高中物理人教版能力提升练习 必修一第4章 牛顿第一定律　牛顿第三定律 Word版含解析

1.(2019·石家庄模拟)在一节火车车厢内有一个光滑的水平桌面,桌上有一个小球。旁边的乘客观察到,如果火车在水平铁轨上做匀速直线运动,小球在桌面上保持静止。如果火车做加速直线运动,小球就会由静止开始向后运动。这说明
(　　)
A.以匀速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律成立
B.以加速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律成立
C.无论是以匀速运动的车厢为参考系还是以加速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律都成立
D.无论是以匀速运动的车厢为参考系还是以加速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律都不成立
【解析】选A。牛顿第一定律只在惯性参考系中成立。应选择静止或匀速直线运动物体为参考系。
2.如图所示,一个劈形物体M,各面均光滑,放在固定的斜面上,上表面水平,在上表面放一个光滑小球m,劈形物体从静止开始释放,则小球在碰到斜面前的运动轨迹是 (　　)
A.沿斜面向下的直线　　　　　 B.竖直向下的直线
C.无规则曲线 D.抛物线
【解题指南】解答本题应注意以下三点:
(1)小球在水平方向上受不受力。
(2)球的初始状态是什么。
(3)水平方向是否发生位移。
【解析】选B。小球在水平方向上不受力,且速度为零,根据牛顿第一定律,小球在水平方向上将保持静止(速度为零)的状态。该方向上不会发生位移,只在竖直方向向下运动,因此在碰到斜面前其运动轨迹是竖直向下的直线,则B正确,A、C、D错误。
3.(2019·日照模拟)一列以速度v匀速行驶的列车内有一水平桌面,桌面上的A处有一小球,若车厢内的旅客突然发现(俯视图)小球沿如图所示的虚线从A点运动到B点,则由此可以判断列车的运行情况是 (　　)
A.减速行驶,向北转弯 B.减速行驶,向南转弯
C.加速行驶,向南转弯 D.加速行驶,向北转弯
【解析】选B。由图可知小球相对于车厢向前运动,所以列车应减速,又由于小球相对于车厢向北运动,所以列车应向南转弯,B正确。
【补偿训练】
　　一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶,下列关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论,正确的是 (　　)
A.车速越大,它的惯性越大
B.车的质量越大,它的惯性越大
C.车速越大,刹车后滑行的路程越长,所以惯性越小
D.车速越小,刹车后滑行的路程越短,所以惯性越小
【解析】选B。惯性是物体固有的一种属性,仅与质量有关,与车速无关,故A、C、D错误,B正确。
4.(2020·贵阳模拟)撑杆跳是一种田径运动项目。在这项比赛中,运动员双手握住一根特制的杆子,经过快速助跑后,借助杆撑地的反弹力量,使身体腾起,跃过横杆。现忽略空气阻力,关于运动员撑杆跳的过程,下列说法正确的是(　　)
A.运动员起跳后的上升阶段,运动员始终处于超重状态
B.运动员起跳后的上升阶段,杆对运动员的支持力始终等于运动员对杆的压力
C.运动员起跳后的上升阶段,杆对运动员的支持力与运动员对杆的压力是一对平衡力
D.运动员起跳后的上升阶段,杆对运动员的作用力可能小于运动员对杆的作用力
【解析】选B。在运动员起跳上升阶段,运动员开始时向上做加速运动,随后向上做减速运动,所以运动员开始时处于超重状态,上升的最后阶段处于失重状态,故A错误;运动员起跳后的上升阶段,杆对运动员的支持力与运动员对杆的压力是一对作用力与反作用力,大小相等,故B正确,C、D错误。
5.有人做过这样一个实验:如图所示,把鸡蛋A快速向另一个完全一样的静止的鸡蛋B撞去(用同一部分撞击),结果每次都是被撞击的鸡蛋B被撞破。则下面说法错误的是 (　　)
A.A对B的作用力的大小等于B对A的作用力的大小
B.A对B的作用力的大小大于B对A的作用力的大小
C.A蛋碰撞瞬间,其内蛋黄和蛋白由于惯性会对A蛋壳产生向前的作用力
D.A蛋碰撞部位除受到B对它的作用力外,还受到A蛋中蛋黄和蛋白对它的作用力,所以所受合力较小
【解题指南】解答本题应注意以下三点:
(1)作用力与反作用力有什么特征。
(2)运动的鸡蛋内,蛋黄和蛋白由于惯性在碰撞瞬间是否会对蛋壳产生向前的作用力。
(3)决定蛋壳破损的是碰撞处什么力。
【解析】选B。A对B的作用力和B对A的作用力为作用力与反作用力,一定大小相等,故A正确,B错误;在撞击瞬间,A蛋内蛋黄和蛋白由于惯性,会产生对A蛋壳向前的作用力,使A蛋壳接触处所受的合力比B蛋壳的小,因此B蛋壳易被撞破,故C、D正确。
6.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
【解析】选B。人对体重计的压力与体重计对人的支持力是一对作用力与反作用力,A错误,B正确;人所受的重力与人对体重计的压力大小相等、方向相同,既不是平衡力,也不是作用力和反作用力,C、D错误。
7.身高和质量完全相同的两人穿同样的鞋在同一水平地面上通过一轻杆进行顶牛比赛,企图迫使对方后退。 设甲、乙对杆的推力分别为F1、F2。甲、乙两人身体因前倾而偏离竖直方向的夹角分别为α1、α2,倾角越大,此刻人手和杆的端点位置就越低,如图所示,若甲获胜,则 (　　)
A.F1=F2　α1>α2 B.F1>F2　α1=α2
C.F1=F2　α1<α2 D.F1>F2　α1>α2
【解析】选A。甲、乙对杆的推力分别为F1、F2,为作用力和反作用力,F1=F2。倾角越大,人手和杆的端点位置越低,人对地面压力越大,此人获胜。甲获胜, α1>α2,选项A正确。
8.(2019·唐山模拟)牛顿在总结C·雷恩、J·沃利斯和C·惠更斯等人的研究结果后,提出了著名的牛顿第三定律,阐述了作用力和反作用力的关系,从而与牛顿第一和第二定律形成了完整的牛顿力学体系。下列关于作用力和反作用力的说法正确的是 (　　)
A.物体先对地面产生压力,然后地面才对物体产生支持力
B.物体对地面的压力和地面对物体的支持力互相平衡
C.人推车前进,人对车的作用力大于车对人的作用力
D.物体在地面上滑行,不论物体的速度多大,物体对地面的摩擦力与地面对物体的摩擦力始终大小相等
【解析】选D。物体对地面的压力和地面对物体的支持力是一对作用力和反作用力,作用力与反作用力同时发生,分别作用在两个相互作用的物体上,选项A、B错误。人推车前进,人对车的作用力与车对人的作用力是一对作用力和反作用力,大小相等,选项C错误。物体在地面上滑行,不论物体的速度多大,物体对地面的摩擦力与地面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力,始终大小相等,选项D正确。
9.如图所示,质量为M=60 kg的人站在水平地面上,用定滑轮装置将质量为m=
40 kg的重物送入井中。当重物以2 m/s2 的加速度加速下落时,忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦,则人对地面的压力大小为(g取10 m/s2) (　　)
A.200 N B.280 N C.320 N D.920 N
【解析】选B。设人对绳的拉力大小为F,对重物m应用牛顿第二定律得mg-F=ma;由牛顿第三定律可知,绳对人向上的拉力F′与人对绳的拉力F等大反向,设地面对人的支持力为FN,对人应用平衡条件可得F′+FN=Mg,解得FN=Mg-mg+ma=280 N,由牛顿第三定律可知,人对地面的压力与地面对人的支持力大小相等,故人对地面的压力大小为280 N,B正确。
10.(多选)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.若甲的质量较大,则乙先到达滑轮
B.即使甲的质量较大,甲、乙也同时到达滑轮
C.若甲、乙质量相同,则甲、乙同时到达滑轮
D.若甲、乙质量相同,则甲先到达滑轮
【解析】选A、C。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,则由甲拉绳子的力等于乙受到的绳子拉力,得甲攀爬时乙的加速度大于甲,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正确,D错误。
11.如图所示,质量为m的木块P在质量为M的长木板ab上滑行,长木板放在水平地面上一直处于静止状态。若长木板ab与地面间的动摩擦因数为μ1,木块P与长木板ab间的动摩擦因数为μ2,则长木板ab受到地面的摩擦力大小为(　　)
A.μ1Mg　 B.μ1(m+M)g
C.μ2mg D.μ1Mg+μ2mg
【解析】选C。质量为m的木块P在质量为M的长木板ab上滑行,M对m的摩擦力等于μ2mg,由牛顿第三定律可知,m对M的摩擦力大小等于μ2mg。对M由平衡条件可得长木板ab受到地面的摩擦力大小为μ2mg。
12.如图所示,固定在水平面上的斜面倾角θ=37°,长方体木块A的MN面上钉着一颗小钉子,质量m=1.5 kg的小球B通过一细线与小钉子相连接,细线与斜面垂直,木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.50。现将木块由静止释放,木块将沿斜面下滑。求在木块下滑的过程中小球对木块MN面的压力。(g取10 m/s2, sin37°=0.6, cos37°=0.8)
【解析】由于木块与斜面间有摩擦力的作用,所以小球B与木块间有压力的作用,并且它们以共同的加速度a沿斜面向下运动。将小球和木块看作一个整体,设木块的质量为M,根据牛顿第二定律可得
(M+m)gsinθ-μ(M+m)gcosθ=(M+m)a
代入数据得a=2.0 m/s2
选小球为研究对象,设MN面对小球的作用力为N,
根据牛顿第二定律有mgsinθ-N=ma
代入数据得N=6.0 N
根据牛顿第三定律,小球对MN面的压力大小为6.0 N,
方向沿斜面向下。
答案:6.0 N,方向沿斜面向下