课时分层作业(十六) 牛顿第三运动定律
说明：单选题每小题4分，双选题每小题6分，本试卷总分72分
?题组一 作用力与反作用力
1．越野滑雪是比赛项目之一，运动员在赛道上滑行时( )
A．滑雪板对赛道的作用力大于赛道对滑雪板的作用力
B．滑雪板对赛道的作用力小于赛道对滑雪板的作用力
C．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力方向相同
D．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力是同一性质的力
2．由自然资源部组织的中国南极考察队从上海出发远赴南极，由“雪龙号”“雪龙2号”共同执行科考任务。如图所示为静止在海面上的“雪龙2号”的简化示意图，不考虑其旅行中质量的变化。关于“雪龙2号”，下列说法正确的是( )
A．重力只作用在“雪龙2号”的重心处，其余部分不受重力作用
B．重力与浮力是一对作用力与反作用力
C．在南极受到的重力比在上海受到的重力大
D．图中碎冰块对船体的弹力方向垂直于冰块表面向上
3．用一根轻质弹簧竖直悬挂一小球，小球和弹簧的受力如图所示，下列说法正确的是 ( )
A．F1的施力物体是弹簧
B．F2的反作用力是F3
C．F3的施力物体是地球
D．F4的反作用力是F1
?题组二 相互作用力与平衡力的比较
4．若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
5．重力为G的扫地机器人在水平地板上行驶，地板对机器人的支持力为FN，机器人对地板的压力为FN′，下列说法正确的是( )
A．当扫地机器人加速行驶时，FN大于FN′
B．当扫地机器人减速行驶时，FN大于FN′
C．当扫地机器人匀速行驶时，G与FN′是一对平衡力
D．无论扫地机器人如何运动，FN的大小和FN′的大小总相等
6．电动滑板车是继传统滑板之后的又一滑板运动的新型产品形式，深受年轻人的喜爱。电动滑板车置于水平地面上，下列说法正确的是( )
A．人站在滑板车上保持静止时，人所受的重力和地面对滑板车的支持力是一对平衡力
B．人站在滑板车上保持静止时，滑板车对人的支持力与滑板车对地面的压力是一对作用力和反作用力
C．人向上起跳的加速阶段，滑板车对人的支持力等于人对滑板车的压力
D．人向上起跳的加速阶段，人所受的重力与人对滑板车的压力大小相等
?题组三 牛顿第三定律的综合应用
7．在各地机场，旅客可以使用自动取票机直接刷二代身份证获取机票。为了防止旅客忘记身份证，识别感应区一般设计为斜面。如图所示，斜面的倾角小于45°，当身份证放在感应区上处于静止状态时，下列说法正确的是( )
A．身份证对感应区的静摩擦力方向沿斜面向上
B．感应区对身份证的支持力大于对身份证的摩擦力
C．感应区对身份证的作用力大于身份证所受的重力
D．感应区对身份证的作用力小于身份证所受的重力
8．将重均为G的两个磁环A、B，先后套在光滑的木支架上，并使两磁环N极相对，此时可以看到上方的磁环A“悬浮”在空中，如图所示。设磁环B对木支架底座的压力为F1，B对A的排斥力为F2，关于这些力的大小关系正确的是( )
A．F1＞2G，F2＝G B．F1＝2G，F2＞G
C．F1＝2G，F2＝G D．F1＞2G，F2＞G
9．一质量为50 kg的人，站在电梯底板上随同电梯一起由静止开始匀加速竖直上升，经时间3 s速度达到6 m/s。取g＝10 m/s2，求运动过程中：
(1)电梯加速度的大小；
(2)人对电梯底板压力的大小。
10．(双选)如图所示，一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环。箱和杆质量是M，环的质量为m，已知环沿着杆以加速度a下滑，环受杆的摩擦阻力大小为F，则此时箱对地面的压力为( )
A．Mg＋F B．(M＋m)g－F
C．(M＋m)g D．(M＋m)g－ma
11．(双选)如图所示，质量分别为m1、m2的甲、乙两木块之间压缩一轻弹簧，用细线拉紧，竖直放置在水平地面上。当整个装置处于静止状态时，弹簧竖直，细线的拉力大小为F。将细线剪断的瞬间，下列说法中正确的是( )
A．甲的加速度大小为a＝
B．甲的加速度大小为a＝
C．乙对地面的压力大小为(m1＋m 2)g＋F
D．地面对乙的支持力大小为(m 1＋m 2)g
12．超市中小张用水平方向的推力推着质量为m的购物车乘匀速上升的自动扶梯上楼，如图所示。假设小张、购物车、自动扶梯间保持相对静止，自动扶梯的倾角为30°，小张的质量为M，小张与扶梯间的动摩擦因数为μ，购物车与扶梯间的摩擦忽略不计。则( )
A．小张对扶梯的压力大小为Mg cos 30°，方向垂直于斜面向下
B．小张对扶梯的摩擦力大小为(M＋m)·g sin 30°，方向沿斜面向下
C．扶梯对小张的摩擦力大小为μ(M＋m)·g cos 30°，方向沿斜面向上
D．小张对车的推力和车对小张的推力大小必相等，这是因为人和车均处于平衡状态
13．(12分)如图所示的装置叫阿特伍德机，是阿特伍德创造的一种著名力学实验装置，可以用来研究匀变速直线运动的规律。绳子两端的物体下落(或上升)的加速度大小总是小于重力加速度g，同自由落体运动相比，物体下落相同的高度，所花费的时间更长，这使得实验者有足够的时间观测、研究实验现象。已知物体A、B的质量均为M，物体C的质量为m，轻绳与轻滑轮间的摩擦不计，绳子不可伸长。如果m＝M，求：
(1)物体B从静止开始下落一段距离所用的时间与其做自由落体运动下落同样的距离所用时间的比值；
(2)系统由静止释放后，运动过程中物体C对物体B的拉力。
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1．D [滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力是一对作用力与反作用力，二者大小相等，方向相反，是同一性质的力，故D正确。]
2．C [物体的各部分都受重力作用，不是只作用在“雪龙2号”的重心处，A错误；“雪龙2号”受到的重力和浮力是一对平衡力，故B错误；由于地球自转，上海的重力加速度小于南极的重力加速度，故“雪龙2号”在南极受到的重力大于在上海受到的重力，故C正确；碎冰块对船体的弹力方向垂直于接触面的切面，不是垂直于冰块表面，故D错误。故选C。]
3．B [F1的施力物体是地球，F2的反作用力是F3，F3的施力物体是小球，F4的反作用力是弹簧对天花板向下的拉力，B正确。]
4．A [无人机所受重力和空气对无人机向上的推力作用在同一物体，大小相等，方向相反，故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，C错误；无人机所受重力和无人机对空气向下推力受力物体不同，不是一对平衡力，故B错误；根据牛顿第三定律可知无人机对空气向下的推力等于空气对无人机向上的推力，故D错误。故选A。]
5．D [扫地机器人在水平地板上行驶，地板对扫地机器人的支持力和机器人对地板的压力分别作用在两个不同的物体上，是一对相互作用力，根据牛顿第三定律，可知作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，与机器人如何运动无关；当扫地机器人匀速行驶时，G与FN是一对平衡力，故A、B、C错误，D正确。]
6．C [人站在滑板车上保持静止时，人所受的重力与滑板车对人的支持力是一对平衡力，人所受的重力和地面对滑板车的支持力分别作用在两个不同的物体上，选项A错误；人站在滑板车上保持静止时，滑板车对人的支持力与人对滑板车的压力是一对作用力和反作用力，选项B错误；滑板车对人的支持力与人对滑板车的压力是一对作用力和反作用力，总是大小相等，方向相反，与人的运动状态无关，选项C正确；人向上起跳时，加速度向上，合力向上，人所受的重力小于滑板车对人的支持力，所以人所受的重力小于人对滑板车的压力，选项D错误。]
7．B [感应区对身份证的静摩擦力沿斜面向上，由牛顿第三定律可知，身份证对感应区的静摩擦力方向沿斜面向下，故A错误；感应区对身份证的支持力垂直斜面向上，对身份证的摩擦力沿斜面向上，设斜面的倾角为θ，由平衡条件可得FN＝G cos θ，f＝G sin θ，由于θ<45°，可知感应区对身份证的支持力大于对身份证的摩擦力，故B正确；身份证受向下的重力与感应区对身份证的作用力，二力的合力为零，则感应区对身份证的作用力与身份证所受重力等大反向，故C、D错误。故选B。]
8．C [对于磁环A，受到重力G和磁环B对磁环A的排斥力F2，根据平衡条件可知，F2＝G；对于磁环B，受到重力G、磁环A对磁环B的排斥力F2′及木支架底座对磁环B的支持力F1′的作用，根据平衡条件得，F1′＝F2′＋G，根据作用力与反作用力的关系知F1＝F2＋G，则有F1＝2G，选项C正确。]
9．解析：(1)根据运动学公式v＝at
电梯的加速度a＝＝ m/s2＝2 m/s2。
(2)设电梯对人的支持力为F，由牛顿第二定律得
F－mg＝ma
解得F＝m(g＋a)＝600 N
由牛顿第三定律可知：在电梯上升过程中人对电梯底板压力的大小为600 N。
答案：(1)2 m/s2 (2)600 N
10．AD [由牛顿第三定律可知，环对杆的摩擦力大小为F，方向向下，箱对地面的压力为Mg＋F，故A正确；对环由牛顿第二定律得：mg－F＝ma，解得F＝m(g－a)，代入A项中得压力为(M＋m)g－ma，故D正确。]
11．AC [开始系统处于静止状态，对甲分析，有F＋m1g＝F弹，剪断细线的瞬间，弹簧弹力不变，对甲由牛顿第二定律得F合甲＝F弹－m1g＝m1a，联立得a＝，故A正确，B错误；对乙分析可知，剪断细线后均处于静止状态，则FN＝m2g＋F弹，联立F＋m1g＝F弹，可知FN＝m2g＋m1g＋F，由牛顿第三定律可知乙对地面的压力大小F′N＝FN＝m2g＋m1g＋F，故C正确，D错误。]
12．B [分别对小张和购物车受力分析，并正交分解如图甲、乙所示。
甲 乙
由受力平衡可知，N1＝Mg cos 30°－F sin 30°，f＝Mg sin 30°＋F cos 30°，F cos 30°＝mg sin 30°，结合牛顿第三定律可知，A、C错误，B正确；小张对车的推力和车对小张的推力是一对作用力与反作用力，大小必相等，D错误。]
13．解析：(1)设物体的加速度大小为a，绳子的拉力大小为F，对物体A有F－Mg＝Ma
对物体B、C组成的整体有(M＋m)g－F＝(M＋m)a
解得a＝g，
代入m＝M得a＝
设物体B从静止开始下落一段距离h历时t，则h＝at2
设物体B做自由落体运动下落相同距离历时t0，则h＝
解得＝＝3。
(2)设物体B对物体C的拉力为FT，对物体C有mg－FT＝ma，解得FT＝mg
由牛顿第三定律可知，物体C对物体B的拉力大小为mg，方向竖直向下。
答案：(1)3 (2)mg，方向竖直向下
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