第四章牛顿运动定律 4.5牛顿第三定律 课后提升训练

课后提升训练 牛顿第三定律
(25分钟　50分)
一、选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分)
1.(2017·泉州高一检测)如果两个力彼此平衡,则它们　(　　)
A.可能是作用力与反作用力
B.必不是作用力和反作用力
C.必是同种性质的力
D.不一定作用在同一个物体上
【解析】选B。作用力与反作用力是两个不同物体受到的力,而两个力彼此平衡,作用在同一个物体上,所以两个力彼此平衡,必不是作用力和反作用力,故A错误,B正确;平衡力的性质可以相同,也可以不同,故C错误;两个力彼此平衡,根据平衡条件得知,必定作用在同一物体上,故D错误。
【补偿训练】
下列说法中正确的是　(　　)
A.地球附近的物体的重力没有反作用力
B.相互作用的两个力究竟称哪一个力是作用力(或反作用力)是人为规定的
C.“鸡蛋碰石头”的过程中,鸡蛋对石头的力必为作用力,石头对鸡蛋的力必为反作用力
D.凡是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上且作用在同一个物体上的两个力必定是一对作用力与反作用力
【解析】选B。物体受到的重力是地球对物体的吸引力,它的反作用力是物体对地球的吸引力,选项A错误;一对相互作用力,究竟哪一个力是作用力,哪一个力是反作用力,是相对而言的,选项B正确,选项C错误;作用力和反作用力必然分别作用在两个相互作用的物体上,选项D错误。
2.在滑冰场上,甲、乙两个小孩分别坐在滑冰板上,原来静止,在相互猛推一下后,他们分别向相反方向运动。假定两板与冰面间的动摩擦因数相同。已知甲的质量小于乙的质量,则　(　　)
A.在推的过程中,甲推乙的力小于乙推甲的力
B.在推的过程中,甲推乙的时间小于乙推甲的时间
C.在分开后,甲的加速度的大小小于乙的加速度的大小
D.在分开后,甲在冰面上滑行的距离比乙在冰面上滑行的距离远
【解析】选D。根据牛顿第三定律可知,甲推乙的力和乙推甲的力大小相等,作用时间也相等,选项A、B错误;由于两板与冰面间的动摩擦因数相同,所以分开后甲、乙的加速度大小相等,选项C错误;由于甲的质量小,相互作用时甲所受的合力一直大于乙所受的合力,所以分开时甲的速率大于乙的速率,并且分开后甲、乙的加速度大小相等,所以分开后甲滑行的距离比乙滑行的距离远,选项D正确。
3.(多选)跳高运动员蹬地后上跳,在起跳过程中　(　　)
A.运动员蹬地的作用力大小大于地面对他的支持力大小
B.运动员蹬地的作用力大小等于地面对他的支持力大小
C.运动员所受的支持力和重力相平衡
D.运动员所受的合力一定向上
【解析】选B、D。运动员蹬地的作用力与地面对他的支持力是作用力和反作用力,大小相等,方向相反,B正确、A错误;运动员起跳过程,是由静止获得速度的过程,因而有竖直向上的加速度,合力竖直向上,运动员所受的支持力大于重力,D正确、C错误。
【补偿训练】
如图所示,物体放在水平桌面上,受到一个水平向右的拉力F作用,却仍然保持静止,则下列说法中正确的是　(　　)
A.物体受三个力作用,其中有一对平衡力
B.物体受三个力作用,其中有一对作用力与反作用力
C.物体受四个力作用,其中有两对作用力与反作用力
D.物体受四个力作用,其中有两对平衡力
【解析】选D。物体受重力、桌面的支持力、水平向右的拉力F作用,根据物体处于静止状态,物体所受合外力为零,所以物体在水平方向除受水平向右的拉力F外,还必须受水平向左的摩擦力Ff,所以物体共受四个力的作用,选项A、B错误;由于作用力与反作用力是分别作用在两个不同物体上的,所以物体所受的四个力中不可能构成作用力与反作用力,因此选项C错误;物体水平方向上受向右的拉力和向左的摩擦力,其合力为零,为一对平衡力;竖直方向上受重力和支持力,也为一对平衡力,所以选项D正确。
4.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,当位于一侧的人用力向上攀爬时,位于另一侧的人始终用力抓住绳子,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.若甲的质量较大,则甲、乙同时到达滑轮
C.若甲、乙质量相同,则乙先到达滑轮
D.若甲、乙质量相同,则甲先到达滑轮
【解析】选A。由于滑轮光滑,甲拉绳子的力等于绳子拉乙的力,若甲的质量大,则甲拉绳子的力大于乙的重力,甲攀爬时乙的加速度大于甲的加速度,所以乙会先到达滑轮,A正确,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,C、D错误。
5.如图所示为杂技“顶竿”表演的示意图:一人站在地上,肩上扛一质量为M的竖直竹竿,当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时,竿对“底人”的压力大小为　(　　)
A.(M+m)g　　　　　　　　 B.(M+m)g-ma
C.(M+m)g+ma D.(M-m)g
【解析】选B。对竿上的人分析:受重力和摩擦力,有mg-Ff=ma,则Ff=m(g-a),根据牛顿第三定律,竿对人有摩擦力,人对竿也有摩擦力,且大小相等,方向相反,对竿分析:受重力、竿上的人对竿向下的摩擦力和顶竿的人对竿的支持力,有Mg+F′f=FN,又因为竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力是一对作用力与反作用力,由牛顿第三定律,得到F′N=FN=Mg+F′f=(M+m)g-ma,故B项正确。
6.(2017·宜昌高一检测)利用牛顿第三定律,有人设计了一种交通工具,在平车上装了一个电风扇,风扇运转时吹出的风全部打到竖直固定在小车中间的风帆上,靠风帆受力而向前运动,如图所示,对于这种设计,下列分析中正确的是
(　　)
A.根据牛顿第二定律,这种设计能使小车运行
B.根据牛顿第三定律,这种设计能使小车运行
C.这种设计不能使小车运行,因为它违反了牛顿第二定律
D.这种设计不能使小车运行,因为它违反了牛顿第三定律
【解析】选D。风扇将风往前吹时,风同时将风扇及车体往后推,结果风力成了内力,不可能使车前进。
【易错提醒】本题容易忽视空气对风扇的作用力而错选A。
二、非选择题(本题共2小题,共20分)
7.(10分)如图所示,质量M=60kg的人通过光滑的定滑轮拉着m=20kg的物体,当物体以加速度a=5m/s2上升时,人对地面的压力多大?(g取10m/s2)
【解题指南】解答本题时应把握以下三点:
(1)以物体为研究对象,求出绳的拉力大小。
(2)以人为研究对象,根据平衡条件求出地面对人的支持力。
(3)由牛顿第三定律得出人对地面的压力大小。
【解析】设绳子拉物体的力为F,对物体m受力分析如图甲,由牛顿第二定律可得:F-mg=ma。
绳的拉力F=m(g+a)=20×(10+5)N=300N。
对人受力分析如图乙,人静止,由受力平衡得Mg=FN+F,则地面对人的支持力FN=Mg-F=(60×10-300)N=300N。
由牛顿第三定律得,人对地面的压力为300N。
答案:300N
【延伸探究】当人对地面的压力恰好为零时,物体以多大的加速度上升?
提示:当人对地面的压力恰为零时,由牛顿第三定律知,地面对人的支持力为零,则对人:F′=Mg
对物体:F′-mg=ma′
解得:a′=20m/s2
答案:20m/s2
8.(10分)如图所示,甲船及人的总质量为m1,乙船及人的总质量为m2,已知m1=2m2,甲、乙两船上的人各拉着水平轻绳的一端对绳施力,设甲船上的人施力为F1,乙船上的人施力为F2。甲、乙两船原来相对静止在水面上,不考虑水面对船的阻力,甲船产生的加速度大小为a1,乙船产生的加速度大小为a2,则F1∶F2、a1∶a2各是多少?
【解析】以绳为研究对象,它受甲船上的人所施加的力F1和乙船上的人所施加的力F2,由于绳子的质量可忽略不计,故由牛顿第三定律得F1=F2。而绳对甲船上人的力F1′和F1,绳对乙船上的人的力F2′和F2均分别为作用力和反作用力,因此,由牛顿第三定律得F1′=F1,F2′=F2,所以F1′=F2′
分别对甲、乙船应用牛顿第二定律得a1=,a2=
由于m1=2m2,所以a1∶a2=1∶2,
故F1∶F2=1∶1,a1∶a2=1∶2。
答案:1∶1　1∶2