2024-2025学年高中物理第四章牛顿运动定律5牛顿第三定律课时作业含解析新人教版必修1

PAGE11-牛顿第三定律(20分钟50分)一、选择题(本题共5小题,每小题6分,共30分)1.(2024·漳州高一检测)如图,重为G的压路机在水平路面上缓慢行驶,路面对压路机的支持力为N,压路机对路面的压力为F,关于G、N、F,下列说法正确的是 ()A.F大于NB.F与G大小相等C.F和N是一对平衡力D.N和G是一对作用力和反作用力【解析】选B。压路机在水平路面上缓慢行驶,路面对压路机的支持力N和压路机对路面的压力F是压路机与路面间的相互作用力,依据牛顿第三定律,作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在不同物体上,故A、C、D错误;压路机对路面的压力F的大小等于重力G的大小,B正确。2.如图是利用计算机记录的卫星放射时火箭和卫星之间的作用力和反作用力的变更图线,依据图线可以得出的结论是 ()A.作用力大时,反作用力小B.作用力和反作用力的方向总是相反的C.作用力和反作用力是作用在同一个物体上的D.牛顿第三定律在物体处于非平衡状态时不再适用【解析】选B。图象中的两条图线对应的纵坐标大小相等、符号相反,故A错误,B正确;作用力与反作用力作用在两个相互作用的物体上,C错误;在任何状况下,两物体之间的作用力和反作用力都遵守牛顿第三定律,D错误。3.关于作用力和反作用力,下列说法正确的是 ()A.当作用力产生后,再产生反作用力;当作用力消逝后,反作用力才渐渐地消逝B.弹力与摩擦力都有反作用力,而重力无反作用力C.作用力与反作用力的合力为零D.作用力与反作用力肯定是性质相同的一对力【解析】选D。作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,它们同时产生,同时变更,同时消逝,弹力、摩擦力、重力都有反作用力,A、B错误;作用力和反作用力必定是同种性质的力,甲物体对乙物体的作用力是弹力,乙物体对甲物体的作用力也是弹力,C错误,D正确。故选D。4.汽车拉着拖车在水平道路上沿着直线加速行驶,如图所示。依据牛顿运动定律,以下说法正确的是 ()A.汽车能拉着拖车加速前进,是因为汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力B.加速前进时,汽车对拖车的拉力大小与拖车对汽车的拉力大小相等C.汽车先对拖车施加拉力,然后才产生拖车对汽车的拉力D.汽车对拖车的拉力大小与拖车所受地面对它的摩擦力大小相等【解析】选B。汽车拉拖车的力和拖车拉汽车的力是一对作用力和反作用力,大小相等、方向相反,故A错误、B正确;汽车拉拖车的力和拖车拉汽车的力是一对作用力和反作用力,同时产生、同时消逝,故C错误;拖车在水平方向上受汽车对它的拉力和自身所受的阻力,拉力大于阻力,由水平方向上的合力,产生加速度,故D错误。5.(2024·衡水高一检测)下列关于牛顿运动定律的说法中正确的是 ()A.惯性就是物体保持静止状态的性质B.力的国际制单位“牛顿”是依据牛顿其次定律定义的C.物体运动状态变更的难易程度就是加速度D.一对作用力与反作用力的作用效果总相同【解析】选B。惯性就是物体保持静止或匀速直线运动状态的性质,选项A错误;力的国际制单位“牛顿”是依据牛顿其次定律定义的,即使质量是1kg的物体产生1m/s2的加速度的力就是1N,选项B正确;物体运动状态变更的难易程度取决于物体的惯性大小,故C错误;作用力和反作用力作用在不同的物体上,作用效果不同,故D错误,故选B。二、非选择题(本题共2小题,共20分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)6.(8分)如图所示,圆环的质量为M、经过环心的竖直钢丝AB上套有一个质量为m的小球,今让小球沿钢丝AB(质量不计)以初速度v0竖直向上运动,要使圆环对地面无压力,则小球的加速度和小球能达到的最大高度是多少?(设小球不会到达A点)【解析】由牛顿第三定律知圆环对地面无压力,则地面对圆环无支持力,取小球为探讨对象,受重力mg和钢丝对小球竖直向下的摩擦力Ff。由牛顿其次定律得:mg+Ff=ma ①由牛顿第三定律可知小球对钢丝竖直向上的摩擦力Ff′=Ff②对圆环受力分析可知,圆环受重力Mg和竖直向上的摩擦力Ff′作用,则:Mg=Ff′③由①②③式解得a=g,小球沿钢丝做匀减速运动,由运动学公式可得上升的最大高度H==。答案:g【延长探究】设圆环的半径为R,在上述条件下小球恰能到达最高点A,则v0为多大?提示:小球恰能到A点,即vA=0,则由运动学公式得:=2a·2R则:v0=2=2答案:2【补偿训练】如图所示,用弹簧测力计悬挂一个重G=10N的金属块,使金属块的一部分浸在台秤上的水杯中(水不会溢出)。若弹簧测力计的示数变为FT′=6N,则台秤的示数与未挂金属块时相比 ()A.保持不变 B.增加10NC.增加6N D.增加4N【解析】选D。金属块浸入水中后,水对金属块产生浮力F,由弹簧测力计的示数可知:浮力的大小为F=G-FT′=10N-6N=4N。依据牛顿第三定律,金属块对水也施加一个反作用力F′,其大小F′=F=4N,通过水和杯的传递,对台秤产生附加压力,所以台秤的示数增加4N,故D对。7.(12分)如图为马戏团中猴子爬杆的装置。已知底座连同直杆总质量为20kg,猴子质量为5kg,现让猴子沿杆以1m/s2的加速度从杆底部向上爬,设猴子与杆之间的作用力为恒力,则底座对水平面的压力为多大?(g取10m/s2)【解析】设猴子质量为m,杆及底座总质量为M,猴子向上加速爬时受到沿杆向上的力为F,对猴子由牛顿其次定律得F-mg=ma,得F=m(g+a)=55N,依据牛顿第三定律知,猴子对杆有向下的力F′=F=55N,所以水平面对底座的支持力为FN=F′+Mg=255N,由牛顿第三定律知底座对水平面的压力FN′=FN=255N。答案:255N【补偿训练】如图所示,两个质量都为m的滑块A和B,紧挨着并排放在水平桌面上,A、B间的接触面垂直于纸面且与水平面成θ角,全部接触面均光滑。现在用一个水平推力F作用于滑块A上,使A、B一起向右做加速运动。问:(1)假如要使A、B间不发生相对滑动,它们共同向右运动的最大加速度为多少?(2)要使A、B间不发生相对滑动,水平推力F的大小应当在什么范围内?【解析】(1)设最大加速度为a,推力F越大,A越可能相对于B向上滑,当F最大时,A刚要相对于B向上滑,此时A恰好不受地面的支持力。以A为探讨对象,受力分析如图甲所示,则FNcosθ=mg以B为探讨对象,受力分析如图乙所示,则FN′sinθ=mam依据牛顿第三定律有FN′=FN解得:am=gtanθ。(2)只要有力F作用,A与B就可以在水平方向上共同加速运动,F越大加速度越大,当A相对于B刚要向上滑时,此时A恰好不受地面的支持力。在水平方向上对A有:Fm-FNsinθ=mam求出Fm=2mgtanθ则水平推力F的大小范围为:0<F≤2mgtanθ答案:(1)gtanθ(2)0<F≤2mgtanθ(25分钟50分)一、选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分)1.下列说法中正确的是 ()A.拔河竞赛时,胜方拉对方的力大于输方拉对方的力B.太阳对地球的引力与地球对太阳的引力大小肯定相等C.马能拉车前进是因为马对车的拉力大于车对马的拉力D.用锤钉钉子,锤对钉的打击力与钉对锤的作用力是一对平衡力【解析】选B。胜方拉对方的力和输方拉对方的力是一对相互作用力,等大反向,A错误;太阳对地球的引力与地球对太阳的引力是一对相互作用力,等大反向,B正确;马能拉车前进是因为马对车的拉力大于地面对车的摩擦力,而马对车的拉力与车对马的拉力是一对相互作用力,等大反向,C错误;锤对钉的打击力与钉对锤的作用力是一对相互作用力,D错误。2.下列说法中正确的是 ()A.汽车拉着拖车在水平道路上沿直线加速运动,汽车拉拖车的力等于拖车拉汽车的力B.物体会沉入沼泽中,是因为物体对沼泽的压力大于沼泽对物体的支持力C.用手竖直握住一个瓶子使之保持静止状态,手握得越紧,瓶子受的摩擦力越大D.跳高运动员起跳时,地面对他的支持力大于他对地面的压力【解析】选A。汽车拉着拖车在水平道路上沿直线加速运动,汽车拉拖车的力与拖车拉汽车的力是作用力与反作用力,大小相等,故A正确;物体对沼泽的压力与沼泽对物体的支持力是作用力与反作用力,大小相等,故B错误;用手竖直握住一个瓶子使之保持静止状态,在竖直方向合力为零,只受到重力和摩擦力,手握得越紧,但瓶子受的摩擦力不变,故C错误;跳高运动员起跳时,地面对他的支持力与他对地面的压力是作用力与反作用力,大小相等,故D错误。【补偿训练】1.下列说法中正确的是 ()A.地球旁边的物体的重力没有反作用力B.相互作用的两个力原委称哪一个力是作用力(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,原委哪一个力是作用力,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定分别作用在两个相互作用的物体上,选项D错误。2.假如两个力彼此平衡,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.不肯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,依据平衡条件得知,必定作用在同一物体上,故D错误。3.(2024·淄博高一检测)关于作用力和反作用力,下面说法中正确的是()A.物体相互作用时,先产生作用力,然后才产生反作用力B.作用力和反作用力大小相等,方向相反,在同一条直线上,因此它们的合力为零,是一对平衡力C.放在水平桌面上的书所受的重力和支持力互为作用力与反作用力D.作用力和反作用力总是同时产生,同时消逝,分别作用在相互作用的两个不同物体上【解析】选D。物体相互作用时,相互作用力同时产生,同时变更,同时消逝,故A错误;作用力和反作用力大小相等,方向相反,在同一条直线上,但作用在不同的物体上,不能合成,故B错误;放在水平桌面上的书所受的重力和支持力,作用在书上,它们大小相等,方向相反,在同一条直线上,故放在水平桌面上的书所受的重力和支持力是一对平衡力,故C错误;依据牛顿第三定律,作用力和反作用力总是同时产生,同时消逝,分别作用在相互作用的两个不同物体上,故D正确,故选D。4.(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.运动员所受的合力肯定向上【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。5.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,却仍旧保持静止,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,依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,还必需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行能构成一对作用力与反作用力,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。6.(2024·佛山高一检测)黑板擦被竖直悬挂着的磁性黑板紧紧吸住不动,下列说法正确的是 ()A.黑板擦受到四个力作用,其中有三个力的施力物体是黑板B.黑板擦与黑板间在水平方向只有一对相互作用力C.黑板擦受到的磁力和弹力是一对作用力与反作用力D.黑板擦受到的摩擦力大于重力,黑板擦才不会掉下来【解析】选A。黑板擦受到四个力:重力G=mg,施力物体是地球;支持力N、摩擦力f、磁力T,这三个力的施力物体都是磁性黑板,故A正确;黑板对黑板擦有支持力,则黑板擦对黑板有压力,这两个力是一对相互作用力;黑板对黑板擦有磁力,反过来,黑板擦对黑板有大小相等的磁力,这两个力是一对相互作用力;所以水平方向有两对相互作用力;黑板对黑板擦有摩擦力,则黑板擦对黑板也有摩擦力作用,这两个力是一对作用力和反作用力,但这两个力在竖直方向,故B错误;磁力和弹力是一对平衡力,大小相等,但不是相互作用力,故C错误;摩擦力和重力等大,D错误。【补偿训练】重力为G的体操运动员在进行自由体操竞赛时,有如图所示的竞赛动作,当运动员竖直倒立保持静止状态时,两手臂对称支撑,夹角为θ,则()A.当θ=60°时,运动员单手对地面的正压力大小为B.当θ=120°时,运动员单手对地面的正压力大小为GC.当θ不同时,运动员受到的合力不同D.当θ不同时,运动员与地面之间的相互作用力不相等【解析】选A。作出受力分析图,由图可知,地面对手的支持力F1和F2与夹角θ无关,F1=F2=始终成立,而运动员单手对地面的正压力与F1或F2为相互作用力,故A正确,B错误;不管角度如何,运动员受到的合力都为零,选项C错误;不管角度如何,运动员与地面之间的相互作用力总是等大反向,选项D错误。二、非选择题(本题共2小题,共20分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位。)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)以物体为探讨对象,求出绳的拉力大小。(2)以人为探讨对象,依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