专题三 牛顿运动定律
(考试时间:70分钟;满分:100分)
第Ⅰ卷(选择题 60分)
一、选择题(本大题有20小题,每小题3分,共60分.每小题只有一个选项符合题意)
1.惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性.以下四个运动物体中,惯性最大的是( D )
A.匀速行驶的汽车
B.加速行驶的快艇
C.匀速跳伞的运动员
D.减速进站的列车
解析:质量是物体惯性大小的唯一量度,列车质量大,惯性也大,选项D正确.
2.下列各组属于国际单位制的基本单位的是( C )
A.质量、长度、时间
B.力、时间、位移
C.千克、米、秒
D.牛顿、克、米
解析:A,B选项中所给的都是物理量,不是物理单位,A,B选项错误.千克、米、秒都是国际单位制中的基本单位,C正确.牛顿是国际单位制中的导出单位,克不属于国际单位,D选项错误.
3.下列关于惯性的说法正确的是( C )
A.物体运动速度越大惯性越大
B.汽车在刹车过程中惯性在减小
C.火车的惯性比摩托车的惯性大
D.只有静止或匀速直线运动的物体才有惯性
解析:一切物体都具有惯性,且惯性大小仅由质量决定,与其他因素无关,故A,B,D错误,C正确.
4.首先正确认识力和运动的关系,推翻“力是维持物体运动的原因”的物理学家是( C )
A.阿基米德
B.牛顿
C.伽利略
D.亚里士多德
解析:伽利略通过理想斜面实验结合逻辑推理得出了力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,选项C正确.
5.我国道路交通安全法规中规定:行驶中的各种小型车辆前排乘坐的人必须系好安全带.乘坐的人系好安全带是为了( D )
A.减小人的惯性
B.减小车的惯性
C.防止汽车起动时对乘坐的人产生影响
D.防止急刹车时由于惯性造成对人的伤害
解析:惯性大小仅由质量决定,与其他因素无关,系好安全带不会改变物体的惯性,它主要是防止汽车在急刹车时由于惯性给人带来伤害,故A,B错误,D正确;在汽车启动时安全带不起作用,C错误.
6.关于力和运动,下列说法正确的是( C )
A.物体的运动是依靠力来维持的
B.力停止作用后,物体的运动就不能维持
C.物体做变速运动时,一定有外力作用
D.力是改变物体惯性的原因
解析:力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因,A,B错误,C正确.惯性是物体的固有属性,只与质量有关,与其他因素无关,D错误.
7.关于惯性,下列说法正确的是( C )
A.汽车的速度越大,惯性也越大
B.物体惯性大小与物体的运动状态有关
C.人向前奔跑时被绊,由于惯性向前摔倒
D.物体沿光滑斜面下滑,由于惯性,物体的速度不断增大
解析:惯性是物体的固有属性,其大小只与物体的质量有关,与其他任何因素都无关,故A,B错误;人向前奔跑时被绊,因为惯性身体将继续向前运动,所以向前摔倒,故C正确;物体沿光滑斜面下滑,物体的运动状态发生变化是因为受到了力的作用,与惯性无关,故D错误.
8.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( C )
A.绳子对儿童的拉力大于儿童对绳子的拉力
B.消防员对绳子的拉力与绳子对儿童的拉力是一对作用力和反作
用力
C.绳子对儿童的拉力大于儿童的重力
D.消防员对绳子的拉力大于儿童对绳子的拉力
解析: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,选项A错误;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,选项B错误;将儿童从井内加速向上提的过程中,加速度方向向上,根据牛顿第二定律得绳子对儿童的拉力大于儿童的重力,选项C正确;消防员对绳子的拉力等于绳子对消防员的拉力,儿童对绳子的拉力等于绳子对儿童的拉力,所以消防员对绳子的拉力等于儿童对绳子的拉力,选项D错误.
9.如图所示,两个人同时用大小分别为F1=120 N,F2=80 N的水平力拉放在光滑水平地面的小车,若小车的质量m=20 kg,则小车的加速度( B )
A.方向向左,大小为10 m/s2
B.方向向左,大小为2 m/s2
C.方向向右,大小为10 m/s2
D.方向向右,大小为2 m/s2
解析:小车受到的合力F=F1-F2=40 N,方向向左,由牛顿第二定律F=ma,得小车的加速度a==2 m/s2,方向与合力方向相同,选项B正确.
10.如图所示,小敏正在做双脚跳台阶的健身运动.若忽略空气阻力,小敏起跳后,下列说法正确的是( D )
A.上升过程处于超重状态
B.下降过程处于超重状态
C.上升过程处于向上加速状态
D.下降过程处于失重状态
解析:若忽略空气阻力,小敏起跳后,在空中运动的过程只受重力,加速度就是重力加速度.则小敏起跳后,上升过程是向上减速,处于失重状态,下降过程是加速下降,处于失重状态.故选项A,B,C错误,D
正确.
11.一架飞机起飞后不久遭到鸟击,致使飞机发生故障.下列说法正确的是( B )
A.飞机和鸟主动撞击的一方施加的作用力大
B.鸟对飞机的作用力等于飞机对鸟的作用力
C.撞击后鸟亡,说明鸟对飞机的作用力小于飞机对鸟的作用力
D.撞击后机损,说明鸟对飞机的作用力大于飞机对鸟的作用力
解析:鸟对飞机的作用力与飞机对鸟的作用力是一对作用力与反作用力,总是大小相等,方向相反,与主动不主动无关.选项B正确.
12.如图所示,质量为10 kg的物体,在水平地面上向左运动,物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2,与此同时,物体受到一个水平向右的拉力F=20 N的作用,则物体的加速度为(g取10 m/s2)( C )
A.0
B.2 m/s2,水平向右
C.4 m/s2,水平向右
D.2 m/s2,水平向左
解析:由题意得,物体受到地面的摩擦力大小为f=μmg=20 N,方向水平向右,由牛顿第二定律得,物体的加速度a==4 m/s2,方向水平
向右.
13.如图所示,一台电视机静止于水平桌面上,以下说法正确的是( B )
A.电视机所受的重力与电视机对桌面的压力是一对平衡力
B.电视机所受的重力与桌面对电视机的支持力是一对平衡力
C.电视机所受的重力与桌面对电视机的支持力是一对作用力与反作用力
D.电视机所受的重力与电视机对桌面的压力是一对作用力与反作
用力
解析:电视机所受的重力与桌面对它的支持力是一对平衡力,而电视机对桌面的压力与桌面对电视机的支持力是一对作用力与反作用力,故A,C,D错误,B正确.
14.有句歇后语叫“鸡蛋碰石头——自不量力”.在鸡蛋碰石头的过程中,以下说法正确的是( C )
A.石头对鸡蛋的作用力和鸡蛋对石头的作用力是一对平衡力
B.鸡蛋破了,而石头丝毫无损,说明石头对鸡蛋的作用力大
C.鸡蛋破了,但是鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力一样大
D.鸡蛋破了,但是鸡蛋对石头的作用力比石头对鸡蛋的作用力大
解析:石头对鸡蛋的作用力和鸡蛋对石头的作用力是一对作用力和反作用力,大小相等,方向相反,选项A,B,D错误,C正确.
15.如图所示,我国有一种传统的民族体育项目叫做“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( D )
A.甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力,所以甲获胜
B.只有当甲把乙匀速拉过去时,甲对乙的拉力大小才等于乙对甲的拉力大小,否则不等于
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:在比赛过程中,甲对乙的拉力与乙对甲的拉力始终等大反向,之所以甲获胜,是因为地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力,故D正确.
16.电梯内天花板上挂一弹簧测力计,弹簧测力计下挂一重物,当弹簧测力计的示数增大时,以下说法正确的是( D )
A.电梯一定向上做加速运动
B.电梯一定向下做加速运动
C.电梯一定向下做减速运动
D.电梯可能向上做加速运动,也可能向下做减速运动
解析:弹簧测力计示数增大,说明重物处于超重状态,具有向上的加速度,故电梯可能向上做加速运动,也可能向下做减速运动,选项D
正确.
17.“蹦极”是一项非常刺激的体育运动.某人身系弹性绳自高空P点自由下落,忽略空气阻力,图中a点是弹性绳的原长位置,c是人所到达的最低点,b是人静止悬吊着时的平衡位置,人在从P点下落到最低点c的过程中,以下说法正确的是( B )
A.在Pa段做变加速直线运动
B.在ab段人受到的合力向下,人的速度在增大
C.在bc段人的加速度向下,人的速度在减小
D.在a点,人的速度最大,加速度为g
解析:在Pa段弹性绳松弛,对人没有拉力,人做自由落体运动,速度不断增大,选项A错误;在ab段弹性绳对人的拉力小于人的重力,人受到的合力向下,人继续向下做加速运动,速度不断增大,选项B正确;在bc段,弹性绳对人的拉力大于人的重力,人受到的合力向上,加速度向上,人向下做减速运动,速度减小,选项C错误;由以上分析可知,在经过b点时,人的速度最大,此时人受到的拉力与重力平衡,人的加速度为0,选项D错误.
18.在光滑的水平桌面上,有一个静止的物体,给物体施以水平作用力,在力作用到物体上的瞬间,则( B )
A.物体同时具有加速度和速度
B.物体立即获得加速度,速度仍为零
C.物体立即获得速度,加速度仍为零
D.物体的速度和加速度均为零
解析:作用力与加速度是瞬时对应关系,所以在力作用到物体上的瞬间,物体立即具有加速度,但物体的速度还得从零开始增大,不可能立即具有速度,选项B正确.
19.如图所示,质量为m的物体悬挂在劲度系数为k的轻质弹簧下端,现用手将物体竖直向下拉,使弹簧的伸长量为x,然后突然松手,则在松手的瞬间,物体的加速度大小为( B )
A.
B.-g
C.g
D.0
解析:松手瞬间,由牛顿第二定律得kx-mg=ma,所以物体的加速度大小a==-g,选项B正确.
20.一物体受到一个和它的运动方向一致但逐渐变小直至为零的力的作用,则该物体的( C )
A.速度越来越小
B.加速度越来越大
C.最后速度方向与原速度方向一致
D.最后速度为零
解析:由牛顿第二定律F=ma,可知F逐渐变小直至为0,则a逐渐变小直至为0,但a的方向与v方向相同,物体一直在做加速运动,速度一直增大直至最大速度做匀速运动,且速度方向与原速度方向一致,选项C正确,A,B,D错误.
第Ⅱ卷(非选择题 40分)
二、填空题(本大题有4小题,每小题6分,每空格2分,共24分)
21.在弹簧测力计上挂一个质量为0.5 kg的重物,g取10 m/s2.当重物静止时,弹簧测力计的读数为 N;当提着弹簧测力计与重物一起竖直向上加速运动时,弹簧测力计的读数 (选填“大于”或“小于”)重物受到的重力,此时重物处于 (选填“超重”或“失重”)状态.
解析:静止时,重物处于平衡状态,F=mg=5 N.
竖直向上加速时,重物处于超重状态,则弹簧测力计读数大于重物所受重力.
答案:5 大于 超重
22.质量为50 kg的人站在升降机里的测力计上.当升降机静止时,人对测力计的压力为 N;当升降机以 2 m/s2的加速度匀加速上升时,人对测力计的压力为 N,此时人处于 (选填“超重”或“失重”)状态.(g取10 m/s2)
解析:静止时,人处于平衡状态,则N1=mg=500 N.
匀加速上升时,人处于超重状态,
由N2-mg=ma得N2=mg+ma=600 N.
答案:500 600 超重
23.如图所示,用水平拉力F=2 N使物体由静止开始沿光滑水平地面做匀加速直线运动,已知物体的质量m=1.0 kg.则物体的加速度大小a= m/s2;物体从静止开始在t=5 s时通过的距离s= m,5 s末的速度v= m/s.
解析:由牛顿第二定律F=ma,可知物体的加速度大小a==2 m/s2.由运动学公式可知,t=5 s时,s=at2=25 m,v=at=10 m/s.
答案:2 25 10
24.某宇宙飞船中宇航员的质量是60 kg,g取10 m/s2.起飞阶段向上的加速度是30 m/s2,则宇航员对座椅向下的压力为 N;重返大气层阶段飞船以5 m/s2的加速度向下做减速运动,则宇航员对座椅向下的压力为 N.最后接近地面时宇航员以2 m/s的速度匀速下降,则在匀速下降阶段,宇航员对座椅的压力为 N.
解析:起飞阶段,宇航员的加速度方向向上,由N1-mg=ma得N1=mg+ma=2 400 N,由牛顿第三定律,宇航员对座椅向下的压力为2 400 N;重返大气层阶段,宇航员的加速度方向向上,由N2-mg=ma得N2=mg+ma=900 N,由牛顿第三定律,宇航员对座椅向下的压力为900 N;最后匀速下降,处于平衡状态,则N3=mg=600 N,由牛顿第三定律可知,宇航员对座椅的压力为600 N.
答案:2 400 900 600
三、计算题(本大题有2小题,第25题6分,第26题10分,共16分.解题时要求写出必要的文字说明、方程式、演算步骤,只写最后答案而无演算过程的不得分,答案必须明确写出数值和单位)
25.用30 N的水平力F拉一静止在光滑水平面上质量为 20 kg 的物体,力F作用3 s后消失,求第5 s末物体的速度和加速度.
解析:前3 s物体由静止开始做匀加速直线运动,
由牛顿第二定律得F=ma, (1分)
解得a== m/s2=1.5 m/s2, (1分)
3 s末物体的速度v=at=1.5×3 m/s=4.5 m/s;(1分)
3 s后,力F消失,由牛顿第二定律可知加速度立即变为0,物体做匀速直线运动,所以第5 s末物体的速度仍是3 s末的速度,即
4.5 m/s,加速度a=0. (3分)
答案:4.5 m/s 0
26.一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动,4 s内通过8 m的距离,此后关闭发动机,汽车又运动了2 s停止,已知汽车的质量m=2×103 kg,汽车运动过程中所受阻力大小不变,求:
(1)关闭发动机时汽车的速度大小;
(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小;
(3)汽车牵引力的大小.
解析:(1)汽车由静止开始做匀加速直线运动,
则s0=t1 (2分)
解得v0==4 m/s. (1分)
(2)关闭发动机后汽车减速过程的加速度
a2==-2 m/s2 (1分)
由牛顿第二定律有-f=ma2(1分)
解得f=4×103 N. (1分)
(3)设开始加速过程中汽车的加速度为a1,则
s0=a1 (2分)
由牛顿第二定律有F-f=ma1 (1分)
解得F=f+ma1=6×103 N. (1分)
答案:(1)4 m/s (2)4×103 N (3)6×103 N(共9张PPT)
专题三 牛顿运动定律
一、牛顿第一定律 惯性 理想实验
1.牛顿第一定律
(1)内容:一切物体总保持 运动状态或 状态,直到有
迫使它改变这种状态.
(2)含义
①指出力不是维持物体运动的原因,而是 物体运动状态的原因.
②指出了一切物体都有 .
2.惯性
(1)定义:物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的 .
(2)量度: 是物体惯性大小的唯一量度.
匀速直线
外力
静止
改变
惯性
性质
质量
3.理想实验
理想实验的方法是科学研究的重要方法,伽利略利用理想实验得到了运动不需要用力来维持的结论.
二、牛顿第二定律
1.内容:物体加速度的大小与所受合外力的大小成 ,与物体的质量成 ,加速度的方向与合外力的方向 .
2.表达式: 或a= .
3.应用牛顿第二定律解题的一般步骤
(1)确定研究对象.
(2)对研究对象进行受力情况或运动情况的分析,画出受力图或运动情
景图.
正比
F=ma
相同
反比
(3)求合力或加速度.
(4)根据牛顿第二定律列方程.
4.对牛顿第二定律的理解:同体、同向、同时、因果、同单位制.
5.两类基本问题
(1)已知物体的受力情况,确定物体的运动情况;
(2)已知物体的运动情况,确定物体的受力情况.
三、超重与失重
1.超重现象
(1)定义:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) 物体所受的重力的现象.
(2)条件:物体具有 的加速度.
2.失重现象
(1)定义:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) 物体所受的重力的现象.
(2)条件:物体具有 的加速度.
3.完全失重
(1)定义:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)为 的现象.
(2)条件:物体的加速度等于 .
大于
向下
小于
向上
0
重力加速度
四、牛顿第三定律 作用力和反作用力
1.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 ,作用在同一条 上.
2.作用力和反作用力
物体间 的一对力.其中任意一个力叫作用力,另一个力就
叫 .
相等
相反
直线
相互作用
反作用力
3.区分作用力、反作用力与平衡力
作用力与反作用力 平衡力
相同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
作用
对象 作用在两个不同物体上 作用在同一个物体上
作用
时间 同时产生,同时变化,同时消失,不可单独存在 不一定同时产生或消失
力的
性质 同种性质的力 不一定是同种性质的力
五、力学单位制
1.国际单位制(SI)是由七个基本单位和用这些基本单位导出的单位组
成的.
2.力学中有三个基本单位:长度的单位 、质量的单位 、时间的单位 .
米
千克
秒
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