同时消失，它们一定大小相同，方向 　 　 （填“相同”或“相反”），而且一定是 　 　 （填“相同”或“不相同”）性质的力。 【答案】相反；相同 【解答】解：由牛顿第三定律可知，作用力和反作用力是同时产生、同时变化、同时消失，它们一定大小相同，方向相反，而且一定是相同性质的力。 5．在“一带一路”年度汉字发布会活动中，“互”字曾作为最能体现其精神内涵的汉字拔得头筹。如图为某兴趣小组制作的“互”字形木制模型正面图。模型分上下两部分，质量均为m，并用细线连接，其中细线1连接a、b两点，细线2连接c、d两点。当细线都绷紧时，整个模型竖直静止在水平地面上。则细线1对a点的拉力方向 　 　 （选填“向上”或“向下”），细线2对d点的拉力方向 　 　 （选填“向上”或“向下”），细线2的拉力 　 　 （选填“大于”、“等于”或“小于”）细线1的拉力。 【答案】向下；向上；大于。 【解答】解：细线只能提供沿细线的拉力，则细线1对a点的拉力方向向下，细线2对d点的拉力方向向上； 对模型上部分受力分析，有F1+mg＝ F2可知细线2的拉力大于细线1的拉力。 二、牛顿第三定律的理解与应用 6．2024年2月11日，代表中国出征2024年世界室内拔河锦标赛的鞍钢拔河队勇夺女子540公斤级金牌。图是某校组织的拔河比赛中，甲队将乙队拉入过界线的场景，比赛过程中绳子一直处于拉紧状态，不计绳重，下列说法不正确的是（　　） A．比赛前，选质量较大的运动员，是因为他们的惯性较大 B．比赛中，两队运动员身体后倾，两腿弯曲，可以降低重心 C．比赛中，两队运动员对绳子的拉力都大于绳子对运动员的摩擦力 D．比赛中，甲队运动员受到地面的摩擦力大于乙队运动员受到地面的摩擦力 【答案】C 【解答】A.惯性是物体的固有属性，只与物体质量有关，质量越大，惯性越大，故A正确； B.比赛中，两队运动员身体后倾，两腿弯曲，可以降低重心，故B正确； C.比赛中，运动员对绳子的拉力与绳子对运动员的摩擦力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，故C错误； D.甲队将乙队拉入过界线，则甲队运动员受到地面的摩擦力大于乙队运动员受到地面的摩擦力，故D正确。 本题选择不正确的，故选C。 7．如图是关于车拉马、马拉车的问题，下列说法中正确的是（　　） A．马拉车不动，是因为马拉车的力小于车拉马的力 B．马拉车前进，是因为马拉车的力大于车拉马的力 C．马拉车，不论车动还是不动，马拉车的力的大小总是等于车拉马的力的大小 D．马拉车不动或车匀速前进时，马拉车的力与车拉马的力才大小相等 【答案】C 【解答】解：由牛顿第三定律可知，马拉车的力和车拉马的力是一对相互作用力，故总是大小相等，方向相反，与车所处的运动状态无关，不管是马拉车不动或者车匀速前进，还是加速或减速，马拉车的力与车拉马的力都是大小相等的，故C正确，ABD错误。 故选：C。 8．《天工开物》一书是关于农业和手工业生产的综合性著作。其中描述的利用耕牛整理田地的场景如图甲所示，简化的物理模型如图乙所示：人站在水平木板上，两根绳子相互平行且垂直于木板边缘，与水平地面所成的夹角为θ。牛拉着人与木板匀速直线前进时，下列说法正确的是（　　） A．人对木板的压力小于其重力 B．人对木板的压力大于其重力 C．木板对地面的压力小于人和木板的总重力 D．木板对地面的压力大于人和木板的总重力 【答案】C 【解答】解：AB.人与木板匀速前进时，木板对人的支持力与人的重力平衡，根据牛顿第三定律，可知人对木板的压力等于其重力，故AB错误； CD.对人和木板整体受力分析可知，设人的质量为m，木板的质量为M，在竖直方向有FN+2Fsinθ＝（M+m）g，故地面对木板的支持力FN＜（M+m）g，根据牛顿第三定律，可知木板对地面的压力小于人和木板的总重力，故C正确，D错误。 故选：C。 9．足球运动员将飞来的足球踢回，下列说法正确的（　　） A．足球在空中飞行时，受到重力、空气阻力和脚给它的推力 B．足球运动员踢球时，脚对球的力和球对脚的力总是大小相等 C．足球运动员踢球时，脚对球的力和球对脚的力是一对平衡力 D．若足球被踢回的速度较大，则脚对球的力大于球对脚的力 【答案】B 【解答】解：A．足球在空中飞行时，只受到重力和空气阻力的作用，故A错误； BCD．足球运动员踢球时，脚对球的力和球对脚的力作用于不同的物体，是一对相互作用力，大小总相等，故B正确，CD错误。 故选：B。 三、相互作用力与平衡力的区别与联系 10．（1）实验探究：如图所示，两个弹簧测力计A和B连接在一起，用手拉A，结果发现两个弹簧测力计的示数是 　 　 的。改变拉力，弹簧测力计的示数也随之改变，但两个弹簧测力计的示数总是 　 　 ，这说明作用力和反作用力大小 　 　 ，方向 　 　 。 （2）牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小 　 　 ，方向 　 　 ，作用在 　 　 。 （3）平衡力与相互作用力 ①一对相互平衡的力作用在 　 　 物体上，一对作用力与反作用力分别作用在 　 物体上。 ②一对相互平衡的力不一定是 　 　 的力，而一对作用力与反作用力一定是同种性质的力。 【答案】（1）相等、相等、相等、相反。（2）相等，相反，同一条直线上。（3）①同一个，两个。②同种性质。 【解答】解：（1）实验探究：如图所示，两个弹簧测力计A和B连接在一起，用手拉A，结果发现两个弹簧测力计的示数是相等的。改变拉力，弹簧测力计的示数也随之改变，但两个弹簧测力计的示数总是相等，这说明作用力和反作用力大小相等，方向相反。 （2）牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 （3）①一对相互平衡的力作用在同一个物体上，一对作用力与反作用力分别作用在两个物体上。 ②一对相互平衡的力不一定是同种性质的力，而一对作用力与反作用力一定是同种性质的力。 11．网上热传一段视频，唤醒了“80、90后”的童年，成都奶奶站在凳子上用杆秤给小孙子称体重，多才的网友根据视频画了一幅画，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．小孩的重心不一定位于秤钩的正下方 B．小孩所受的重力就是地球对小孩的吸引力 C．凳子对奶奶的支持力与奶奶所受的重力是一对平衡力 D．秤钩对小孩的拉力是由于秤钩发生形变引起的 【答案】D 【解答】解：A.小孩静止时所受重力与秤钩的拉力二力平衡，方向相反，则小孩的重心一定位于秤钩的正下方，故A错误； B.小孩所受的重力是由于地球对小孩的吸引力而产生，在成都小孩所受的重力小于地球对小孩的吸引力，故B错误； C.由于奶奶还受到秤向下的拉力，则凳子对奶奶的支持力大于奶奶所受的重力，故C错误； D.秤钩对小孩的拉力是由于秤钩发生形变引起的，故D正确。 故选：D。 12．跳水是一项优美的水上运动，如图所示为一位女运动员在3米跳板项目中的起跳动作，设她对跳板的压力为F1，跳板对她的支持力为F2，则（　　） A．跳板受到压力，是因为跳板发生了形变 B．F1和F2是一对相互作用力 C．F1和F2是一对平衡力 D．运动员能跳得高的原因之一是F2大于F1 【答案】B 【解答】解：A、形变的物体为施力物体；所以跳板受到压力，施力物体是运动员，是因为运动员发生了形变，故A错误； B、根据牛顿第三定律，一对相互作用力等大反向，作用在同一条直线上，作用点在不同物体上，F1和F2符合牛顿第三定律，故B正确； C、如果两个力是平衡力，则它们的大小相等、方向相反，作用在同一物体上，因此F1和F2不是一对平衡力，故C错误； D、运动员能跳得高的原因之一是跳板发生了较大的形变，F1和F2等大反向，故D错误。 故选：B。 13．把书放在水平桌面上，下列说法正确的是（　　） A．书对桌面的压力，是因为书发生了微小形变而产生的 B．书受到的重力就是地球对物体的吸引力 C．书对桌面的压力与书所受的重力施力物相同 D．书受到的支持力与书对桌面的压力大小相等、方向相反，是一对平衡力 【答案】A 【解答】解：A.弹力是由于施力物体发生形变而产生的。当书放在桌面上时，书因为受到重力而发生微小形变，这个形变使得书对桌面产生了压力，故A正确； B.重力是由于地球对物体的吸引而产生的力，但重力并不等同于地球对物体的吸引力。地球对物体的吸引力是万有引力，而重力是万有引力的一个分力，故B错误； C.书对桌面的压力的施力物是书，而书所受的重力的施力物是地球，两者的施力物明显不同，故C错误； D.书受到的支持力与书对桌面的压力是一对作用力与反作用力，它们大小相等、方向相反，但作用在不同的物体上（一个是书，一个是桌面），因此不是平衡力，平衡力必须作用在同一物体上，且使该物体保持静止或匀速直线运动状态，故D错误。 故选：A。 14．阻力伞是一种短跑运动训练工具。如图所示，某段训练过程中，连接人和伞的轻绳处于水平状态，轻绳对伞的拉力为FT，空气对伞的作用力为F，伞重力为G，则（　　） A．FT＝F B．地面对人的摩擦力大小等于F C．人对轻绳的拉力与伞对轻绳的拉力大小相等 D．人对轻绳的拉力与轻绳对人的拉力是一对平衡力 【答案】C 【解答】解：A.对阻力伞受力分析如下图所示： 由图可得，拉力不等于空气对阻力伞的力，故A错误； B.由受力分析图可得：轻绳对人的拉力为轻绳对阻力伞的拉力与空气对阻力伞的力的水平分力的合力，不是F，故B错误； C.人对轻绳的拉力与阻力伞对轻绳的拉力是一对平衡力，大小相同，故C正确； D.根据题意：轻绳对人的拉力和人对轻绳的拉力大小相等，是一对作用力和反作用力，故D错误。 故选：C。 15．如图所示，一双筷子一端放在水平桌面上，另一端靠在支架上保持静止。筷子与支架之间的摩擦力忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．支架对筷子的支持力方向竖直向上 B．桌面与筷子之间一定有摩擦力 C．桌面对筷子的支持力是因为筷子发生了形变 D．筷子对桌面的压力与桌面对筷子的支持力是一对平衡力 【答案】B 【解答】解：A、支架对筷子的支持力属于弹力，方向应是垂直筷子斜向右上方，故A错误； B、以筷子为对象，由于支架对筷子的支持力存在水平向右的分力，所以桌面对筷子有向左的摩擦力，故B正确； C、桌面对筷子的支持力是因为桌面发生了形变，故C错误； D、筷子对桌面的压力与桌面对筷子的支持力是一对相互作用力，故D错误。 故选：B。 16．吸盘式挂钩通过按压排出吸盘与墙壁间的部分空气，便能牢牢吸附在墙上。现缓慢向盒内添加砝码，肥皂盒仍保持静止，则在此过程中（　　） A．吸盘对墙面的摩擦力不变 B．吸盘对墙面的压力不变 C．墙面对吸盘作用力的方向不变 D．吸盘对墙面的弹力和墙面对吸盘的弹力是一对平衡力 【答案】B 【解答】解：A．对吸盘、挂钩和肥皂盒整体进行受力分析，整体在竖直方向上受到竖直向下的总重力G和墙面对吸盘竖直向上的静摩擦力f。根据平衡条件可知f＝G 向盒内添加砝码时，总重力G增大，因此墙面对吸盘的静摩擦力f增大。根据牛顿第三定律，吸盘对墙面的摩擦力也随之增大，故A错误； B．在水平方向上，吸盘受到大气和盘内气体的压力差ΔF和墙面对吸盘的弹力N作用。根据水平方向平衡条件可知N＝ΔF 其中吸盘受到的压力差为ΔF＝（p0﹣p内）S 外界大气压p0、吸盘内气体压强p内、吸盘面积S均不变，因此压力差和墙面对吸盘的弹力N不变，根据牛顿第三定律，吸盘对墙面的压力不变，故B正确； C．墙面对吸盘的总作用力是水平方向弹力N和竖直方向静摩擦力f的合力，设合力与水平方向夹角为θ，则 总重力G增大，弹力N不变，因此θ增大，合力方向发生改变，故C错误； D．吸盘对墙面的弹力和墙面对吸盘的弹力分别作用在两个不同物体上，是一对相互作用力，不是平衡力，故D错误。 故选：B。 17．如图所示，一物体静止放在台式弹簧秤上。下列说法正确的是（　　） A．物体对弹簧秤的压力就是物体受到的重力 B．物体的重力与物体对弹簧秤的压力是一对作用力和反作用力 C．物体对弹簧秤的压力与弹簧秤对物体的支持力是一对平衡力 D．物体对弹簧秤的压力与弹簧秤对物体的支持力总是大小相等 【答案】D 【解答】解：A．重力和压力两个力的性质不一样，只是压力大小等于重力大小，故A错误； BCD．弹簧秤对物体的支持力与物体的重力都作用在物体上，是一对平衡力；弹簧秤对物体的支持力与物体对弹簧秤的压力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，故BC错误，D正确。 故选：D。 18．“天宫号”空间站机械臂工作情形如图所示，它可以轻松抓取物体。某次机械臂抓取补给仓的过程中，下列说法正确的是（　　） A．机械臂对补给仓的作用力大小大于补给仓对机械臂的作用力大小 B．机械臂对补给仓的作用力大小等于补给仓对机械臂的作用力大小 C．机械臂对补给仓的作用力和补给仓对机械臂的作用力是一对平衡力 D．机械臂先对补给仓产生作用力，补给仓后对机械臂产生反作用力 【答案】B 【解答】解：A.机械臂对补给仓的作用力与补给仓对机械臂的作用力是一对相互作用力，大小相等，故A错误； B.相互作用力大小相等，故B正确； C.平衡力作用在同一物体，这两个力作用在两个物体上，不是平衡力，故C错误； D.相互作用力同时产生，不分先后，故D错误。 故选：B。 19．如图所示，一个轻质细绳OA把甲球挂在光滑竖直墙壁上的A点，若将甲球替换为密度相同、半径小于甲球的乙球，则乙球对墙的压力和对轻绳的拉力与甲球相比（　　） A．压力大，拉力小 B．压力大，拉力大 C．压力小，拉力小 D．压力小，拉力大 【答案】C 【解答】解：假设绳子与墙壁的夹角为θ，绳对球的拉力为T，墙对球的支持力为F，对球受力分析有 F＝mgtanθ 设绳长为l、球的半径为r，则有 因r甲＞r乙，则有 m甲＞m乙 cosθ甲＜cosθ乙，tanθ甲＞tanθ乙 比较得出 T甲＞T乙，F甲＞F乙 根据牛顿第三定律可知，乙球对墙的压力与甲球相比更小，对轻绳的拉力与甲球相比更小，故C正确，ABD错误。 故选：C。 20．（多选）节能电梯在无人时缓慢运行或静止不动，有人上电梯后，电梯先加速后匀速运行。一乘客坐电梯下楼，始终与电梯保持相对静止，如图所示，则（　　） A．加速时乘客所受的摩擦力方向水平向左 B．加速时乘客所受支持力比自身重力小 C．下楼过程中电梯对乘客的作用力大于乘客对电梯的作用力 D．匀速下楼过程中乘客受到的摩擦力方向水平向右 【答案】AB 【解答】解：A、根据题意分析可知，乘客坐电梯下楼，沿电梯向下加速时，加速度方向沿电梯向下，即所受合力方向沿电梯向下，对乘客进行分析，乘客受到竖直向下的重力与竖直向上的支持力，为了确保合力沿电梯向下，则乘客所受的摩擦力方向一定水平向左，故A正确； B、根据题意分析可知，乘客坐电梯下楼，沿电梯向下加速时，为了确保合力沿电梯向下，则乘客所受支持力一定比自身重力小，重力与支持力的合力方向竖直向下，故B正确； C、根据牛顿第三定律可知，下楼过程中电梯对乘客的作用力与乘客对电梯的作用力是相互作用力，大小相等，故C错误； D、根据题意分析可知，乘客匀速下楼过程中，乘客所受外力的合力为0，则乘客仅仅受到重力与支持力两个力的作用，乘客没有受到摩擦力，故D错误。 故选：AB。 21．如图甲所示，质量为M的木板B静置于粗糙水平桌面上，质量为m的物块A叠放在木板上，A左侧通过水平细绳与固定的传感器相连。t＝0时刻起，用一水平向右且随时间逐渐增加的力作用在B上，传感器的示数F传随时间t变化的规律如图乙所示，t2时刻水平拉力大小为Fb、传感器示数为Fa，已知最大摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。t2时刻B总共受到 　 　 个力，受到A的滑动摩擦力大小为 　 ，受桌面的摩擦力大小 　 。 【答案】6；Fa；Fb﹣Fa。 【解答】解：t2时刻B受到重力、地面的支持力、A的压力、地面的摩擦力、A的摩擦力、拉力F共6个力的作用； A受到B的滑动摩擦力大小等于传感器对A的拉力，为Fa，根据牛顿第三定律可知，B受到A的滑动摩擦力大小为f1＝Fa B受桌面的摩擦力大小为f2＝Fb﹣Fa 22．如图所示，水平地面上有长木板B，木块A放在B的上面，水平轻质弹簧连接A和右端墙壁，弹簧劲度系数k＝300N/m。水平力F1＝21N向左拉动B，使其向左匀速运动，弹簧的伸长量恒为x＝2cm，已知A、B两物体的质量分别为mA＝2kg、mB＝3kg，g＝10N/kg。求： （1）弹簧弹力的大小F2； （2）B对A的摩擦力大小f； （3）B与地面间的动摩擦因数μ。 【答案】（1）弹簧弹力的大小为6N； （2）B对A的摩擦力大小为6N； （3）B与地面间的动摩擦因数为0.3。 【解答】解：（1）根据胡克定律可得：F2＝kx＝300×2×10﹣2N＝6N； （2）根据物体A受力平衡，B对A的摩擦力与弹簧对A弹力相等，可得B对A的摩擦力大小：f＝F2＝6N； （3）设A对B的摩擦力大小为f'，地面对B的摩擦力大小为f地，则：f′＝f＝6N 对B进行受力分析可知：F1＝f′+f地 又：f地＝μ（mA+mB）g 解得：μ＝0.3。 答：（1）弹簧弹力的大小为6N； （2）B对A的摩擦力大小为6N； （3）B与地面间的动摩擦因数为0.3。 23．无人机在民用拍摄和消防救援中得到了广泛运用。在民用拍摄方面，无人机可以拍摄到独特的视角和广阔的景象。在消防救援中，无人机能迅速抵达现场，进行空中侦察、喷水灭火、物资抛投、搜救被困人员等任务，为救援工作提供了有力支持。 （1）图1为某校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2为正在高空进行拍摄的无人机。若图2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 （2）图3无人机由于小巧灵活，国内已经逐步尝试通过无人机进行灭火救援。假设无人机悬浮在火灾点附近，水平喷出灭火水流恰好到达着火点。某同学根据无人机灭火时的照片（照片尺寸与实际长度比例为1：20），在方格纸中描绘了水的运动轨迹。已知每小格长宽均4cm，不计空气阻力，则灭火水流到达着火点的时间t＝ 　 　 。 （3）两同学操控甲、乙无人机进行对抗演习，t＝0时刻甲发现乙无人机，甲立即沿同方向追赶乙，两者运动的v﹣t图像如图4所示，已知t＝2s时甲追上乙，则第1s末，甲在乙后方 　 　 处，在追赶过程中，甲、乙间最大距离为 　 　 。 （4）小张同学利用无人机拍摄运动会时的鸟瞰视频，如图6，无人机始终竖直向下拍摄且其视张角为77°。无人机首先竖直上升至高度h＝12.5m的空中悬停，接着沿水平直线向前先以1m/s2的加速度匀加速6s，后匀速飞行1s，再经2s匀减速到0，此时一次拍摄结束。（参考数据：tan38.5°＝0.8） ①求：一次全过程拍摄的最大面积S； ②本次拍摄结束后，小张回收无人机，他先控制无人机以4m/s2的加速度匀加速竖直下降，下降到适当高度时又控制无人机以2m/s2的加速度匀减速竖直下降，最终无人机以2m/s的速度落地，求：此次回收全过程的时间t。 【答案】（1）A；（2）0.8s；（3）1.5m，1.95m；（4）①914m2；②3.5s。 【解答】解：（1）AB．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，B错误； CD．无人机对空气向下的推力和空气对无人机向上的推力是一对相互作用力，它们大小相等，故CD错误。 故选：A。 （2）喷水位置到着火点位置的竖直高度为h＝4L×20＝4×4×10﹣2×20m＝3.2m 根据，解得灭火水流到达着火点的时间 t＝0.8s （3）v﹣t图像的面积表示位移，所以从0～2s内甲、乙的位移分别为 则甲发现乙时，两无人机之间的距离为 Δx＝x1﹣x2＝6.5m﹣5m＝1.5m 在两无人机速度相等时，它们的距离最大，由图可知，开始时甲的加速度大小为 乙的加速度大小为 设经时间t甲、乙无人机的速度相等为v，则有 v＝a1t＝v2+a2t 此段时间内甲、乙的位移分别为 则甲、乙的最大距离为 xm＝x'2+Δx﹣x'1 代入数据解得 xm＝1.95m （4）①根据题意分析可知，一次全过程拍摄的面积为两个半圆和一个矩形的面积。根据乙图可得视野半径为r＝htan38.5° 则直径为d＝2r 解得d＝20m 矩形边长为水平方向加速、匀速和减速的总位移则矩形面积为S1＝xd两个半圆的总面积为 能拍摄的最大面积为S＝S1+S2 代入数据解得S＝914m2 ②设无人机匀加速下降的末速度为v1，依题意 v1＝a3t4 v＝v1﹣a4t5 又h＝h1+h2 代入数据解得 t4＝1.5s，t＝2s 此次回收全过程的时间为 t＝t4+t5＝1.5s+2s＝3.5s 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.4 牛顿第三定律 目录 1 一、作用力与反作用力 1 二、牛顿第三定律的理解与应用 3 三、相互作用力与平衡力的区别与联系 4 7 一、作用力与反作用力 1．现在很多餐厅，为了应对高峰期顾客多、人手不够的情况，在餐厅配有机器人送餐，餐厅工作人员将餐品放在机器人的水平托盘上，行走的机器人会根据指令将餐品送到指定的餐桌或者房间，这样可以节省餐厅运营成本。下列说法正确的是（　　） A．餐品对托盘的压力就是餐品的重力 B．餐品对托盘施加的压力是托盘的形变引起的 C．餐品对托盘的压力和托盘对餐品的支持力是一对相互作用力 D．餐品对托盘先施加压力作用，托盘对餐品后施加支持力作用 2．如图所示，在2021年东京奥运会跳水女子10米台的决赛中，中国14岁运动员全红婵以历史最高分获得金牌，以下说法正确的是（　　） A．裁判员给她判分时，可将她看成质点 B．她从起跳到刚入水的过程中，位移大小约为10m C．她在跳台上受到支持力的作用，是由于脚发生了形变 D．她在起跳时，跳台对她的支持力大于她对跳台的压力 3．关于如图的描述中，正确的是（　　） A．甲图中港珠澳大桥钢绳对桥面产生拉力的原因是桥面发生了形变 B．乙图商场中站在水平电梯台阶上的人随电梯一起匀速上楼的过程中，人没有受到静摩擦力作用 C．丙图中马拉着板车在地面上前进，马对车的拉力和车对马的拉力是一对平衡力 D．丁图中跳高运动员之所以能够跳离地面，是因为人对地面的压力小于地面对人的支持力 4．力是物体对物体的作用。作用力和反作用力一定是同时产生，同时变化，同时消失，它们一定大小相同，方向 　 　 （填“相同”或“相反”），而且一定是 　 　 （填“相同”或“不相同”）性质的力。 5．在“一带一路”年度汉字发布会活动中，“互”字曾作为最能体现其精神内涵的汉字拔得头筹。如图为某兴趣小组制作的“互”字形木制模型正面图。模型分上下两部分，质量均为m，并用细线连接，其中细线1连接a、b两点，细线2连接c、d两点。当细线都绷紧时，整个模型竖直静止在水平地面上。则细线1对a点的拉力方向 　 　 （选填“向上”或“向下”），细线2对d点的拉力方向 　 　 （选填“向上”或“向下”），细线2的拉力 　 　 （选填“大于”、“等于”或“小于”）细线1的拉力。 二、牛顿第三定律的理解与应用 6．2024年2月11日，代表中国出征2024年世界室内拔河锦标赛的鞍钢拔河队勇夺女子540公斤级金牌。图是某校组织的拔河比赛中，甲队将乙队拉入过界线的场景，比赛过程中绳子一直处于拉紧状态，不计绳重，下列说法不正确的是（　　） A．比赛前，选质量较大的运动员，是因为他们的惯性较大 B．比赛中，两队运动员身体后倾，两腿弯曲，可以降低重心 C．比赛中，两队运动员对绳子的拉力都大于绳子对运动员的摩擦力 D．比赛中，甲队运动员受到地面的摩擦力大于乙队运动员受到地面的摩擦力 7．如图是关于车拉马、马拉车的问题，下列说法中正确的是（　　） A．马拉车不动，是因为马拉车的力小于车拉马的力 B．马拉车前进，是因为马拉车的力大于车拉马的力 C．马拉车，不论车动还是不动，马拉车的力的大小总是等于车拉马的力的大小 D．马拉车不动或车匀速前进时，马拉车的力与车拉马的力才大小相等 8．《天工开物》一书是关于农业和手工业生产的综合性著作。其中描述的利用耕牛整理田地的场景如图甲所示，简化的物理模型如图乙所示：人站在水平木板上，两根绳子相互平行且垂直于木板边缘，与水平地面所成的夹角为θ。牛拉着人与木板匀速直线前进时，下列说法正确的是（　　） A．人对木板的压力小于其重力 B．人对木板的压力大于其重力 C．木板对地面的压力小于人和木板的总重力 D．木板对地面的压力大于人和木板的总重力 9．足球运动员将飞来的足球踢回，下列说法正确的（　　） A．足球在空中飞行时，受到重力、空气阻力和脚给它的推力 B．足球运动员踢球时，脚对球的力和球对脚的力总是大小相等 C．足球运动员踢球时，脚对球的力和球对脚的力是一对平衡力 D．若足球被踢回的速度较大，则脚对球的力大于球对脚的力 三、相互作用力与平衡力的区别与联系 10．（1）实验探究：如图所示，两个弹簧测力计A和B连接在一起，用手拉A，结果发现两个弹簧测力计的示数是 　 　 的。改变拉力，弹簧测力计的示数也随之改变，但两个弹簧测力计的示数总是 　 　 ，这说明作用力和反作用力大小 　 　 ，方向 　 　 。 （2）牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小 　 　 ，方向 　 　 ，作用在 　 　 。 （3）平衡力与相互作用力 ①一对相互平衡的力作用在 　 　 物体上，一对作用力与反作用力分别作用在 　 物体上。 ②一对相互平衡的力不一定是 　 　 的力，而一对作用力与反作用力一定是同种性质的力。 11．网上热传一段视频，唤醒了“80、90后”的童年，成都奶奶站在凳子上用杆秤给小孙子称体重，多才的网友根据视频画了一幅画，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．小孩的重心不一定位于秤钩的正下方 B．小孩所受的重力就是地球对小孩的吸引力 C．凳子对奶奶的支持力与奶奶所受的重力是一对平衡力 D．秤钩对小孩的拉力是由于秤钩发生形变引起的 12．跳水是一项优美的水上运动，如图所示为一位女运动员在3米跳板项目中的起跳动作，设她对跳板的压力为F1，跳板对她的支持力为F2，则（　　） A．跳板受到压力，是因为跳板发生了形变 B．F1和F2是一对相互作用力 C．F1和F2是一对平衡力 D．运动员能跳得高的原因之一是F2大于F1 13．把书放在水平桌面上，下列说法正确的是（　　） A．书对桌面的压力，是因为书发生了微小形变而产生的 B．书受到的重力就是地球对物体的吸引力 C．书对桌面的压力与书所受的重力施力物相同 D．书受到的支持力与书对桌面的压力大小相等、方向相反，是一对平衡力 14．阻力伞是一种短跑运动训练工具。如图所示，某段训练过程中，连接人和伞的轻绳处于水平状态，轻绳对伞的拉力为FT，空气对伞的作用力为F，伞重力为G，则（　　） A．FT＝F B．地面对人的摩擦力大小等于F C．人对轻绳的拉力与伞对轻绳的拉力大小相等 D．人对轻绳的拉力与轻绳对人的拉力是一对平衡力 15．如图所示，一双筷子一端放在水平桌面上，另一端靠在支架上保持静止。筷子与支架之间的摩擦力忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．支架对筷子的支持力方向竖直向上 B．桌面与筷子之间一定有摩擦力 C．桌面对筷子的支持力是因为筷子发生了形变 D．筷子对桌面的压力与桌面对筷子的支持力是一对平衡力 16．吸盘式挂钩通过按压排出吸盘与墙壁间的部分空气，便能牢牢吸附在墙上。现缓慢向盒内添加砝码，肥皂盒仍保持静止，则在此过程中（　　） A．吸盘对墙面的摩擦力不变 B．吸盘对墙面的压力不变 C．墙面对吸盘作用力的方向不变 D．吸盘对墙面的弹力和墙面对吸盘的弹力是一对平衡力 17．如图所示，一物体静止放在台式弹簧秤上。下列说法正确的是（　　） A．物体对弹簧秤的压力就是物体受到的重力 B．物体的重力与物体对弹簧秤的压力是一对作用力和反作用力 C．物体对弹簧秤的压力与弹簧秤对物体的支持力是一对平衡力 D．物体对弹簧秤的压力与弹簧秤对物体的支持力总是大小相等 18．“天宫号”空间站机械臂工作情形如图所示，它可以轻松抓取物体。某次机械臂抓取补给仓的过程中，下列说法正确的是（　　） A．机械臂对补给仓的作用力大小大于补给仓对机械臂的作用力大小 B．机械臂对补给仓的作用力大小等于补给仓对机械臂的作用力大小 C．机械臂对补给仓的作用力和补给仓对机械臂的作用力是一对平衡力 D．机械臂先对补给仓产生作用力，补给仓后对机械臂产生反作用力 19．如图所示，一个轻质细绳OA把甲球挂在光滑竖直墙壁上的A点，若将甲球替换为密度相同、半径小于甲球的乙球，则乙球对墙的压力和对轻绳的拉力与甲球相比（　　） A．压力大，拉力小 B．压力大，拉力大 C．压力小，拉力小 D．压力小，拉力大 20．（多选）节能电梯在无人时缓慢运行或静止不动，有人上电梯后，电梯先加速后匀速运行。一乘客坐电梯下楼，始终与电梯保持相对静止，如图所示，则（　　） A．加速时乘客所受的摩擦力方向水平向左 B．加速时乘客所受支持力比自身重力小 C．下楼过程中电梯对乘客的作用力大于乘客对电梯的作用力 D．匀速下楼过程中乘客受到的摩擦力方向水平向右 21．如图甲所示，质量为M的木板B静置于粗糙水平桌面上，质量为m的物块A叠放在木板上，A左侧通过水平细绳与固定的传感器相连。t＝0时刻起，用一水平向右且随时间逐渐增加的力作用在B上，传感器的示数F传随时间t变化的规律如图乙所示，t2时刻水平拉力大小为Fb、传感器示数为Fa，已知最大摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。t2时刻B总共受到 　 　 个力，受到A的滑动摩擦力大小为 　 ，受桌面的摩擦力大小 　 。 22．如图所示，水平地面上有长木板B，木块A放在B的上面，水平轻质弹簧连接A和右端墙壁，弹簧劲度系数k＝300N/m。水平力F1＝21N向左拉动B，使其向左匀速运动，弹簧的伸长量恒为x＝2cm，已知A、B两物体的质量分别为mA＝2kg、mB＝3kg，g＝10N/kg。求： （1）弹簧弹力的大小F2； （2）B对A的摩擦力大小f； （3）B与地面间的动摩擦因数μ。 23．无人机在民用拍摄和消防救援中得到了广泛运用。在民用拍摄方面，无人机可以拍摄到独特的视角和广阔的景象。在消防救援中，无人机能迅速抵达现场，进行空中侦察、喷水灭火、物资抛投、搜救被困人员等任务，为救援工作提供了有力支持。 （1）图1为某校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2为正在高空进行拍摄的无人机。若图2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 （2）图3无人机由于小巧灵活，国内已经逐步尝试通过无人机进行灭火救援。假设无人机悬浮在火灾点附近，水平喷出灭火水流恰好到达着火点。某同学根据无人机灭火时的照片（照片尺寸与实际长度比例为1：20），在方格纸中描绘了水的运动轨迹。已知每小格长宽均4cm，不计空气阻力，则灭火水流到达着火点的时间t＝ 　 　 。 （3）两同学操控甲、乙无人机进行对抗演习，t＝0时刻甲发现乙无人机，甲立即沿同方向追赶乙，两者运动的v﹣t图像如图4所示，已知t＝2s时甲追上乙，则第1s末，甲在乙后方 　 　 处，在追赶过程中，甲、乙间最大距离为 　 　 。 （4）小张同学利用无人机拍摄运动会时的鸟瞰视频，如图6，无人机始终竖直向下拍摄且其视张角为77°。无人机首先竖直上升至高度h＝12.5m的空中悬停，接着沿水平直线向前先以1m/s2的加速度匀加速6s，后匀速飞行1s，再经2s匀减速到0，此时一次拍摄结束。（参考数据：tan38.5°＝0.8） ①求：一次全过程拍摄的最大面积S； ②本次拍摄结束后，小张回收无人机，他先控制无人机以4m/s2的加速度匀加速竖直下降，下降到适当高度时又控制无人机以2m/s2的加速度匀减速竖直下降，最终无人机以2m/s的速度落地，求：此次回收全过程的时间t。 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $