第4章　牛顿第一、第三定律和力学单位制 Word版含解析

1.伽利略对“自由落体运动”和“运动和力的关系”的研究,开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图1,图2分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程,对这两项研究,下列说法正确的是(　B　)
A.图1通过对自由落体运动的研究,合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动
B.图1中先在倾角较小的斜面上进行实验,可“冲淡”重力,使时间测量更容易
C.图2中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的,实验可实际完成
D.图2的实验为“理想实验”,通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持
解析:伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下,来“冲淡”重力的作用效果,而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多,所用时间长得多,所以容易测量,伽利略做了上百次实验,证实小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动,且只要斜面倾角一定,小球的加速度都相同,伽利略做了合理外推,得到了自由落体运动的规律,选项A错误,B正确;完全没有摩擦阻力的斜面实际上是不存在的,故选项C错误;伽利略用抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法得到物体的运动不需要力来维持,故选项D错误。
2.我们经常会接触到一些民谚、俗语,都蕴含着丰富的物理知识,以下理解错误的是(　C　)
A.“泥鳅黄鳝交朋友,滑头对滑头”——泥鳅、黄鳝的表面都比较光滑,摩擦力小
B.“一只巴掌拍不响”——力是物体对物体的作用,一只巴掌要么拍另一只巴掌,要么拍在其他物体上才能产生力的作用,才能拍响
C.“鸡蛋碰石头,自不量力”——鸡蛋和石头相碰时石头撞击鸡蛋的力大于鸡蛋撞击石头的力
D.“人心齐,泰山移”——如果各个分力的方向一致,则合力的大小等于各个分力的大小之和
解析:“鸡蛋碰石头,自不量力”——鸡蛋和石头相碰时,根据牛顿第三定律,石头撞击鸡蛋的力与鸡蛋撞击石头的力大小相等,选项C错误,A,B,D正确。
3.一列以速度v匀速行驶的列车内有一水平桌面,桌面上A处有一相对桌面静止的小球。由于列车运动状态的改变,车厢中的旅客发现小球沿图(俯视图)中的虚线从A点运动到B点,则说明列车是减速且在向南拐弯的图是(　A　)
解析:由于列车原来做匀速运动,小球和列车保持相对静止,现在列车要减速,由于惯性小球必向前运动,又因列车要向南拐弯,桌面向南移动,由于惯性小球相对桌面向北运动。
4.下列各图所示的情形中,涉及的主要原理不是牛顿第三定律的是(　B　)
A.气垫船靠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.玩具火箭靠喷出气体飞上天空
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;玩具火箭喷出气体的力与气体对玩具火箭的力是一对作用力与反作用力。所以选项B正确。
5.如图所示,冰壶在冰面运动时受到的阻力很小,可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变,我们可以说冰壶有较强的抵抗运动状态变化的“本领”。这里所指的“本领”是冰壶的惯性,则惯性的大小取决于(　B　)
A.冰壶的速度 B.冰壶的质量
C.冰壶受到的推力 D.冰壶受到的阻力
解析:物体的惯性只由物体的质量决定,和物体受力情况,速度大小无关,故选项B正确。
6.高清公路监控摄像头,可抓拍不系安全带驾驶、超速等违法行为。下列有关说法正确的是(　C　)
A.系好安全带可以减小人的惯性
B.同一辆车,速度越大停下来需要的时间越长,说明速度大的车惯
性大
C.系好安全带可以减轻因人的惯性而造成的伤害
D.系好安全带可以减轻因车的惯性而造成的伤害
解析:惯性大小只和物体的质量有关,与其他因素无关,故A,B错误;系好安全带可以减轻因人的惯性而造成的伤害,选项C正确,D错误。
7.如图所示,在一辆表面光滑的小车上,有质量分别为m1,m2的两个小球随车一起匀速运动,当车突然停止时,如不考虑其他阻力,设车足够长,则(　D　)
A.若m1B.若m1=m2,则两个小球一定相碰
C.若m1>m2,则两个小球一定相碰
D.两个小球一定不相碰
解析:小车表面光滑,因此两小球在水平方向上没有受到外力的作用。原来两个小球与小车具有相同的速度,当车突然停止运动时,由于惯性,两个小球的速度不变,所以不会相碰(与质量大小无关)。
8.根据牛顿第三定律,下面说法正确的是(　D　)
A.跳高运动员起跳时,地对人的竖直支持力大于人对地的压力
B.钢丝绳吊起货物加速上升时,钢丝绳给货物的力大于货物给钢丝绳的力
C.篮球场上一个小个子运动员撞在大个子运动员身上,小个子运动员跌倒了,而大个子运动员只歪了一下,是因为大个子运动员对小个子运动员的作用力大于小个子运动员撞大个子运动员的力
D.子弹在枪膛中加速时,枪膛对子弹的作用力等于子弹对枪膛的作
用力
解析:由牛顿第三定律可知,相互作用力大小相等,方向相反,作用在两个物体上。地面对人的支持力和人对地面的压力是相互作用力,大小相等,A错误;钢丝绳对货物的力与货物对钢丝绳的力是相互作用力,大小相等,B错误;大个子运动员对小个子运动员的力和小个子运动员对大个子运动员的力也属于相互作用力,大小相等,C错误;枪膛对子弹的作用力和子弹对枪膛的作用力是一对相互作用力,大小相等,D
正确。
9.如图所示,甲、乙两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线,约定先使对方过分界线者赢。若绳子质量不计,冰面可看成光滑,则下列说法正确的是(　C　)
A.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力
B.甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力
C.若甲的质量比乙大,则甲能赢得“拔河”比赛的胜利
D.若乙收绳的速度比甲快,则乙能赢得“拔河”比赛的胜利
解析:根据牛顿第三定律,甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力,A错误;因为甲对绳的力和乙对绳的力作用在同一个物体上,故两者不是作用力与反作用力,因绳子质量不计,所以两者可认为是一对平衡力,B错误;冰面可看成光滑,摩擦力忽略不计,设绳的张力为F,根据牛顿第二定律F=ma得a=知,若m甲>m乙,则a甲10.如图所示为杂技“顶杆”表演的示意图,一人站在地上,肩上扛一质量为M的竖直杆,当杆上一质量为m的人以加速度a加速下滑时,杆对“底人”的压力大小为(　B　)
A.(M+m)g
B.(M+m)g-ma
C.(M+m)g+ma
D.(M-m)g
解析:对杆上的人分析:受重力mg、摩擦力Ff,有mg-Ff=ma,所以Ff=m(g-a),杆对人有摩擦力,人对杆也有摩擦力,且两者大小相等,方向相反。对杆分析:受重力Mg、杆上的人对杆向下的摩擦力Ff′、顶杆的人对杆的支持力FN,有Mg+Ff′=FN,又因为杆对“底人”的压力和“底人”对杆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,B项正确。
11.一个小孩用力去推木箱,没有推动,如图所示,关于涉及木箱的作用力与反作用力的对数,下列结论正确的是(　D　)
A.一对 B.两对 C.三对 D.四对
解析:力的作用是相互的,物体受到几个力,就有几对作用力与反作用力。由于木箱受到重力、地面对木箱的支持力、小孩对木箱的推力、地面对木箱的摩擦力,所以涉及木箱的作用力与反作用力有四对,分别为木箱对手的力和手对木箱的力,地面对木箱的摩擦力和木箱对地面的摩擦力,地面对木箱的支持力和木箱对地面的压力,木箱对地球的引力和地球对木箱的引力。故选D。
12.在日常生活中,小巧美观的冰箱贴使用广泛。一磁性冰箱贴贴在冰箱的竖直表面上静止不动时,它受到的磁力(　D　)
A.小于受到的弹力
B.大于受到的弹力
C.和受到的弹力是一对作用力与反作用力
D.和受到的弹力是一对平衡力
解析:因磁性冰箱贴静止不动,在水平方向上受到两个力:磁力与弹力,应为平衡力,所以D正确,A,B,C错误。
13.声音在空气中传播的速度v与空气的密度ρ及压强p有关,下列速度表达式(k为比例系数,无单位)中可能正确的是(　B　)
A.v= B.v=
C.v= D.v=
解析:题目中虽对速度v与密度ρ及压强p的关系未作任何提示,但可以用单位关系来检验它们的数量关系。故可以把密度ρ及压强p的国际单位用基本单位导出,再代入上述选项检验其结果的单位是不是速度的国际单位“m/s”。压强p的单位用1 Pa=1 N/m2,1 N=1 kg·m/s2,密度ρ的单位为kg/m3,k无单位,代入B项,===m/s,选项B正确。
14.如图所示是月球车的示意图。月球车能完成月球探测、考察、采集样品等任务,当它在月球表面行驶时(　A　)
A.仍有惯性
B.不受阻力
C.不受支持力
D.不遵循牛顿运动定律
解析:月球车在月球表面行驶时,受到月球表面的支持力及阻力作用,仍遵循牛顿运动定律,选项A正确。
15.手拿一个锤头敲在一块玻璃上,把玻璃敲碎了。对于这一现象,下列说法正确的是(　C　)
A.锤头敲玻璃的力大于玻璃对锤头的作用力,所以玻璃才碎了
B.锤头受到的力大于玻璃受到的力,只是由于锤头能够承受比玻璃更大的力才没有碎
C.锤头和玻璃之间的作用力应该是等大的,只是由于锤头能够承受比玻璃大很多的力才没有碎
D.因为不清楚锤头和玻璃的其他受力情况,所以无法判断它们之间的相互作用力的大小
解析:锤头敲玻璃的力与玻璃对锤头的作用力是作用力与反作用力,总是大小相等,方向相反,但作用在不同的物体上,因物体的承受能力不同,产生不同的作用效果,故选项C正确。
能力提升
16.如图,密闭容器中装满水,用绳子系着一只乒乓球,而绳子的另一端固定在容器底部,乒乓球悬于水中。当整个容器向右做加速运动时,乒乓球将向(　B　)
A.向左偏移
B.向右偏移
C.静止不动
D.向左、向右偏移
解析:乒乓球偏移的同时,有等体积的“水球”向相反方向运动,乒乓球与“水球”均有惯性,两者相比,“水球”的质量较大,主要考虑“水球”的惯性作用,则根据惯性定律,整个容器向右做加速运动时,“水球”将向左偏移,则乒乓球向右偏移。
17.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,当位于左侧的甲用力向上攀爬时,位于右侧的乙始终用力抓住绳子,最终至少一人能到达滑轮。下列说法中正确的是(　A　)
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: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,则甲攀爬时乙的加速度大于甲,所以乙会先到达滑轮,选项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,选项C,D错误。
18.如图所示,轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定,杆的B点通过水平细绳AB使杆与竖直墙壁保持30°的夹角,若在B点悬挂一个质量不计的定滑轮,某人用它匀速地提起重物。已知重物的质量m=30 kg,人的质量M=50 kg,g=10 m/s2。求:
(1)此时地面对人支持力的大小;
(2)轻杆BC和绳AB所受力的大小。
解析:
(1)重物、人和B点的受力如图所示,
对重物m由力的平衡条件得
FT=mg,
对人由力的平衡条件得
FN+FT′=Mg,
而FT=FT′,
解得FN=Mg-mg=200 N,方向竖直向上.
(2)定滑轮对B点的拉力F=2mg=600 N,方向竖直向下,
杆对B点的弹力方向沿杆的方向,由共点力平衡条件得
FAB=Ftan 30°=600× N=200 N
FBC== N=400 N
根据牛顿第三定律可得,绳AB所受力的大小为200 N,杆BC所受力的大小为400 N。
答案:(1)200 N
(2)400 N　200 N