高考物理一轮复习课时分层练习3.1《牛顿第一定律　牛顿第三定律》(含答案详解)

课时分层作业  七

牛顿第一定律　牛顿第三定律

(45分钟　100分)

【基础达标题组】

一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。1～6题为单选题,7～10题为多选题)

1.关于惯性,下列说法中正确的是 (　　)

A.磁悬浮列车能高速行驶是因为列车浮起后惯性小了

B.卫星内的仪器由于完全失重惯性消失了

C.铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转可增大惯性,飞得更远

D.月球上物体的重力只有在地面上的,但是惯性没有变化

【解析】选D。惯性大小的唯一量度是质量,物体质量不变,则惯性大小不变,与物体的运动状态无关,选项D正确。

【加固训练】

如图,冰壶在冰面运动时受到的阻力很小,可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变,我们可以说冰壶有较强的抵抗运动状态变化的“本领”,这里所指的“本领”是冰壶的惯性,则惯性的大小取决于              (　　)

A.冰壶的速度　　　　  B.冰壶的质量

C.冰壶受到的推力   D.冰壶受到的阻力

【解析】选B。惯性大小的唯一量度是质量,选项B正确。

2.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】选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。

3.如图所示,物块P与木板Q叠放在水平地面上,木板Q对物块P的支持力的反作用力是              (　　)

A.物块P受到的重力

B.地面对木板Q的弹力

C.物块P对木板Q的压力

D.地球对木板Q的吸引力

【解析】选C。分析施力物体与受力物体,可知Q对P的支持力的反作用力是P对Q的压力,选项C正确。

4.一个榔头敲在一块玻璃上把玻璃打碎了。对这一现象,下列说法正确的是             

(　　 )

A.榔头敲玻璃的力大于玻璃对榔头的作用力,所以玻璃才碎裂

B.榔头受到的力大于玻璃受到的力,只是由于榔头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂

C.榔头和玻璃之间的作用力应该是等大的,只是由于榔头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂

D.因为不清楚玻璃和榔头的其他受力情况,所以无法判断它们之间的相互作用力的大小

【解析】选C。这里要明确作用力和反作用力的作用效果的问题,因为大小相同的力作用在不同的物体上效果往往不同,所以不能从效果上去比较作用力与反作用力的大小关系。作用力与反作用力总是大小相等的,选项C正确。

5.2017年4月20日19时41分,我国在文昌卫星发射中心用“长征七号遥二”运载火箭成功发射了“天舟一号”飞船。关于“天舟一号”与火箭上天的情形叙述正确的是              (　　)

A.火箭尾部向外喷气,喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力,从而让火箭获得了向前的推力

B.火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力,空气的反作用力使火箭获得飞行的动力

C.火箭飞出大气层后,由于没有了空气,火箭虽然向后喷气,但也无法获得前进的动力

D.“天舟一号”进入预定轨道之后,与地球之间不存在相互作用

【解析】选A。火箭升空时,其尾部向下喷气,火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体,火箭向下喷气时,喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力,即为火箭上升的推动力,此动力并不是由周围的空气提供的,因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关,因而选项B、C错误,选项A正确;火箭运载飞船进入轨道之后,飞船与地球之间依然存在相互吸引力,即飞船吸引地球,地球吸引飞船,这是一对作用力与反作用力,故选项D错误。

6.如图所示,在一辆表面光滑且足够长的小车上,有质量为m1和m2的两个小球(m1>m2)随车一起匀速运动,当车突然停止时,若不考虑其他阻力,则两个小球             

 (　　)

A.一定相碰　　　　　　  B.一定不相碰

C.不一定相碰 　　　　  D.无法确定

【解析】选B。因小车表面光滑,因此小球在水平方向上没有受到外力作用,原来两球与小车有相同的速度,当车突然停止时,由于惯性,两小球的速度将不变,所以不会相碰。

【总结提升】牛顿第一定律的应用技巧

(1)应用牛顿第一定律分析实际问题时,要把生活感受和理论问题联系起来深刻认识力和运动的关系,正确理解力不是维持物体运动状态的原因,克服生活中一些错误的直观印象,建立正确的思维习惯。

(2)如果物体的运动状态发生改变,则物体必然受到不为零的合外力作用。因此,判断物体的运动状态是否改变,以及如何改变,应分析物体的受力情况。

7.科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用。下列说法符合历史事实的是                   (　　)

A.亚里士多德认为,必须有力作用在物体上,物体的运动状态才会改变

B.伽利略通过“理想实验”得出结论:运动物体必具有某一速度,如果它不受力,它将以这一速度永远运动下去

C.笛卡儿指出:如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向

D.牛顿认为,物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质

【解析】选B、C、D。亚里士多德认为力是维持物体运动的原因,他的观点是错误的;伽利略通过实验与推理证明了力不是维持物体运动的原因,力是改变物体运动状态的原因,假如没有力作用在运动的物体上,物体将以原来的速度永远运动下去;同时期的笛卡儿也得出了类似的结论;牛顿在伽利略和笛卡儿的基础上,提出了惯性定律, 即认为物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性

质。本题应选B、C、D。

8.(济宁模拟)关于物体运动状态与所受外力的关系,下面说法中正确的是

(　　)

A.物体受到恒定的力作用时,它的运动状态不发生改变

B.物体受到不为零的合力作用时,它的运动状态要发生改变

C.物体受到的合力为零时,它一定处于静止状态

D.物体的运动方向与它所受的合力的方向可能相同

【解析】选B、D。力是改变物体运动状态的原因,只要物体受力(所受合力不为零),它的运动状态就一定会改变,选项A错误,选项B正确;物体不受力或所受合力为零,其运动状态一定不变,处于静止或匀速直线运动状态,选项C错误;物体的运动方向与它所受合力方向可能相同,也可能相反,还可能不在一条直线上,选项D正确。

9.如图所示,某人用手托着苹果处于静止状态,则 (　　)

A.手所受压力是由于苹果的形变而产生的

B.手所受压力和手对苹果的支持力是一对平衡力

C.苹果所受重力和手对苹果的支持力是一对平衡力

D.苹果所受重力和苹果对手的压力是作用力和反作用力

【解析】选A、C。苹果对手的压力是由于苹果发生形变而产生的,A正确;手所受压力和手对苹果的支持力是一对作用力与反作用力,B错误;苹果所受重力和手对苹果的支持力都作用在苹果上,大小相等,方向相反,是一对平衡力,C正确;苹果对手的压力是由于形变而产生的,是苹果与手之间的作用,而重力是由于地球的吸引而产生的,是苹果与地球的相互作用,D错误。

【加固训练】

(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】选B、D。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。

10.如图所示,我国有一种传统的民族体育项目叫作“押加”,实际上相当于两个人拔河,如果甲、乙两人在“押加”比赛中,甲获胜,则下列说法中正确的是

(　　)

A.甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力,所以甲获胜

B.当甲把乙匀速拉过去时,甲对乙的拉力等于乙对甲的拉力

C.当甲把乙加速拉过去时,甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力

D.甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小,只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力,所以甲获胜

【解析】选B、D。对甲、乙两人及绳子为一整体进行研究,水平方向的外力就是地面分别对甲、乙两人的摩擦力;整体从静止到运动起来产生了加速度,故受外力不平衡,由此可判断甲所受摩擦力大于乙所受摩擦力;甲拉乙的力与乙拉甲的力是一对作用力与反作用力,大小相等;即不管哪个获胜,甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小,只是当地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力,甲才能获胜,故A、C错误,B、D正确。

二、计算题(15分。需写出规范的解题步骤)

11.如图所示,在台秤上放半杯水,台秤的示数G′=50 N,另用挂在支架上的弹簧秤悬挂一边长a=10 cm的正方体金属块,金属块的密度ρ=3×103 kg/m3。当弹簧秤下的金属块平稳地浸入水中的深度b=4 cm时,弹簧秤和台秤的示数分别为多少?(水的密度ρ水=103 kg/m3,g取10 m/s2)

【解析】由于金属块受到向上的浮力作用,弹簧秤的示数减小。浮力的反作用力作用于水,从而使台秤的示数增大。

金属块的受力情况如图所示,因金属块静止,根据受力平衡,有

FT=G-F浮

又因G=ρa3g=30 N

F浮=ρ水gV排=ρ水ga2b=4 N

故FT=30 N-4 N=26 N,即弹簧秤的示数为26 N

台秤的示数由于浮力的反作用力增加了F′=4 N,

所以台秤的示数为FN=G′+F′=54 N

答案:26 N　54 N

【能力拔高题组】

1.(8分)(多选)如图所示为英国人阿特伍德设计的装置,不考虑绳与滑轮的质量,不计轴承、绳与滑轮间的摩擦。初始时两人均站在水平地面上,当位于左侧的甲用力向上攀爬时,位于右侧的乙始终用力抓住绳子,最终至少一人能到达滑轮。下列说法中正确的是               (　　)

A.若甲的质量较大,则乙先到达滑轮

B.即使甲的质量较大,甲、乙也同时到达滑轮

C.若甲、乙质量相同,则甲、乙同时到达滑轮

D.若甲、乙质量相同,则甲先到达滑轮

【解题指导】(1)绳为轻绳,甲拉绳子的力与乙拉绳子的力总是大小相等。

(2)人拉绳子的力与绳子拉人的力总是大小相等。

【解析】选A、C。由于不计摩擦,甲拉绳子的力等于绳子拉乙的力,若甲的质量大,则由甲拉绳子的力等于乙受到的绳子拉力,得甲攀爬时乙的加速度大于甲,所以乙会先到达滑轮,选项A正确,选项B错误;若甲、乙的质量相同,甲用力向上攀爬时,甲拉绳子的力等于绳子拉乙的力,甲、乙具有相同的加速度和速度,所以甲、乙应同时到达滑轮,选项C正确,选项D错误。

2.(17分)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