高中物理必修1第三章 牛顿运动定律第1讲 牛顿运动定律

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考点内容要求

全国卷三年考情分析

201720182019

牛顿运动定律及其

应用

Ⅱ

Ⅲ卷·T25:滑

块—木板模

型(两个滑

块)

Ⅰ卷·T15:F－

x图像、牛顿

第二定律的

应用

Ⅰ卷·T21:牛顿第二

定律与a－x图像

Ⅱ卷·T19:牛顿第二

定律的应用

T25:牛顿第二定律

和运动学公式的

应用

Ⅲ卷·T20:牛顿第二

定律与v－t图像

的综合

T25:三大力学观点

的综合应用超重和失重Ⅰ

单位制Ⅰ

实验四:验证牛顿

运动定律

第1讲牛顿运动定律

知识要点

一、牛顿第一定律惯性

1.牛顿第一定律

(1)内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。

(2)意义:①揭示了物体的固有属性:一切物体都有惯性,因此牛顿第一定律又叫惯性定律。

②揭示了力与运动的关系:力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,即力是产生加速度的原因。

2.惯性

(1)定义:物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。

(2)量度:质量是惯性大小的唯一量度,质量大的物体惯性大,质量小的物体惯性小。

(3)普遍性:惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性,与物体的运动情况和受力情况无关。

二、牛顿第二定律力学单位制

1.牛顿第二定律

(1)内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。

(2)表达式:F＝ma。

(3)适用范围

①牛顿第二定律只适用于惯性参考系,即相对于地面静止或匀速直线运动的参考系。

②牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子等)、低速运动(远小于光速)的情况。

2.力学单位制

(1)单位制:由基本单位和导出单位一起组成了单位制。

(2)基本单位:基本物理量的单位。基本物理量共七个,其中力学有三个,是长度、质量、时间,国际单位分别是米、千克、秒。

(3)导出单位:由基本物理量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。

三、牛顿第三定律

1.作用力和反作用力:两个物体之间的作用总是相互的,一个物体对另一个物体施加了力,后一个物体同时对前一个物体也施加力。

2.内容:两个物体之间的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。

3.表达式:F＝－F′。

基础诊断

1.(多选)小华坐在一列正在行驶的火车车厢里,突然看到原来静止在水平桌面上的小球向后滚动,假设桌面是光滑的,则下列说法正确的是()

图1

A.小球在水平方向受到了向后的力使它向后运动

B.小球所受的合力为零,以地面为参考系,小球的运动状态并没有改变

C.火车一定是在向前加速

D.以火车为参考系,此时牛顿第一定律已经不能适用

【参考答案】BCD

2.如图2所示,质量m＝10 kg的物体在水平地面上向左运动,物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2,与此同时物体受到一个水平向右的推力F＝20 N的作用,g取10 m/s2,则物体产生的加速度是()

图2

A.0

B.4 m/s2,水平向右

C.2 m/s2,水平向左

D.2 m/s2,水平向右

【试题解析】在水平地面上向左运动,竖直方向受重力、支持力,竖直方向上物体没有加速度,重力与支持力的合力为0；水平方向上物体受到水平向右的推力和水平向右的滑动摩擦力。水平向右的推力F＝20 N,滑动摩擦力F f＝μF N＝μmg＝0.2×10×10 N＝20 N,所以合力大小F合＝F＋F f＝20 N＋20 N＝40 N,方向水平向

右,根据牛顿第二定律得a＝F合

m＝

40

10m/s

2＝4 m/s2,方向水平向右。

【参考答案】B

3.下列各物理量中,其国际单位属于基本单位,同时也属于矢量的是()

A.时间

B.位移

C.质量

D.力

【试题解析】时间、质量的单位属于国际单位制中的基本单位,但都不属于矢量,力是矢量,但力的单位是导出单位,位移是矢量,且它的国际单位m属于基本单位,B正确。

【参考答案】B

4. (2019·4月浙江选考,6)如图3所示,小明撑杆使船离岸,则下列说法正确的是()

图3

A.小明与船之间存在摩擦力

B.杆的弯曲是由于受到杆对小明的力

C.杆对岸的力大于岸对杆的力

D.小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力

【试题解析】小明与船之间存在静摩擦力,A正确；杆的弯曲是由于受到小明对杆的作用力,B错误；杆对岸的力与岸对杆的力是作用力与反作用力,大小相等,C 错误；小明对杆的力和岸对杆的力受力物体都是杆,两者不是作用力与反作用力,故D错误。

【参考答案】A

牛顿第一定律的理解和应用

1.理解惯性

(1)保持“原状”:物体在不受力或所受合外力为零时,惯性表现为使物体保持原来的运动状态(静止或匀速直线运动)。

(2)“反抗”改变:物体受到外力时,惯性表现为抗拒运动状态的改变。惯性越大,物体的运动状态越难以被改变。

(3)惯性是物体保持原来运动状态的性质,与物体是否受力、是否运动及所处的位置无关,物体的惯性只与其质量有关,物体的质量越大则其惯性越大；牛顿第一定律揭示了力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因。

2.牛顿第一定律与牛顿第二定律的关系

(1)牛顿第一定律是以理想实验为基础,经过科学抽象、归纳推理总结出来的,牛顿第二定律是实验定律。

(2)牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例,它揭示了物体运动的原因和力的作用对运动的影响；牛顿第二定律则定量指出了力和运动的联系。

1.(2019·浙江舟山模拟)关于牛顿第一定律,下列说法中正确的是()

A.它表明了力是维持物体运动状态的原因

B.它表明了物体具有保持原有运动状态的性质

C.它表明了改变物体的运动状态并不需要力

D.由于现实世界不存在牛顿第一定律所描述的物理过程,所以牛顿第一定律没有用处

【试题解析】牛顿第一定律揭示了运动和力的关系,力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因,故B正确,A、C错误；牛顿第一定律是通过科学推理得出的,但其推论却得到了实践的验证,有着非常重大的意义,故D错误。【参考答案】B

2.关于惯性,下列说法正确的是()

A.磁悬浮列车能高速行驶是因为列车浮起后惯性小了

B.卫星内的仪器由于完全失重惯性消失了

C.铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转可增大铁饼的惯性,使铁饼飞得更远

D.月球上物体的重力只有在地球上的1

6,但是惯性没有变化

【试题解析】惯性只与质量有关,与速度无关,A、C项错误；失重或重力加速度发生变化时,物体质量不变,惯性不变,所以B项错误,D项正确。

【参考答案】D

3.某时刻,质量为2 kg的物体甲受到的合力是6 N,速度是10 m/s；质量为3 kg的物体乙受到的合力是5 N,速度是10 m/s,则()

A.甲比乙的惯性小

B.甲比乙的惯性大

C.甲和乙的惯性一样大

D.无法判定哪个物体惯性大

【试题解析】质量是物体惯性大小的唯一量度,甲的质量小于乙的质量,所以甲的惯性要比乙的小,故A正确。

【参考答案】A

4.牛顿第一定律是建立在理想斜面实验基础上,经抽象分析推理得出的结论,它不是实验定律。利用如图4所示的装置做如下实验:小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动,并沿水平面滑动。水平面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐减小的材料时,小球沿水平面滑动到的最远位置依次为1、2、3,根据三次实验结果的对比,可以得到的最直接的结论是()

图4

A.如果小球不受力,它将一直保持匀速直线运动或静止状态

B.如果小球受到力的作用,它的运动状态将发生改变

C.如果水平面光滑,小球将沿着水平面一直运动下去

D.小球受到的力一定时,质量越大,它的加速度越小

【试题解析】由题意,水平面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐减小的材料时,小球沿水平面滑动到的最远位置依次为1、2、3。可知摩擦力越小,则小球滚得越远,由此得出的结论是如果水平面光滑,小球受到的合外力为0,则小球将沿着水平面一直运动下去,故选项C符合题意。其他结论不是本实验直接得出的。

【参考答案】C

牛顿第二定律的理解

1.牛顿第二定律的性质

五性

?

?

?

?

?矢量性―→F＝ma是矢量式，a与F同向

瞬时性―→a与F对应同一时刻

因果性―→F是产生a的原因

同一性

?

?

?a、F、m对应同一个物体

a、F、m统一使用国际单位制单位

独立性―→每一个力都可以产生各自的加速度

2.合力、加速度、速度的关系

(1)物体的加速度由所受合力决定,与速度无必然联系。

(2)合力与速度夹角为锐角,物体加速；合力与速度夹角为钝角,物体减速。

(3)a＝Δv

Δt是加速度的定义式,a与v、Δv、Δt无直接关系；a＝

F

m是加速度的决定式。

考向矢量性

牛顿第二定律F＝ma是矢量式,加速度的方向由物体所受合外力的方向决定,二者总是相同,即任一瞬间,a的方向均与合外力方向相同。

【例1】如图5所示,一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧,其左端固定在小车上,右端与一小球相连。设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于拉伸状态,若忽略小球与小车间的摩擦力,则在此段时间内小车可能是()

图5

A.向右做加速运动

B.向右做减速运动

C.向左做匀速运动

D.向左做减速运动

【试题解析】因为弹簧处于拉伸状态,小球在水平方向受到向左的弹簧弹力F,由牛顿第二定律的矢量性可知,小球加速度也是向左。小球与小车相对静止,故小车可能向左做加速运动或向右做减速运动,B正确。

【参考答案】B

考向瞬时性

在动力学问题中,物体受力发生突变时,物体的加速度也会发生突变,突变时刻物体的状态称为瞬时状态,要对瞬时状态的加速度进行分析求解。

【例2】如图6所示,带有竖直支柱的斜面固定在水平地面上,光滑的小球被轻质细线和弹簧系住静止于斜面上,弹簧处于拉伸状态。现剪断细线,小球沿斜面向下运动的过程中()

图6

A.弹簧达到自然长度前加速运动,之后减速运动

B.弹簧达到自然长度前加速运动,之后先加速运动后减速运动

C.加速度先增大后减小

D.加速度一直减小

【试题解析】在未剪断细线时,弹簧处于伸长状态,故弹簧对小球有向下的弹力,故剪断细线后小球先加速向下运动,加速度减小,当弹簧的弹力沿斜面向上且等于小球重力沿斜面向下的分力时,速度达到最大,小球继续向下运动,此后弹簧的弹力大于小球重力沿斜面向下的分力,小球做减速运动,并且加速度增大,选项B正确。

【参考答案】B

考向独立性

当物体受到几个力的作用时,各力将独立地产生与其对应的加速度,而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度的矢量和。

【例3】为了节省能量,某商场安装了如图7所示智能化的电动扶梯,扶梯与水平面的夹角为θ。无人乘行时,扶梯运行得很慢；当有人站上扶梯时,扶梯先以加速度a匀加速运动,再以速度v匀速运动。一质量为m的顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程,重力加速度为g,下列说法中正确的是()

图7

A.顾客始终受到三个力的作用

B.扶梯对顾客的支持力始终等于mg

C.加速阶段扶梯对顾客的摩擦力大小为ma cos θ,方向水平向右

D.顾客对扶梯作用力的方向先沿扶梯向上,再竖直向下

【试题解析】顾客加速过程中,受力如图所示,由牛顿第二定律知,水平方向有f＝ma cos θ,f方向水平向右,竖直方向有N－mg＝ma sin θ,则N＞mg,且N与f的合力方向不沿扶梯方向,由牛顿第三定律可知顾客对扶梯的作用力方向也不沿扶梯方向,故选项B、D均错误,C正确；在匀速运动过程中,顾客仅受重力和支持力作用,且二力平衡,选项A错误。

【参考答案】C

1.如图8,顶端固定着小球的直杆固定在小车上,当小车向右做匀加速运动时,球所受合外力的方向沿图中的()

图8

A.OA方向

B.OB方向

C.OC方向

D.OD方向

【试题解析】据题意可知,小车向右做匀加速直线运动,由于球固定在杆上,而杆固定在小车上,则三者属于同一整体,球和小车的加速度相同,所以球的加速度也应该水平向右,故选项D正确。

【参考答案】D

2.(多选)一个物体受到F1＝4 N的力,产生a1＝2 m/s2的加速度,受到力F2,产生a2＝6 m/s2的加速度,则()

A.物体的质量m＝2 kg

B.物体的质量m＝0.5 kg

C.F2＝12 N

D.若F2作用在另一物体上,产生a1＝2 m/s2的加速度,则另一物体质量为6 kg 【参考答案】ACD

3.(多选)某物体在光滑的水平面上受到两个恒定的水平共点力的作用,以10 m/s2的加速度做匀加速直线运动,其中F1与加速度的方向的夹角为37°,某时刻撤去F1,此后该物体()

A.加速度可能为5 m/s2

B.速度的变化率可能为6 m/s2

C.1 s内速度变化大小可能为20 m/s

D.加速度大小一定不为10 m/s2

＝ma＝10m,F1与加速度【试题解析】设物体的质量为m,根据牛顿第二定律F

合

方向的夹角为37°,根据几何关系可知,F2的最小值为F2m＝F合sin 37°＝6m。所以

当F 1撤去后,合力的最小值为F min ＝6m ,此时合力的取值范围为6m ≤F 合,所以最小

的加速度为a min ＝F min m ＝6 m/s 2,故A 、D 错误；速度变化率Δv Δt ＝a ,可能为6 m/s 2,

故B 正确；由Δv ＝at 知,1 s 内速度变化大小可能为20 m/s,故C 正确。

【参考答案】BC

牛顿第三定律的理解与应用

1.作用力与反作用力的“六同、三异、二无关”

(1)六同:大小相同、性质相同、同一直线、同时产生、同时变化、同时消失。

(2)三异:方向相反、不同物体、不同效果。

(3)二无关:与物体的运动状态无关、与物体是否受其他力无关。

2.一对平衡力与作用力、反作用力的不同点

名称

一对平衡力 作用力与反作用力 作用对象

同一个物体 两个相互作用的不同物体 作用时间

不一定同时产生、同时消失 一定同时产生、同时消失 力的性质

不一定相同 一定相同 作用效果 可相互抵消 不可抵消

在对物体进行受力分析时,如果不便于分析物体受到的某些力,则可以通过分析其反作用力来解决问题。牛顿第三定律将起到非常重要的转换研究对象的作用,如求压力时,可先求支持力。

【例4】 (多选)如图9所示,用水平力F 把一个物体紧压在竖直墙壁上静止,下列说法中正确的是( )

图9

A.水平力F 跟墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力

B.物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力

C.水平力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力

D.物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力

【试题解析】水平力F跟墙壁对物体的弹力作用在同一物体上,大小相等、方向相反,且作用在同一条直线上,是一对平衡力,选项A错误；物体在竖直方向上受竖直向下的重力以及墙壁对物体竖直向上的静摩擦力的作用,因物体处于静止状态,故这两个力是一对平衡力,选项B正确；水平力F作用在物体上,而物体对墙壁的压力作用在墙壁上,这两个力不是平衡力,也不是相互作用力,选项C错误；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是两个物体间的相互作用力,是一对作用力与反作用力,选项D正确。

【参考答案】BD

1.如图10所示,手推车的篮子里装有一篮球,女孩把手推车沿斜面向上匀速推动,篮子的底面平行于斜面,靠近女孩的一侧面垂直于底面,下列说法正确的有()

图10

A.篮子底面受到的压力大于篮球的重力

B.篮子对篮球的作用力小于篮球的重力

C.人对篮球的作用力等于篮球的重力

D.篮子右侧面受到的压力小于篮球的重力

【试题解析】对篮球受力分析,并运用合成法如图所示:

设斜面倾角为θ,根据几何知识可知,篮子底部对篮球的支持力F N1＝mg cos θ,根据牛顿第三定律,则篮子底面受到的压力为mg cos θ＜mg,A错误；篮子右侧面对篮球的支持力F N2＝mg sin θ,根据牛顿第三定律,则篮子右侧面受到的压力为mg sin θ

＜mg,篮子对篮球的作用力为F N1、F N2的合力,大小等于篮球的重力,B错误,D正确；人对篮球没有作用力,C错误。

【参考答案】D

2.如图11所示,物体A和B的重力分别为11 N和7 N,不计弹簧秤、细线的重力和一切摩擦,则下列说法正确的是()

图11

A.弹簧秤的读数为14 N,A对地面的压力为11 N

B.弹簧秤的读数为18 N,A对地面的压力为0

C.弹簧秤的读数为7 N,A对地面的压力为4 N

D.弹簧秤的读数为0,A对地面的压力为11 N

【试题解析】物体B保持静止,说明B物体受到的合外力为零,即绳上拉力为7 N,此刻弹簧秤静止,因此弹簧秤的读数为7 N,说明弹簧秤对A物体的拉力为7 N,地面对A物体应有4 N 的支持力,根据牛顿第三定律可知A对地面的压力为4 N,所以C正确。

【参考答案】C

3.如图12所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上以加速度a水平向右加速滑行,长木板与地面间的动摩擦因数为μ1,木块与长木板间的动摩擦因数为μ2,重力加速度大小为g,若长木板仍处于静止状态,则长木板对地面摩擦力的大小和方向一定为()

图12

A.μ1(m＋M)g,向左

B.μ2mg,向右

C.μ2mg＋ma,向右

D.μ1mg＋μ2Mg,向左

【试题解析】对木块受力分析可知受长木板对它水平向左的摩擦力f1＝μ2mg,由牛顿第三定律可知,木块对长木板的摩擦力向右,大小为f1；由于长木板仍处于静止状态,对长木板受力分析可知,受地面对它的静摩擦力f2,方向向左,f2＝f1＝μ2mg,由牛顿第三定律可知,长木板对地面的摩擦力大小为μ2mg,方向向右,故B正确。

课时作业

(时间:30分钟)

基础巩固练

1.下列说法正确的是()

A.力是维持物体运动的原因

B.物体的速度方向改变,则加速度方向一定改变

C.物体运动状态的改变是指其加速度在变化

D.物体运动状态的改变是指其速度在变化

【试题解析】力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动的原因,故A错误；速度方向改变,但加速度方向不一定改变,如物体加速度不变,但先做减速运动,再做反向的加速运动,故B错误；运动状态是指物体的速度,故运动状态的改变即为速度的改变,故C错误,D正确。

【参考答案】D

2.(多选)(2019·甘肃省天水市质检)我国《道路交通安全法》中规定:机动车行驶时,驾驶人、乘坐人员应当按规定使用安全带,下列说法正确的是()

A.系好安全带可以减小惯性

B.是否系好安全带对人和车的惯性没有影响

C.系好安全带可以减小因车的惯性而造成的伤害

D.系好安全带可以减小因人的惯性而造成的伤害

【参考答案】BD

3.冰壶在冰面上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,其惯性的大小取决于()

图1

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

4.如图2所示,人沿水平方向拉牛,但没有拉动。下列说法中正确的是()

图2

A.绳拉牛的力小于牛拉绳的力

B.绳拉牛的力与牛拉绳的力是一对平衡力

C.绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力

D.绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对相互作用力

【试题解析】绳拉牛的力和牛拉绳的力是作用力与反作用力,大小相等、方向相反,故A、B错误；由于没有拉动牛,可知绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力,故C正确,D错误。

【参考答案】C

5.(2017·上海单科)一碗水置于火车车厢内的水平桌面上。当火车向右做匀减速运动时,水面形状接近于图()

【试题解析】当火车向右做匀减速运动时,碗内的水由于惯性,保持原来较大的速度向右运动,则只有图A所示的情形符合要求,故选项A正确。

【参考答案】A

6.8·8九寨沟地震发生后,直升机紧急启动,救援被困受伤游客,若不考虑悬索质量,下列说法正确的是()

图3

A.只有在匀速吊起时,悬索对人的拉力才等于人对悬索的拉力

B.当加速吊起时,悬索对人的拉力大于人对悬索的拉力

C.当减速吊起时,悬索对人的拉力小于悬索对飞机的拉力

D.无论如何吊起,悬索对人的拉力都等于人对悬索的拉力

【参考答案】D

7.科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段。在研究和解决问题的过程中,不仅需要相应的知识,还需要运用科学的方法。理想实验有时更能深刻地反映自然规律,伽利略设想了一个理想实验,如图4所示。

图4

以下为他的设想步骤:①两个对接的斜面,静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面；②如果没有摩擦,小球将上升到原来释放的高度；③减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然会达到原来的高度；④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成为水平面,小球会沿水平面做持续的匀速运动。通过对这个实验的分析,我们可以得到的最直接的结论是()

A.自然界的一切物体都具有惯性

B.光滑水平面上运动的小球,运动状态的维持并不需要外力

C.如果小球受到力的作用,它的运动状态将发生改变

D.小球受到的力一定时,质量越大,它的加速度越小

【试题解析】伽利略的理想斜面实验只能说明小球具有惯性,推广到一切物体的是牛顿,A错误；伽利略通过“理想斜面实验”和科学推理,得出的结论是:力不是维持物体运动的原因,光滑水平面上运动的小球,运动状态的维持并不需要外力,B 正确；如果小球受到力的作用,它的运动状态将发生改变,这是牛顿得出的,C错误；小球受到的力一定时,质量越大,它的加速度越小,这是牛顿第二定律的内容,D错误。

【参考答案】B

8.如图5所示,跳水运动员最后踏板的过程可以简化为下述模型:运动员从高处落到处于自然状态的跳板上,随跳板一同向下做变速运动到达最低点,然后随跳板反弹,则()

图5

A.运动员与跳板接触的全过程中只有超重状态

B.运动员把跳板压到最低点时,她所受外力的合力为零

C.运动员能跳得高的原因从受力角度来看,是因为跳板对她的作用力远大于她的重力

D.运动员能跳得高的原因从受力角度来看,是因为跳板对她的作用力远大于她对跳板的作用力

【试题解析】运动员与跳板接触的下降过程中,先向下加速,然后向下减速,最后速度为零,则加速度先向下,然后向上,所以下降过程中既有失重状态也有超重状态,同理上升过程中也存在超重和失重状态,故A错误；运动员把跳板压到最低点时,跳板给运动员的弹力大于运动员受到的重力,合外力不为零,故B错误；从最低点到运动员离开跳板过程中,跳板对运动员的作用力做正功,重力做负功,二力做功位移一样,运动员动能增加,因此跳板对她的作用力大于她的重力,故C正确；跳板对运动员的作用力与运动员对跳板的作用力是作用力与反作用力,大小相等,故D 错误。

【参考答案】C

9.如图6所示,水平地面上质量为m的物体,与地面间的动摩擦因数为μ,在劲度系数为k的轻弹簧作用下沿地面做匀速直线运动。弹簧没有超出弹性限度,重力加速度为g,则()

图6

A.弹簧的伸长量为mg k

B.弹簧的伸长量为μmg k

C.物体受到的支持力与对地面的压力是一对平衡力

D.弹簧的弹力与物体所受滑动摩擦力是一对作用力与反作用力

【试题解析】物体在水平方向上受弹簧弹力和滑动摩擦力处于平衡状态,由平衡

条件得μmg＝kx,则弹簧的伸长量x＝μmg

k,故选项A错误,B正确；物体受到的支

持力和对地面的压力是一对作用力和反作用力,故选项C错误；弹簧的弹力与物体所受的摩擦力是一对平衡力,故选项D错误。

【参考答案】B

10.我国首台新型墙壁清洁机器人“蜘蛛侠”是由青岛大学学生自主研制开发的,“蜘蛛侠”利用8只“爪子”上的吸盘吸附在接触面上,通过“爪子”交替伸缩,就能在墙壁或玻璃上自由移动。如图7所示,假设“蜘蛛侠”在竖直玻璃墙面上由A点沿直线匀加速“爬行”到右上方B点,在这一过程中,关于“蜘蛛侠”在竖直面内的受力分析正确的是()

图7

【试题解析】根据牛顿第二定律可知,在竖直平面内蜘蛛侠所受合力方向应该是从A点指向B点,故C正确,A、B、D错误。

【参考答案】C

综合提能练

11.(2020·东城区模拟)在阻力可以忽略的冰面上,质量为60 kg的男同学和质量为50 kg的女同学用一根轻绳做拔河游戏(如图8所示)。当女同学的加速度大小是0.60 m/s2时,男同学的加速度大小是()

图8

A.0

B.0.50 m/s2

C.0.60 m/s2

D.0.72 m/s2

【试题解析】根据牛顿第三定律,两个同学所受的拉力大小相等,根据牛顿第二定

律F＝ma,得a男

a女

＝

m女

m男

＝

50

60＝

5

6,则a男＝

5

6a女＝0.50 m/s

2。

【参考答案】B

12.不同类型的汽车在同一条水平公路上沿直线行驶,则下列说法正确的是()

A.车速越大的汽车,它的惯性越大

B.质量越大的汽车,它的惯性越大

C.车速越大的汽车,紧急刹车后滑行的路程越短

D.质量越大的汽车,紧急刹车后滑行的路程越长

【试题解析】质量是惯性大小的唯一量度,质量越大,惯性越大,选项B正确,A错误；紧急刹车后,汽车做匀减速直线运动,此时v2＝2μgs,由此可知速度越大的汽车,滑行的路程越长,与汽车的质量无关,选项C、D错误。

【参考答案】B

13.如图9所示,有一辆汽车满载西瓜在水平路面上匀速前进,突然发现意外情况,紧急刹车做匀减速运动,加速度大小为a,重力加速度为g,则中间一质量为m的西瓜A受到其他西瓜对它的作用力的大小是()

图9

A.m g2－a2

B.ma

C.m g2＋a2

D.m(g＋a)

【试题解析】

西瓜受到重力和其他西瓜给它的作用力而做匀减速运动,加速度水平向右,由牛顿

第二定律的矢量性可知,其合力水平向右。作出西瓜A受力情况如图所示,由牛顿第二定律可得F2－（mg）2＝ma,所以F＝m a2＋g2,选项C正确。

【参考答案】C

14.据报道,欧洲最大的直升机公司计划研制一款X3型高速直升机。该公司已完成X3型直升机原型机的首次试飞。设X3型直升机原型机的质量为m,某次试飞时,主旋翼提供大小为2mg向上的升力,每个向前螺旋推进器提供大小为mg、方向向前的推力。不考虑空气阻力的影响,下列说法正确的是()

图10

A.该直升机原型机可能处于平衡状态

B.该直升机原型机以加速度g做匀加速直线运动

C.空气对直升机原型机的作用力大小为22mg

D.空气对直升机原型机的作用力大小为4mg

【试题解析】直升机原型机的受力如图所示,

所受合外力大小为5mg,方向斜向右上方,加速度大小为5g,故选项A、B均错误；空气对直升机原型机的作用力大小为（2mg）2＋（2mg）2＝22mg,故选项C 正确,D错误。本题也可以由水平方向的加速度a x＝2g和竖直方向的加速度a y＝g 合成得到原型机的加速度a＝a2x＋a2y＝5g。

【参考答案】C