高中物理人教版必修一假期作业：第四章　第五节牛顿第三定律+Word版含解析

第五节　牛顿第三定律

　　　　　　　　　　　　　　　　
一、选择题
1.
(牛顿第三定律的理解)跳水一直是我国的优势项目，如图所示，一运动员站在3 m跳板上，图中F1表示人对跳板的弹力，F2表示跳板对人的弹力，则(　　)
A．先有F1后有F2
B．一旦人离开跳板，F2立即消失，F1依旧存在
C．因人离开跳板前具有向上的加速度，所以F2大于F1
D．F1和F2大小相等，方向相反，是一对相互作用力
答案　D
解析　F1和F2是一对相互作用力，作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，所以只有D正确。
2．(牛顿第三定律的应用)如图所示的情形中，没有涉及牛顿第三定律的有(　　)
A．气垫船旋转的螺旋桨获得动力
B．战斗机在行进途中抛弃副油箱
C．喷水龙头自动旋转使喷水均匀
D．玩具火箭靠喷出火药飞上天空
答案　B
解析　气垫船旋转的螺旋桨推动水的作用力与水推动螺旋桨的作用力(动力)是一对作用力和反作用力；战斗机在行进途中抛弃副油箱是为了减小惯性，提高灵活性；喷水龙头向外喷水的力与水对水龙头的力是一对作用力和反作用力；玩具火箭喷出火药的力与火药对玩具火箭的力是一对作用力与反作用力。综上所述，没有涉及牛顿第三定律的选项是B。
3.
(牛顿第三定律的应用)人走路时(如图所示)，人和地球间的作用力和反作用力的对数有(　　)
A．一对 B．二对
C．三对 D．四对
答案　C
解析　物体间的作用力和反作用力是相互的，总是成对出现的。人走路时受到三个力的作用即重力、地面的支持力和地面对人的摩擦力，力的作用总是相互的，这三个力的反作用力分别是人对地球的吸引作用，人对地面的压力和人对地面的摩擦力，所以人走路时与地球间有三对作用力和反作用力，故C正确。
4.
(受力分析)(多选)将一物块分成相等的A、B两部分靠在一起，下端放置在地面上，上端用绳子拴在天花板上，绳子处于竖直伸直状态，整个装置静止，则(　　)
A．绳子上拉力可能为零
B．地面受的压力可能为零
C．地面与物体间可能存在摩擦力
D．A、B之间可能存在摩擦力
答案　AD
解析　经分析，因绳子处于竖直伸直状态，对A可能有拉力，也可能无拉力，绳子上拉力可能为零，A正确；B放置在地面上，故地面受的压力不可能为零，B错误；由于绳子处于竖直伸直状态，绳子中拉力只可能竖直向上，A、B水平方向不受力，所以地面与物体B间不可能存在摩擦力，而A、B之间可能存在摩擦力，C错误，D正确。
5.
(牛顿第三定律的理解)如图所示，甲、乙两人正在进行“掰手腕”游戏，关于他们的手之间的力，下列说法正确的是(　　)
A．甲掰赢了乙，是因为甲手对乙手的作用力大于乙手对甲手的作用力
B．只有当甲乙僵持不分胜负时，甲手对乙手的作用力才等于乙手对甲手的作用力
C．甲、乙比赛对抗时，无法比较甲手对乙手的作用力和乙手对甲手的作用力的大小关系
D．无论谁胜谁负，甲手对乙手的作用力大小等于乙手对甲手的作用力大小
答案　D
解析　甲、乙之间的相互作用力总是大小相等方向相反，作用在一条直线上。只有D正确。
6.
(牛顿第三定律的应用)利用牛顿第三定律，有人设计了一种交通工具，在平板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
答案　D
解析　风扇吹出的风吹到风帆上时，根据牛顿第三定律，风会给风扇一个反作用力，因此对于整个装置而言，作用力和反作用力是内力，小车不会运动，故D正确。
7．(受力分析)(多选)机场常用传送带为顾客运送行李或货物，在传送带运送货物过程中主要有水平运送和沿斜面运送两种形式，如图所示，a为水平传送带，b为倾斜传送带。当行李随传送带一起匀速运动时，下列几种判断中正确的是(　　)
A．a情形中的物体受到重力、支持力
B．a情形中的物体受到重力、支持力和摩擦力作用
C．b情形中的物体受到重力、支持力和摩擦力作用
D．b情形中的物体所受支持力与重力是一对平衡力
答案　AC
解析　a情形中物体受到重力、支持力，处于平衡状态，合力为零，A正确，B错误；b情形中物体受到重力、支持力和摩擦力，处于平衡状态，且物体所受的支持力和重力不在同一条直线上，不是一对平衡力，C正确，D错误。
8．(牛顿第三定律的应用)(多选)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(　　)
A．甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力，所以甲获胜
B．当甲把乙拉过去时，甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小
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
答案　BD
解析　物体的运动状态是由其自身的受力情况决定的，只有当物体所受的合外力不为零时，物体的运动状态才会改变，不论物体处于何种状态，物体间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，由于它们作用在不同的物体上，其效果可以不同。甲加速前进的原因是甲受到的地面的摩擦力大于绳子对甲的拉力；乙加速后退的原因是绳子对乙的拉力大于乙受到的地面的摩擦力；但是，根据牛顿第三定律，甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小。B、D正确。
二、非选择题(按照题目要求作答，计算题须写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题注明单位)
9．(牛顿第二定律、牛顿第三定律的综合)如图所示，男生甲和女生乙各站在一块滑板上，分别抓着轻绳的一端。甲与滑板的总质量为60 kg，乙与滑板的总质量为50 kg，忽略地面摩擦力。当甲以30 N的力量收回绳子时，乙双手不动，只紧抓着绳子。
(1)在收绳过程中，是不是只有一人移动？
(2)求两人各自的加速度的大小和方向。
答案　(1)不是
(2)a甲＝0.50 m/s2，加速度方向向右；a乙＝0.60 m/s2，加速度方向向左。
解析　(1)不是。因为当甲以30 N的力量收回绳子时，乙双手紧抓着绳子，根据力的作用是相互的，绳子会给乙一个同样大小为30 N向左的力，所以甲会向右运动、乙会向左运动。
(2)F合甲与F合乙大小相等，方向相反。
a甲＝＝0.50 m/s2，甲的加速度方向向右。
a乙＝＝0.60 m/s2，乙的加速度方向向左。
10.
(牛顿第二定律、牛顿第三定律的综合)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”的压力大小是多少？
答案　(M＋m)g－ma
解析　对竿上的人分析：受重力mg、摩擦力Ff，有mg－Ff＝ma，Ff＝m(g－a)，竿对人有摩擦力，人对竿也有反作用力——摩擦力，且大小相等，方向相反，对竿分析：受重力Mg、竿上的人对竿向下的摩擦力Ff′、顶竿的人对竿的支持力FN，有Mg＋Ff′＝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FN′＝Mg＋Ff′＝(M＋m)g－ma。
11.
(牛顿第二定律、牛顿第三定律的综合)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，由于小猫继续向上爬，使得小猫离地面高度不变，求木杆下降的加速度。(设小猫质量为m，木杆的质量为M)
答案　g，方向竖直向下
解析　由于小猫对地的高度不变，故小猫下落的加速度为零，小猫受力如图甲所示，由牛顿第二定律得：Ff－mg＝0
由牛顿第三定律知，小猫对杆的摩擦力Ff′的方向向下，木杆受力情况如图乙所示，由牛顿第二定律可知：Ff′＋Mg＝Ma，
由以上两式可知，杆下落时的加速度为a＝g，方向竖直向下。
12.
(牛顿第二定律、牛顿第三定律的综合)在残奥会开幕式上，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65 kg，吊椅的质量为15 kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦。重力加速度取g＝10 m/s2。当运动员与吊椅一起正以加速度a＝1 m/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　(1)440 N　(2)275 N
解析　解法一：(1)设运动员受到绳向上的拉力为F，由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等，吊椅受到绳的拉力也是F。对运动员和吊椅整体进行受力分析如图a所示，则有：2F－(m人＋m椅)g＝(m人＋m椅)a，F＝440 N，由牛顿第三定律，运动员竖直向下拉绳的力F′＝440 N。
(2)设吊椅对运动员的支持力为FN，对运动员进行受力分析如图b所示，则有：F＋FN－m人g＝m人a，FN＝275 N，由牛顿第三定律，运动员对吊椅的压力也为275 N。
解法二：设运动员和吊椅的质量分别为M和m；运动员竖直向下的拉力为F，对吊椅的压力大小为FN。根据牛顿第三定律，绳对运动员的拉力大小为F，吊椅对运动员的支持力为FN。分别以运动员和吊椅为研究对象，根据牛顿第二定律有F＋FN－Mg＝Ma，F－FN－mg＝ma，由以上两式得F＝440 N，FN＝275 N。