高中物理课时检测21牛顿第三定律含解析新人教版必修1

牛顿第三定律

(25分钟　60分)

一、单项选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分)

1.如图为举重运动员举起杠铃稳定时的示意图,下列说法中正确的是

(　　)

A.杠铃所受的重力与杠铃对手的压力是一对平衡力

B.杠铃对手的压力与手对杠铃的支持力是一对平衡力

C.杠铃所受的重力与手对杠铃的支持力是一对作用力与反作用力

D.杠铃对手的压力与手对杠铃的支持力是一对作用力与反作用力

【解析】选D。杠铃所受重力和杠铃对手的压力方向相同,不是平衡力,A错误;杠铃对手的压力与手对杠铃的支持力是一对作用力与反作用力,B错误、D正确;杠铃所受的重力与手对杠铃的支持力是一对平衡力,C错误。

2.甲、乙两队进行拔河比赛,结果甲队获胜,则比赛过程中,下列说法正确的是

(　　)

A.甲、乙两队与地面之间的摩擦力大小相等、方向相反

B.甲队与地面之间的摩擦力和乙队与地面之间的摩擦力是一对相互作用力

C.甲、乙两队拉绳子的力大小相等、方向相反

D.甲队拉绳子的力大于乙队拉绳子的力

【解析】选C。对甲、乙两队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、乙两队的摩擦力。整体从静止到运动起来产生了加速度,故受外力不平衡,因甲队获胜,由此可判断甲队所受摩擦力大于乙队所受摩擦力,故A错误; 由于两队受到的摩擦力不是相互作用引起的,故不是作用力与反作用力,故B错误;甲对绳子的拉力与绳子对甲的拉力,乙对绳子的拉力与绳子对乙的拉力,都是作用力与反作用力,故甲、乙两队拉绳子的力大小相等、方向相反,故C正确,D错误。

3.人站在地面上,先将两腿弯曲,再用力蹬地,就能跳离地面,人能跳起离开地面的原因是 (　　)

A.人对地球的作用力大于地球对人的作用力

B.地面对人的作用力大于人对地面的作用力

C.地面对人的作用力大于人的重力

D.人除受地面的弹力外,还受到一个向上的力

【解析】选C。人对地球的作用力与地球对人的作用力、地面对人的作用力与人对地面的作用力都是互为作用力和反作用力,总是等大反向,A项、B项错误;对人受力分析:人受到地面给人的弹力、重力,因为弹力大于重力,所以人能跳起离开地面,选项C正确;人只受到一个向上的力——地面对人的弹力,D项错误。

4.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儿童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】选B。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;将儿童从井内加速向上提的过程中,加速度方向向上,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和反作用力,故C错误;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。故选B。

【补偿训练】

如图所示,质量为m的物体放在水平放置的钢板C上,与钢板的动摩擦因数为μ。由于光滑导槽A、B的控制,物体只能沿水平导槽运动。现使钢板以速度v1向右运动,同时用力F沿导槽的方向拉,致使物体以速度v2沿导槽运动,则F的大小为

(　　)

A.等于μmg　　　　　　　　 B.大于μmg

C.小于μmg  D. 不能确定

【解析】选C。钢板以速度v1向右运动,等效于工件以等大的速度相对于钢板向左运动,设为v1′,同时工件被拉动还具有另一速度v2,故工件相对于钢板的运动速度应是v1′与v2的合成,即速度v,滑动摩擦力阻碍二者间的相对运动,如图,故工件所受摩擦力与v反向,大小Ff=μmg。要使工件沿导槽匀速运动,所施加的拉力只需与摩擦力的一个分力平衡,故F<Ff=μmg。

5.如图所示,A、B、C三个物块的质量相等,有F=1 N的两个水平力分别作用于A、B两个物块上,A、B、C都静止,则地面对A物块、A物块对B物块、B物块对C物块的摩擦力分别为              (　　)

A.1 N、2 N、1 N  B.0、0、1 N

C.0、1 N、0  D.1 N、1 N、0

【解析】选C。以整体为研究对象,则整体在水平方向受向左和向右的大小相等的拉力,则二力的合力为零;若地面对A有摩擦力的话,则整体不可能静止,故地面对A的摩擦力为零;以BC为整体进行分析,BC水平方向受向右的拉力,若要静止,则A对B一定有向左的摩擦力,大小等于F=1 N;对C分析,C水平方向不受外力,相对B没有相对运动的趋势,故C不受B的摩擦力,故应选C。

6.如图所示,两个等大、反向的水平力F分别作用在物体A和B上,物体A、B均处于静止状态。若各接触面均与水平地面平行,则物体A、B各受几个力作用

(　　)

A.3个,4个　　　　 B.4个,5个

C.4个,4个  D.4个,6个

【解析】选B。对物体A受力分析,竖直方向上受2个力作用:重力和支持力;水平方向受2个力作用:水平向右的力F和B对A向左的静摩擦力Ff,且F=Ff,即物体A共受4个力作用。对物体B受力分析,竖直方向上受3个力作用:重力、地面的支持力、A对B的压力;水平方向受水平向左的力F和A对B向右的摩擦力Ff′,根据牛顿第三定律可知:Ff= Ff′,结合对A的受力分析可知Ff′ =F,所以B不可能受到地面的静摩擦力,B水平方向也受2个力作用,即物体B共受5个力的作用,故B项正确。

二、非选择题(本题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)

7.(14分)如图所示,物体A、B的质量分别为mA=10 kg,mB=20 kg,A与B、B与水平桌面间的动摩擦因数都等于 0.3,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当用水平力F=80 N向右拉轻滑轮时,B对A的摩擦力和桌面对B的摩擦力为多大?(g取

10 m/s2)

【解析】A与B、B与水平桌面间的最大静摩擦力分别为:fmA=μmAg=30 N

fmB=μ(mAg+mBg)=90 N

由于绳子对物体A的拉力

FA==40 N>fmA

故B对A的摩擦力为滑动摩擦力,大小为30 N,方向向左。

物体B受到向右的拉力=40 N和A施加给它的大小为 30 N 的摩擦力,

FB=40 N+30 N<fmB

故桌面对B的摩擦力为静摩擦力,大小为FB=70 N,方向向左。

答案:30 N　70 N

【补偿训练】

如图甲所示,物体A放在水平面上,物体A所受的重力为10 N,设物体A与水平面间的最大静摩擦力为2.5 N,动摩擦因数为0.2。若对物体A施加一个由零均匀增大到6 N的水平推力F,请在图乙中画出物体A所受的摩擦力fA随水平推力F变化的图线。

【解析】当水平推力F小于A与水平面间的最大静摩擦力2.5 N时,A受到水平面静摩擦力作用,随水平推力的增大而增大,且与水平推力等值;当推力大于2.5 N时,物体滑动,此时摩擦力为滑动摩擦力,大小为:fA=μmg=0.2×10 N=2 N;故摩擦力随水平推力的变化图像如图所示:

答案:见解析图

8.(16分)如图所示,物体A、B的重力分别为GA=100 N、GB=40 N,弹簧的劲度系数为 500 N/m,不计绳重和摩擦,求地面对物体A的支持力大小和弹簧的伸长量。

【解析】以B物体为研究对象,由平衡条件得:

绳子的拉力大小T=GB=40 N

则弹簧的弹力F=T=40 N

根据胡克定律F=kx得

x== m=0.08 m

再对A物体进行研究,A受到重力GA、弹簧的拉力F和地面的支持力N作用,由平衡条件得

N=GA-F=100 N-40 N=60 N。

答案:60 N　0.08 m

(15分钟　40分)

9.(6分)如图所示,用弹簧测力计悬挂一个重G=10 N的金属块,使金属块的一部分浸在台秤上的水杯中(水不会溢出)。若弹簧测力计的示数变为FT′=6 N,则台秤的示数与未挂金属块时相比              (　　)

A.增加4 N　　　　　 B.增加6 N

C.增加10 N  D.保持不变

【解析】选A。金属块浸入水杯中后,水对金属块产生向上的浮力F,由弹簧测力计的示数可知,浮力的大小为F=G-FT′=10 N-6 N=4 N。根据牛顿第三定律知,金属块对水也施加一个反作用力F′,其大小F′=F=4 N,方向向下,所以台秤的示数增加4 N,A项正确。

10.(6分)(多选)如图所示吊在天花板上的电扇所受重力为G,静止时固定杆对它的拉力为F,扇叶水平转动后,固定杆对它的拉力为F′,则   (　　)

A.F=G、F=F′

B.F=G、F>F′

C.电扇静止时,固定杆对它的作用力等于它对固定杆的作用力

D.扇叶水平转动后,固定杆对它的作用力小于它对固定杆的作用力

【解析】选B、C。电扇静止时,有F=G,而扇叶水平转动后,向下吹风,对空气有向下的作用力,根据牛顿第三定律,空气对扇叶有向上的作用力,此时固定杆对电扇的拉力F′<G,得F′<F,A项错误,B项正确;固定杆对电扇的作用力与电扇对固定杆的作用力为一对作用力和反作用力,两者总是等大反向,C项正确,D项错误。

11.(6分)(多选)如图所示,物体m与斜面体M一起静止在水平地面上,关于两物体受力的个数下列说法正确的是              (　　)

A.m一定受三个力作用

B.m可能受两个力作用

C.M一定受四个力作用

D.M可能受五个力作用

【解析】选A、C。物体m静止在斜面上,受到重力、支持力和沿斜面向上的摩擦力作用,故物体m一定受三个力作用,A项正确、B项错误;以物体m与斜面体M整体为研究对象,M与地面之间没有摩擦力,则M受到重力、地面的支持力、m对它的压力和摩擦力,共四个力作用,C项正确、D项错误。

12.(22分)运输货车的制造标准是:当货车侧立在倾角为30°的斜坡上时,如图所示,货车仍不至于翻倒。也就是说,货车受到重力的作用仍落在货车的支持面(以车轮为顶点构成的平面范围)以内。如果车轮间的距离为2.0 m,则车身的重心与路面之间的最大距离(水平路面上车身的重心的最大高度)是多少?(设车的重心在如图所示的中轴线上)

【解析】设O为车厢的重心,过O作两车轮连线的垂线,交点为A,如图所示,

过O作重力作用线OB,此线不能超过B车轮,否则车将翻倒。取临界点B,在直角三角形OAB中,由几何关系可知:∠AOB=30°,AB=BC=1 m,OA=AB=1.73 m。

答案:1.73 m