新课标人教版高中物理必修1第四章第5节《牛顿第三定律》同步练习.doc

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新课标版物理高一必修1第四章
4.5牛顿第三定律同步练习
一、选择题
1．手拿起玻璃瓶，使瓶在空中处于静止状态，关于瓶的受力，下列说法中正确的是（ ）
A．滑动摩擦力，方向竖直向上
B．静摩擦力，方向竖直向下
C．摩擦力和重力是一对平衡力
D．摩擦力和重力是作用力和反作用力
答案：C
知识点：牛顿第三定律 共点力的平衡
解析：
解答：手拿起玻璃瓶，使瓶在空中处于静止状态，则瓶子竖直方向受向下的重力和向上的静摩擦力作用，这两个力是平衡力，故选项C正确.
分析：本题考查了共点力的平衡及牛顿第三定律
2．万有引力定律的发现实现了物理学史上的第一次大统一——“地上物理”和“天上物理”的统一。它表明天体运动和地面物体的运动遵从相同的规律。牛顿发现万有引力定律的过程中将行星的椭圆轨道运动假想成圆周运动；另外，还应用到了其他的规律和结论，其中不包括（ ）
A．牛顿第二定律
B．牛顿第三定律
C．开普勒的研究成果
D．卡文迪许通过扭秤实验得出的引力常量
答案：D
知识点：牛顿第三定律 万有引力定律
解析：
解答：牛顿在发现万有引力定律的过程中将行星的椭圆轨道简化为圆轨道这就是开普勒第一定律，由牛顿第二定律可列出万有引力提供向心力．再借助于牛顿第三定律来推算物体对地球作用力与什么有关系．同时运用开普勒第三定律来导出万有引力定律．而卡文迪许通过扭秤实验得出的引力常数是在牛顿发现万有引力定律之后，故选：D.
分析：本题考查了万有引力定律的发现及牛顿第三定律
3．关于作用力与反作用力做功的关系，下列说法正确的是（ ）
A.作用力做正功时，反作用力也可能做正功
B.当作用力不做功时，反作用力也不做功
C.作用力与反作用力所做的功一定是大小相等、方向相反
D.当作用力做正功时，反作用力一定做负功
答案：A
知识点：牛顿第三定律 功
解析：
解答：作用力做正功时，反作用力也可能做正功，例如面对而坐在冰车上的甲乙两人互推时，甲对乙做正功，乙对甲也做正功，但是两个功大小不一定相等，选项A正确，C错误；当作用力不做功时，但反作用力可能做功，选项B错误；当作用力做正功时，反作用力不一定做负功，选项D错误；故选A.
分析：本题考查了功及牛顿第三定律
4．一本书静止放在桌面上，下列说法正确的是 （ ）
A．桌面对书的支持力的大小等于书的重力，它们是一对平衡力
B．书受到的重力和桌面对书的支持力是一对作用力与反作用力
C．书对桌面的压力就是书的重力，它们是同一性质的力
D．书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对平衡力
答案：A
知识点：牛顿第三定律 共点力的平衡
解析：
解答：书本处于平衡状态，竖直方向只受重力和支持力作用，所以此二力平衡，故A项正确；由上面分析可知B项错；压力属于弹力，与重力产生的条件不同，是不同性质的力，故C项错；书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对作用力和反作用力，故D项错.
分析：本题考查了一对平衡力与作用力和反作用力的概念和区别
5．下列对作用力与反作用力的认识正确的是（ ）
A．作用力与反作用力一定是性质相同的力
B．作用力与它的反作用力总是一对平衡力
C．地球对苹果的吸引力远大于苹果吸引地球的力
D．马拉车做加速运动，马向前拉车的力大于车向后拉马的力
答案：A
知识点：牛顿第三定律
解析：
解答：作用力与反作用力的性质一定相同，选项A正确；作用力和反作用力受力物体是两个，故不能求合力，作用效果不能抵消，不能平衡，选项B错误；地球对苹果的吸引力与苹果吸引地球的力是一对作用力和反作用力，大小相等，选项C错误；马向前拉车的力大于车向后拉马的力是一对作用力和反作用力，大小相等，选项D错误.
分析：本题考查了作用力和反作用力
6．下图所示是一支旅行用的“两面针”牙膏，该牙膏的外壳是由铝薄皮做的，根据你的观察和生活经验，下列说法正确的是（ ）
A．牙膏盖上的条纹是为了减小摩擦
B．牙膏被挤出来是因为牙膏受到手的作用力
C．该牙膏皮被挤压后发生的形变为非弹性形变
D．挤牙膏时手对牙膏皮的作用力大于牙膏皮对手的作用力
答案：C
知识点：牛顿第三定律
解析：
解答：牙膏盖上的条纹是为了增大摩擦，在运动过程中不易滑落，A正确；力不可以传递，牙膏被挤出来是因为受到牙膏受到牙膏皮的作用力，B错误；由图可知，牙膏皮被挤压后不能恢复原来的状态，因此发生的是非弹性形变，C正确；挤牙膏时手对牙膏皮的作用力与牙膏皮对手的作用力是一对作用力和反作用力，大小相等方向相反，D错误.
分析：本题考查了作用力与反作用力
7．如图所示，人站立在体重计上，下列说法正确的是（ ）
A．人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对平衡力
B．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
C．人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力
D．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
答案：B
知识点：牛顿第三定律 共点力的平衡
解析：
解答：人对体重计的压力和体重计对人的支持力大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在两个物体上，是一对作用力和反作用力，选项A错误，B正确；人所受的重力和体重计对人的支持力是一对平衡力，选项CD错误，故选B.
分析：本题考查了共点力的平衡及牛顿第三定律
8．神舟十号飞船于2013年6月11日17时38分02.666秒，由长征二号改进型运载火箭“神箭”成功发射，2013年6月26日，神舟十号载人飞船返回舱返回地面。下列说法错误的( )
A．发射初期，宇航员处于超重状态，返回落地时，宇航员也处于超重状态
B．神舟十号飞船与天宫一号对接后在太空中正常运转时，航天员处于完全失重状态
C．火箭发射时，喷出的高速气流对火箭的作用力大于火箭对气流的作用力
D．高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力大小相等
答案：C
知识点：牛顿第三定律 万有引力定律 超重与失重
解析：
解答：A.火箭加速上升和减速落地时，加速度方向向上，宇航员均处于超重状态．故A正确．B.飞船在绕地球匀速运行时，物体所受的万有引力提供圆周运动所需的向心力，物体与接触面之间无作用力，处于完全失重状态．故B正确．C.D.火箭发射时，喷出的高速气流对火箭的作用力与火箭对气流的作用力是作用力与反作用力关系，所以两者大小相等，故C错误，D正确。本题选错误的故选C.
分析：本题考查了超重与失重、万有引力定律的应用及牛顿第三定律
9．如图，在学校秋季运动会上，小明同学以背越式成功地跳过了1.70米的高度。若空气阻力作用可忽略，则下列说法正确的是（ ）
A．小明上升过程中处于超重状态
B．研究小明在空中姿态时可把小明视为质点
C．起跳时小明对地面的压力与地面对他的支持力大小相等
D．小明起跳以后在下降过程中重力消失了，只有惯性
答案：C
知识点：牛顿第三定律 失重和超重
解析：
解答：小明上升过程中加速度向下处于失重状态，选项A不正确；研究小明在空中姿态时小明的大小不能忽略，故不可把小明视为质点，选项B错误；起跳时小明对地面的压力与地面对他的支持力是作用力与反作用力，故大小相等，选项C正确；小明起跳以后在下降过程中是失重，但不是重力消失了，选项D错误，故选C.
分析：本题考查了失重和超重及牛顿第三定律
10．如图所示，台秤上放一个装有水的容器，有一个金属球挂在弹簧测力计下面，现将金属球浸没在水中，比较在金属球浸入水中前、后的情况（ ）
A．弹簧测力计的示数减小，台秤的示数不变
B．弹簧测力计的示数不变，台秤的示数增加
C．弹簧测力计的示数减小，台秤的示数增大，且减少的示数等于增加的示数
D．弹簧测力计的示数增大，台秤的示数减小，且增加的示数等于减少的示数
答案：C
知识点：牛顿第三定律 共点力的平衡
解析：
解答：当金属球浸入水中后，受到向上的浮力作用，故弹簧测力计的示数减小；由牛顿第三定律，在水对球有向上的浮力的同时，金属球对水有向下的作用力，这两个力大小相等，方向相反，故使得台秤的示数增大，且弹簧秤减少的示数等于台秤增加的示数，选项C正确.
分析：本题考查了共点力的平衡及牛顿第三定律
11．用计算机辅助实验系统做验证牛顿第三定律的实验，点击实验菜单中“力的相互作用”．把两个力探头的挂钩钩在一起，向相反方向拉动，观察显示器屏幕上出现的结果如图．观察分析两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线，可以得到以下实验结论( )
A．作用力与反作用力大小相等
B．作用力与反作用力方向有可能相同
C．作用力与反作用力有时相等有时不等
D．作用力与反作用力作用在同一物体上
答案：A
知识点：牛顿第三定律
解析：
解答：由图可知，作用力与反作用力总是大小相等，而方向相反的，所以A正确；C错误；相互作用的两个物体的作用力与反作用力分别作用在两个物体上，故D错误.
分析：本题考查了作用力与反作用力的性质
12．小球静止在水平面上，以下说法正确的是( )
A．球对水平面的正压力与球的重力大小相等，这两个力是作用力与反作用力
B．球对水平面的正压力与球的重力大小相等，这两个力是一对平衡力
C．水平面对小球有支持力，是因为小球对水平面的作用导致桌面的形变引起的
D．水平面对小球有支持力，是因为水平面对小球的作用导致小球的形变引起的
答案：C
知识点：牛顿第三定律 共点力的平衡 弹力
解析：
解答：球对水平面的正压力与球的重力大小相等，但这两个力不是作用力与反作用力，球对水平面的正压力的反作用力是水平面对球的支持力，选项A错误；水平面对球的支持力与球的重力大小相等，这两个力是一对平衡力，选项B错误；水平面对小球有支持力，是因为小球对水平面的作用导致桌面的形变引起的，选项C正确，D错误；故选C.
分析：本题考查了共点力的平衡及牛顿第三定律
13．如图所示，一条形磁铁静止在斜面上，固定在磁铁中心的垂直上方的水平导 线中通有垂直流向纸外的恒定电流，若将磁铁的N极位置与S极位置对调后，仍放在斜面上原来的位置，若磁铁仍然静止，则磁铁对斜面的压力FN和摩擦力Ff的变化情况分别是（ ）
A．FN增大 B．FN减小 C．Ff减小 D．Ff增大
答案：B
知识点：牛顿第三定律 安培力
解析：
解答：条形磁铁在导线处产生的磁场方向平行于斜面向上，由左手定则知导线所受安培力垂直斜面向上，根据牛顿第三定律则条形磁铁所受安培力垂直斜面向下；若将磁铁的N极位置与S极位置对调后，同理可知条形磁铁所受安培力垂直斜面向上，故磁铁对斜面的压力FN减小，根据平衡条件：Ff=mgsinθ保持不变；故选：B.
分析：本题考查了安培力及牛顿第三定律
14．如图，甲乙两位同学在水平操场上进行拔河比赛，若甲同学胜出，不计绳子质量，下列说法中正确的是（ ）
A．甲对绳子的拉力是由于绳子发生弹性形变而产生的
B．甲拉绳子的力和绳子拉甲的力是一对平衡力
C.甲获胜是因为甲拉绳子的力大于乙拉绳子的力
D.甲获胜是因为乙受到的拉力大于乙与地面间的摩擦力
答案：D
知识点：牛顿第三定律 共点力的平衡 摩擦力 弹力
解析：
解答：A、弹力的的产生是施力物体发生了形变而对受力物体产生了恢复形变的力，故A错误.B、甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是作用力和反作用力，故B错误；C、因为物体间力的作用是相互的，对于拔河的两个队，甲对乙施加了多大拉力，乙对甲也同时产生一样大小的拉力，故C错误；D、双方之间的拉力并不是决定胜负的因素，哪边能获胜就取决于哪边的摩擦力大，故D正确．
分析：本题考查了共点力的平衡及牛顿第三定律
15．如图所示，水平桌面上平放一叠共计54张的扑克牌，每一张的质量均为m．用一手指以竖直向下的力压第1 张牌，并以一定速度向右移动手指，确保手指与第1 张牌之间有相对滑动．设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同，手指与第l 张牌之间的动摩擦因数为，牌间的动摩擦因数均为，第54 张牌与桌面间的动摩擦因数为，且有．则下列说法正确的是( )
A．第l 张和第2张牌一定保持相对静止
B．第54 张牌受到水平桌面的摩擦力向右
C．第2 张牌到第53 张牌之间不可能发生相对滑动
D．第2 张牌到第53 张牌之间可能发生相对滑动
答案：C
知识点：牛顿第三定律 共点力的平衡 静摩擦力
解析：
解答：A、若手指与第1张牌的摩擦力大于1与2间的摩擦力，则二者发生相对滑动．故A错误．B、对53张牌（除第1张牌外）研究，处于静止状态，水平方向受到第1张牌的滑动摩擦力，方向与手指的运动方向相同，则根据平衡条件可知：第54张牌受到桌面的摩擦力方向与手指的运动方向相反．故B错误．
C、设每张的质量为m，动摩擦因数为．对第2张分析，它对第3张牌的压力等于上面两张牌的重力，最大静摩擦力，而受到的第1张牌的滑动摩擦力为，则第2张牌与第3张牌之间不发生相对滑动．同理，第3张到第54张牌也不发生相对滑动．故C正确，D错误．故选C.
分析：本题考查了受力分析、力的平衡、静摩擦力与最大静摩擦力
二、填空题
16．如图所示，质量为M的木板静止在水平地面上，质量为m的木块在木板上滑行。已知所有接触面间动摩擦因数为μ，那么m受到的摩擦力大小为____________，桌面对木板的摩擦力大小为__________。
答案：μmg，μmg
知识点：牛顿第一定律 牛顿第三定律
解析：
解答：根据作用力与反作用力大小相等方向相反可知，m受到的摩擦力大小等于其对M的摩擦力大小，即为μmg，木板静止其所受合外力为零，由此可知桌面对木板的摩擦力大小为μmg．
分析：本题考查了牛顿第一定律及牛顿第三定律
17．一只小猫跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直木杆，如图所示，在这一瞬间悬绳断了， 设木杆足够长，由于小猫继续上爬，所以小猫离地面高度不变，则木杆下降的加速度大小为________，方向为________．(设小猫质量为m，木杆的质量为M)
答案：（M+m）g/M 向下
知识点：牛顿第二定律 牛顿第三定律
解析：
解答：由于小猫对地面的高度不变，故小猫下落的加速度为零，小猫的受力如图所示，
由牛顿第二定律得：f-mg=0 ①
由牛顿第三定律可知，小猫对杆的摩擦力f′的方向下，
由牛顿第二定律可得：f′+Mg=Ma ②
由①②二式可知，杆的下落加速度为a= INCLUDEPICTURE "http://control.zujuan.com/Aspx/Upload/2010-02/19/a58e17d0-a2b6-4082-a7c5-1d8394f7fb2c/paper.files/image003.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://control.zujuan.com/Aspx/Upload/2010-02/19/a58e17d0-a2b6-4082-a7c5-1d8394f7fb2c/paper.files/image003.gif" \* MERGEFORMATINET ·g，方向竖直向下．
分析：本题考查了牛顿第二定律及牛顿第三定律
18．小强说：“我记得在初中学过，如果两个力的大小相等、方向相反，这两个力就会互相平衡，看不到作用的效果了。既然作用力和反作用力也是大小相等、方向相反的，它们也互相平衡呀！”应该怎样解答小强的疑问？其实小强没有注意到 的两个力是作用在同一个物体上的，而 是分别作用在相互作用的两个物体上的。
答案：相互平衡 作用力和反作用力
知识点：共点力的平衡 牛顿第三定律
解析：
解答：平衡力是作用于同一个物体上的力，而相互作用力分别是作用于两个物体上的力．
分析：本题考查了共点力的平衡及牛顿第三定律
19．作用力和反作用力是作用在不同物体上的一对_______________(填“相同”或“不相同”)性质的力。力的作用效果使是物体的__________________发生改变,或者使物体的形状、体积发生改变,
答案：相同，运动状态
知识点：牛顿第三定律
解析：
解答：作用力和反作用力，等大反向作用在两个物体上，同时产生同时消失，同种性质力的作用效果是使物体的运动状态发生改变，或者使物体发生形变。故答案为：相同，运动状态．
分析：本题考查了牛顿第三定律
20．如图所示,用力F拉着叠放在一起的A、B两物块一起沿粗糙斜面匀速上滑,对木块B,存在_________对作用力与反作用力；对木块A,存在________对作用力与反作用力.
答案：3 6
知识点：牛顿第三定律 摩擦力 弹力
解析：
解答：对于B:①B受到的重力和B对地球的万有引力,②B受到的支持力和B对A的压力,③B受到的静摩擦力和B对A的摩擦力.对于A:①A受到的重力和A对地球的引力,②A受到斜面的支持力和A对斜面的压力,③A受到斜面的摩擦力和A对斜面的摩擦力,④A受到B的压力和A对B的支持力,⑤A受到B的摩擦力和A对B的摩擦力,⑥A受到的拉力F和A对拉力F的施力物体的反作用力．
分析：本题考查了牛顿第三定律
三、计算题
21．如图所示，QB段为一半径为的光滑圆弧轨道，AQ段为一长度为的粗糙水平轨道，两轨道相切于Q点，Q在圆心O的正下方，整个轨道位于同一竖直平面内。物块的质量为m=1kg（可视为质点），P与AQ间的动摩擦因数，若物块以速度v0从A点滑上水平轨道，到C点后又返回A点时恰好静止。（取）求：
（1）v0的大小；
（2）物块P第一次刚通过Q点时对圆弧轨道的压力。
答案：⑴2 m/s ；⑵12N，方向竖直向下
知识点：牛顿第三定律 动能定理
解析：
解答：⑴物块P从A到C又返回到A的过程中，
由动能定理有，代入数值解得 =2 m/s ；
⑵设物块P通过Q点的速度为v，在Q点轨道对P的支持力为F，由动能定理和向心力表达式有，，联立两式代入数值得F=12N。物块P第一次刚通过Q点时对圆弧轨道的压力，与圆弧轨道对P的支持力是一对相互作用力，所以物块P对轨道压力大小为12N，方向竖直向下．
分析：本题考查了动能定理、向心力的概念
22．如图所示，质量M＝2 kg的滑块套在光滑的水平轨道上，质量m＝1 kg的小球通过长L＝0.5 m的轻质细杆与滑块上的光滑轴O连接，小球和轻杆可在竖直平面内绕O轴自由转动，开始轻杆处于水平状态，现给小球一个竖直向上的初速度v0＝4 m/s，g取10 m/s2。
（1）若锁定滑块，试求小球通过最高点P时对轻杆的作用力大小和方向；
（2）解除对滑块的锁定，小球过最高点时速度大小v′＝2 m/s，求此时滑块的速度大小。
答案：(1) 2 N，方向为竖直向上 (2) 1m/s
知识点：牛顿第三定律 机械能守恒定律
解析：
解答：(1) 由，
可得，（N），设小球通过最高点P时轻杆对小球的作用力为，则有（N），故可知小球通过最高点P时对轻杆的作用力大小为2 N，方向为竖直向上（作用力与反作用力大小相等方向相反）。
(2)设此时滑块的速度为v，由于小球与滑块组成的系统在水平方向不受外力作用动量守恒，故有， (m/s)，负号表示与小球速度方向相反，由此可得此时滑块的速度大小为1m/s．
分析：本题考查了动量守恒、向心力的计算、机械能守恒的概念
23．在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神。为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化。一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示。设运动员的质量为65kg，吊椅的质量为15kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦。重力加速度取g=10m/s2。当运动员与吊椅一起正以加速度a=1m/s2上升时，试求:
（1）运动员竖直向下拉绳的力；
（2）运动员对吊椅的压力。
答案：440 N 275 N，方向竖直向下
知识点：牛顿第二定律 牛顿第三定律
解析：
解答：（1）设运动员和吊椅的质量分别为M和m，绳拉运动员的力为F，以运动员和吊椅整体为研究对象，受到重力的大小为(M+m)g、向上的拉力为2F，根据牛顿第二定律得：2F- (M+m)g=(M+m)a，解得：F=440 N 根据牛顿第三定律，运动员拉绳的力大小为440 N，方向竖直向下。
（2）以运动员为研究对象，运动员受到三个力的作用：重力大小Mg、绳的拉力F、吊椅对运动员的支持力FN。根据牛顿第二定律得：F+FN-Mg=Ma，解得：FN=275 N 根据牛顿第三定律，运动员对吊椅的压力大小为275 N，方向竖直向下．
分析：本题考查了牛顿运动定律
24．如图所示，竖直悬挂的弹簧测力计吊一物体，处于静止状态，弹簧测力计示数表示物体对弹簧的拉力，其大小为F，试论证物体受到重力大小等于F，每一步推导都要写出所根据的物理规律。
答案：G=F
知识点：共点力的平衡 牛顿第三定律
解析：
解答：弹簧测力计的示数F等于弹簧受到的拉力，设物体受到弹簧的拉力为F＇，物体受到的重力为G
物体静止受力平衡，根据共点力平衡条件F＇＝G
F与F＇是作用力和反作用力，根据牛顿第三定律F＝F＇
所以：物体重力大小G＝F．
分析：本题考查了牛顿第三定律及力的平衡
25．如图所示，半径的四分之一粗糙圆弧轨道AB置于竖直平面内，轨道的B端切线水平，且距水平地面高度为=1.25m，现将一质量=0.2kg的小滑块从A点由静止释放，滑块沿圆弧轨道至B点以的速度水平飞出（取）．求：
（1）小滑块沿圆弧轨道运动过程中所受摩擦力做的功；
（2）小滑块经过B点时对圆轨道的压力大小；
（3）小滑块着地时的速度大小.
答案：G=F
知识点：牛顿第二定律 牛顿第三定律 动能定理
解析：
解答：(1) 设小滑块沿圆弧轨道运动过程中所受摩擦力做的功为，应用动能定理研究A点到B点有：
解得:．
（2）对B点的滑块进行受力分析，设轨道对滑块的支持力为，由牛顿第二定律有：
解得
由牛顿第三定律知滑块对B的压力为4.5N，方向竖直向下．
（3）滑块过B点后作平抛运动，设着地时竖直速度为，根据平抛运动规律有：
所以．
分析：本题考查了牛顿运动定律及动能定理
图3
图3
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