?專題05 牛頓三大定律

1.理解牛頓運(yùn)動(dòng)三定律的內(nèi)容.
2.理解慣性的本質(zhì)，會(huì)區(qū)分作用力和反作用力與一對(duì)平衡力.
3.會(huì)應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)三定律解題．

考點(diǎn)一　牛頓第一定律的理解
1．牛頓第一定律
(1)內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)．
(2)意義：①揭示了物體的固有屬性：一切物體都具有慣性，因此牛頓第一定律又被叫作慣性定律；
②揭示了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系：力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即力是產(chǎn)生加速度的原因．
2．慣性
(1)定義：物體具有保持原來勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)．
(2)量度：質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，質(zhì)量大的物體慣性大，質(zhì)量小的物體慣性小．
(3)普遍性：慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性，與物體的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況無關(guān)．

1．慣性的兩種表現(xiàn)形式
(1)物體在不受外力或所受的合外力為零時(shí)，慣性表現(xiàn)為使物體保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變(靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng))．
(2)物體受到外力時(shí)，慣性表現(xiàn)為抗拒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，慣性大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較難改變；慣性小，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較易改變．
2．牛頓第一定律與牛頓第二定律的關(guān)系
牛頓第一定律和牛頓第二定律是相互獨(dú)立的．
(1)牛頓第一定律告訴我們改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)需要力，力是如何改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的問題則由牛頓第二定律來回答．
(2)牛頓第一定律是經(jīng)過科學(xué)抽象、歸納推理總結(jié)出來的，而牛頓第二定律是一條實(shí)驗(yàn)定律．

【典例1】（2022·浙江·模擬預(yù)測）兩同學(xué)在冰面上拔河，分界線處于繩子中點(diǎn)正下方，若繩子質(zhì)量不計(jì)，冰面阻力可以忽略，則拔河取勝的關(guān)鍵因素是（　　）

A．同學(xué)的拔河姿勢 B．同學(xué)的質(zhì)量大小 C．同學(xué)的收繩速度 D．同學(xué)對(duì)繩子的拉力大小
【答案】B
【解析】同一根繩子上的拉力大相等，所以繩子對(duì)甲和乙的拉力大小相等，拔河取勝的關(guān)鍵因素是同學(xué)的質(zhì)量，相同作用力時(shí)，質(zhì)量較大則加速度較小，能贏得“拔河”比賽的勝利，故B正確，ACD錯(cuò)誤。
故選B。
【典例2】（2021·吉林·長春十一高高三階段練習(xí)）關(guān)于牛頓運(yùn)動(dòng)定律，以下說法正確的是（　?。?br /> A．牛頓通過實(shí)驗(yàn)直接證實(shí)了物體具有保持勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，從而發(fā)現(xiàn)了牛頓第一定律
B．牛頓第一定律在非慣性系中是不成立的
C．牛頓第一定律是第二定律在合外力為零的條件下的特例
D．作用力和反作用力總是同一性質(zhì)，它們產(chǎn)生的效果一定相同
【答案】B
【解析】A．伽利略通過實(shí)驗(yàn)及理論分析證實(shí)了物體具有保持勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，牛頓在前人的研究基礎(chǔ)上總結(jié)了牛頓第一定律，所以A錯(cuò)誤；
B．牛頓第一定律在非慣性系中是不成立的，所以B正確；
C．牛頓第一定律是物體不受外力作用時(shí)，具有保持勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，不是第二定律在合外力為零的條件下的特例，所以C錯(cuò)誤；
D．作用力和反作用力總是同一性質(zhì)，它們產(chǎn)生的效果不一定相同，所以D錯(cuò)誤；
故選B。
考點(diǎn)二　牛頓第二定律
1．牛頓第二定律
(1)內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同．
(2)表達(dá)式：F＝ma.
2．力學(xué)單位制
(1)單位制：基本單位和導(dǎo)出單位一起組成了單位制．
(2)基本單位：基本物理量的單位．國際單位制中基本物理量共七個(gè)，其中力學(xué)有三個(gè)，是長度、質(zhì)量、時(shí)間，單位分別是米、千克、秒．
(3)導(dǎo)出單位：由基本物理量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量的單位．

1.對(duì)牛頓第二定律的理解

2．解題的思路和關(guān)鍵
(1)選取研究對(duì)象進(jìn)行受力分析；
(2)應(yīng)用平行四邊形定則或正交分解法求合力；
(3)根據(jù)F合＝ma求物體的加速度a.

【典例3】（2021·天津·南開中學(xué)高三階段練習(xí)）小明拍到了一張這樣的照片：如圖所示，一物塊緊貼在車。廂壁上，相對(duì)于車廂壁靜止。已知小車是運(yùn)動(dòng)的，且物塊與車廂壁沒有粘連或釘在一起則下列說法正確的是（　?。?br />
A．小車一定正在向右加速運(yùn)動(dòng)
B．車廂壁對(duì)物塊的彈力與物塊對(duì)車廂壁的壓力是一對(duì)平衡力
C．若車廂的加速度變小，車廂壁對(duì)物塊的彈力也變小
D．若車廂的加速度變大，車廂壁對(duì)物塊的摩擦力也變大
【答案】C
【解析】A．物塊與車廂具有相同的加速度，則物塊所受的摩擦力和重力平衡，水平向右的彈力提供加速度，即加速度向右，則小車正在向右加速運(yùn)動(dòng)或向左做減速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B．在水平方向上，車廂壁對(duì)物塊的彈力與物塊對(duì)車廂壁的壓力是一對(duì)作用力和反作用力。故B錯(cuò)誤；
C．物塊與車廂具有相同的加速度，根據(jù)牛頓第二定律得
N=ma
加速度變小，車廂壁對(duì)物塊的彈力變小，故C正確；
D．車廂的加速度增大，根據(jù)牛頓第二定律知
N=ma

彈力增大，但是摩擦力和重力平衡，摩擦力保持不變，故D錯(cuò)誤；
故選C。
【典例4】2021年10月16日0時(shí)23分，“神舟十三號(hào)”成功發(fā)射，順利將三名航天員送入太空并進(jìn)駐空間站．在空間站中，如需測量一個(gè)物體的質(zhì)量，需要運(yùn)用一些特殊方法：如圖所示，先對(duì)質(zhì)量為m1＝1.0 kg的標(biāo)準(zhǔn)物體P施加一水平恒力F，測得其在1 s內(nèi)的速度變化量大小是10 m/s，然后將標(biāo)準(zhǔn)物體與待測物體Q緊靠在一起，施加同一水平恒力F，測得它們1 s內(nèi)速度變化量大小是2 m/s.則待測物體Q的質(zhì)量m2為(　　)

A．3.0 kg B．4.0 kg
C．5.0 kg D．6.0 kg
【答案】　B
【解析】對(duì)P施加F時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有a1＝＝＝10 m/s2，對(duì)P和Q整體施加F時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有a2＝＝＝2 m/s2，聯(lián)立解得m2＝4.0 kg，
故選B.
考點(diǎn)三　牛頓第三定律
1．作用力和反作用力：兩個(gè)物體之間的作用總是相互的，一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加了力，后一個(gè)物體同時(shí)對(duì)前一個(gè)物體也施加力．
2．內(nèi)容：兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上．
3．表達(dá)式：F＝－F′.

1.一對(duì)平衡力與作用力和反作用力的比較
名稱
項(xiàng)目　　
一對(duì)平衡力
作用力和反作用力
作用對(duì)象
同一個(gè)物體
兩個(gè)相互作用的不同物體
作用時(shí)間
不一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失
一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失
力的性質(zhì)
不一定相同
一定相同
作用效果
可相互抵消
不可抵消
2.在對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)，如果不便于直接分析求出物體受到的某些力時(shí)，可先求它的反作用力，再反過來求待求力．如求壓力時(shí)，可先求支持力，在許多問題中，摩擦力的求解亦是如此．可見牛頓第三定律將起到非常重要的轉(zhuǎn)換研究對(duì)象的作用，使得我們對(duì)問題的分析思路更靈活、更寬闊．

【典例5】如圖，一匹馬拉著車加速前行，則水平方向地面對(duì)車的作用力和車對(duì)馬的作用力（　　）

A．方向相反， B．方向相反，
C．方向相同， D．方向相同，
【答案】D
【解析】車輪相對(duì)地面有向前的運(yùn)動(dòng)趨勢，則水平方向地面對(duì)車的作用力向后。
馬對(duì)車的拉力向前，根據(jù)牛頓第三定律可知，車對(duì)馬的作用力向后。
因?yàn)檐嚰铀傧蚯斑\(yùn)動(dòng)，則馬對(duì)車的拉力大于水平方向地面對(duì)車的作用力，結(jié)合牛頓第三定律可知

故選D。
【典例6】（2022·四川·金堂縣淮口中學(xué)校高三階段練習(xí)）2018年9月19日22時(shí)7分，運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功執(zhí)行“一箭雙星”發(fā)射任務(wù)，將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)第37、38顆衛(wèi)星順利送入預(yù)定軌道，發(fā)射取得圓滿成功。下面關(guān)于衛(wèi)星與火箭起飛的情形，敘述正確的是（　　）
A．火箭尾部向下噴氣，噴出的氣體反過來對(duì)火箭產(chǎn)生一個(gè)反作用力，從而讓火箭獲得了向上的推力
B．火箭尾部噴出的氣體對(duì)空氣產(chǎn)生一個(gè)作用力，空氣的反作用力使火箭獲得飛行的動(dòng)力
C．火箭飛出大氣層后，由于沒有空氣，火箭雖然向下噴氣，但也無法獲得前進(jìn)的動(dòng)力
D．衛(wèi)星進(jìn)入運(yùn)行軌道之后，不再受重力作用
【答案】A
【解析】ABC．火箭尾部向下噴氣，噴出的氣體反過來對(duì)火箭產(chǎn)生一個(gè)反作用力，從而讓火箭獲得了向上的推力，火箭飛出大氣層后，沒有空氣，火箭向下噴氣，獲得前進(jìn)的動(dòng)力。A正確，BC錯(cuò)誤；
D．衛(wèi)星進(jìn)入運(yùn)行軌道之后，受重力作用，充當(dāng)向心力，D錯(cuò)誤。
故選A。
【典例7】（2022·浙江·模擬預(yù)測）超市里的購物車在自動(dòng)扶梯上會(huì)被“鎖死”，秘密在于每個(gè)后輪兩側(cè)的塑膠墊，如圖所示，塑膠墊的位置比輪子的凸緣高：當(dāng)購物車推進(jìn)自動(dòng)扶梯時(shí)，輪子的凸緣會(huì)落進(jìn)扶梯的凹槽（忽略此處摩擦），后輪的塑膠墊就壓在自動(dòng)扶梯的齒面上以獲得靜摩擦力。當(dāng)購物車（人車分離）隨傾斜自動(dòng)扶梯一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)（　?。?br />
A．塑膠墊受到扶梯的彈力之和等于購物車的重力
B．塑膠墊受到扶梯的摩擦力之和等于購物車的重力
C．自動(dòng)扶梯對(duì)購物車的作用力等于購物車的重力
D．塑膠墊對(duì)扶梯的摩擦力可能大于扶梯對(duì)塑膠墊的摩擦力
【答案】C
【解析】ABC．購物車（人車分離）隨傾斜自動(dòng)扶梯一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力為零，即橡膠墊受到的彈力與橡膠墊受到的摩擦力的合力與重力等大反向，即自動(dòng)扶梯對(duì)購物車的作用力等于購物車的重力；沿扶梯方向合力為零，則橡膠墊受到的摩擦力之和等于購物車的重力沿斜面的分力，故C正確，AB錯(cuò)誤；
D．塑膠墊對(duì)扶梯的摩擦力與扶梯對(duì)塑膠墊的摩擦力為一對(duì)相互作用力，大小相等，方向相反，故D錯(cuò)誤。
故選C。

一、單選題
1.（2022·全國·高三課時(shí)練習(xí)）下列說法正確的是（　?。?br /> A．牛頓認(rèn)為力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因
B．牛頓第一定律、牛頓第二定律都可以通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證
C．國際單位制中，kg、m、N是三個(gè)基本單位
D．根據(jù)加速度定義式，加速度a由速度變化量Δv和所用時(shí)間Δt共同決定
【答案】A
【解析】A．牛頓認(rèn)為力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，A正確；
B．牛頓第二定律可以通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，牛頓第一定律不可以通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，B錯(cuò)誤；
C．國際單位制中，kg、m是基本單位，N是導(dǎo)出單位，C錯(cuò)誤；
D．加速度a與Δv和Δt無關(guān)，由合力F和質(zhì)量m共同決定，D錯(cuò)誤。
故選A。
2.（2021·上海市民辦瑞虹中學(xué)高三期中）如圖是伽利略的兩個(gè)斜面實(shí)驗(yàn)，則（　?。?br />
A．圖（a）使用光滑斜面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
B．圖（b）使用光滑斜面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
C．圖（a）得出：自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)
D．圖（b）得出：力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因
【答案】C
【解析】AB．圖（a）實(shí)驗(yàn)對(duì)斜面粗糙程度無要求，圖（b）實(shí)驗(yàn)對(duì)斜面有要求，都要光滑，但現(xiàn)實(shí)中沒有光滑斜面，理想化邏輯推理，AB錯(cuò)誤；
C．伽利略從圖（a）中將斜面實(shí)驗(yàn)的結(jié)論外推到斜面傾角90°的情形，從而間接證明了自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，C正確；
D．伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)圖（b）中，由于空氣阻力和摩擦力的作用，小球在另一面運(yùn)動(dòng)能到達(dá)的高度，一定會(huì)略小于它開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的高度，只有在斜面絕對(duì)光滑的理想條件下，小球滾上的高度才與釋放的高度相同。所以可以設(shè)想，在伽利略斜面實(shí)驗(yàn)中，若斜面光滑，并且使斜面變成水平面，則可以使小球沿水平面運(yùn)動(dòng)到無窮遠(yuǎn)處。得出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，D錯(cuò)誤。
故選C。
3.（2022·新疆烏魯木齊·一模）物理學(xué)發(fā)展史上，首先把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理和諧地結(jié)合起來的科學(xué)家是（　　）
A．亞里士多德 B．伽利略
C．笛卡爾 D．牛頓
【答案】B
【解析】A．亞里士多德的主要方法是思辨，故A錯(cuò)誤；
B．伽利略首先采用 的科學(xué)方法，把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理結(jié)合起來，故B正確；
C．笛卡爾在伽利略觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步完善，故C錯(cuò)誤
D．牛頓在伽利略和笛卡爾的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了牛頓運(yùn)動(dòng)三定律，故D錯(cuò)誤。
故選B。
4．（2022·上海市崇明中學(xué)模擬預(yù)測）以一定的初速度從足夠高的某點(diǎn)豎直上拋一物體，物體受到的空氣阻力與速度成正比，則物體在運(yùn)動(dòng)過程中的加速度大小（　　）
A．先變小后變大 B．先變大后變小
C．一直變大 D．一直變小，最后變?yōu)榱?br /> 【答案】D
【解析】設(shè)物體上升時(shí)空氣阻力為f1，加速度為a1，由牛頓第二定律可知
???????
由題意可知，上升時(shí)的速度逐漸減小，則f1逐漸減小，a1逐漸減??；當(dāng)物體上升到最高點(diǎn)時(shí)

綜上可得

設(shè)物體下落時(shí)空氣阻力為f2，加速度為a2，由牛頓第二定律可知

由題意可知，下落時(shí)的速度逐漸增大，則f2逐漸增大，a2逐漸減??；當(dāng)

時(shí)有

此時(shí)，若物體未落地，則物體將保持勻速繼續(xù)下落。所以物體在運(yùn)動(dòng)過程中的加速度將逐漸減小，最終為零。
故選D。
5.（2022·云南·昆明一中模擬預(yù)測）如圖所示，傾角為的粗糙斜劈放在粗糙水平面上，物體a放在斜面上，輕質(zhì)細(xì)線一端栓結(jié)在物體a上，另一端繞過光滑的滑輪栓結(jié)在天花板的c點(diǎn)，輕質(zhì)滑輪2下懸掛物體b，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若將固定點(diǎn)c向左移動(dòng)少許，而a與斜劈始終靜止，下列說法錯(cuò)誤的是（　　）

A．斜劈對(duì)物體a的摩擦力一定減小
B．斜劈對(duì)地面的壓力一定不變
C．細(xì)線對(duì)物體a的拉力一定減小
D．地面對(duì)斜劈的摩擦力一定減小
【答案】A
【解析】AC．對(duì)滑輪和物體b受力分析，受重力和兩個(gè)拉力，如圖所示

豎直方向根據(jù)受力平衡可得

解得

將固定點(diǎn)c向左移動(dòng)少許，則減小，故拉力減小；對(duì)物體a受力分析，受重力、支持力、拉力和靜摩擦力，繩子拉力減小，但因?yàn)椴恢览εc重力沿斜面向下的分力的大小關(guān)系，故無法判斷靜摩擦力是否存在以及方向，故不能判斷靜摩擦力的變化情況，A說法錯(cuò)誤，滿足題意要求，C說法正確，不滿足題意要求；
B．對(duì)斜劈、物體a、b和滑輪1、2整體受力分析，受重力、支持力、細(xì)線的拉力和地面的靜摩擦力，如圖所示

豎直方向根據(jù)受力平衡可得

可知與角度無關(guān)，恒定不變，根據(jù)牛頓第三定律，斜劈對(duì)地面的壓力也不變，B說法正確，不滿足題意要求；
D．對(duì)斜劈、物體a、b和滑輪1、2整體受力分析，水平方向根據(jù)受力平衡可得

將固定點(diǎn)c向左移動(dòng)少許，則減小，故摩擦力減小，D說法正確，不滿足題意要求；
故選A。
6.（2022·重慶·模擬預(yù)測）圖中是生活中磨刀的情景。若磨刀石始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)?shù)断鄬?duì)磨刀石向前運(yùn)動(dòng)的過程中，下列說法錯(cuò)誤的是（　?。?br />
A．刀受到的滑動(dòng)摩擦力向后 B．磨刀石受到地面的靜摩擦力向后
C．磨刀石受到四個(gè)力的作用 D．地面和磨刀石之間有兩對(duì)相互作用力
【答案】C
【解析】A．當(dāng)?shù)断鄬?duì)磨刀石向前運(yùn)動(dòng)的過程中，刀受到的滑動(dòng)摩擦力向后，故A正確，不符合題意；
B．當(dāng)?shù)断鄬?duì)磨刀石向前運(yùn)動(dòng)的過程中，刀對(duì)磨刀石摩擦力向前，根據(jù)平衡條件可知，磨刀石受到地面的靜摩擦力向后，故B正確，不符合題意；
C．磨刀石受到重力、地面支持力、刀的摩擦力和地面摩擦力以及刀的壓力（否則不會(huì)有摩擦力），共5個(gè)力作用，故C錯(cuò)誤，符合題意；
D．地面和磨刀石之間有兩對(duì)相互作用力分別是磨刀石對(duì)地面的壓力與地面對(duì)磨刀石的支持力，地面對(duì)磨刀石摩擦力與磨刀石對(duì)地面的摩擦力，故D正確，不符合題意。
故選C。
7.（2022·天津·模擬預(yù)測）農(nóng)村在修建住房時(shí)，常用如圖所示的簡易機(jī)械裝置來搬運(yùn)建筑材料。光滑滑輪用通過軸心O的豎直輕桿固定在支架上的點(diǎn)，開始乙手中的繩子松弛，甲站在地面上通過定滑輪緩慢拉動(dòng)繩子端點(diǎn)A，使材料豎直上升到達(dá)樓頂之后，乙再在樓頂水平拉著繩把建筑材料緩慢移到樓頂平臺(tái)上。整個(gè)過程中甲的位置一直不動(dòng)，下列說法正確的是（　?。?br />
A．材料豎直上升過程中，輕桿上的力一定沿豎直方向
B．乙移動(dòng)建筑材料的過程中，甲對(duì)繩的拉力保持不變
C．乙移動(dòng)建筑材料的過程中，乙對(duì)繩的拉力大小不變
D．乙移動(dòng)建筑材料的過程中，甲對(duì)地面的摩擦力逐漸增大
【答案】D
【解析】A．材料豎直上升過程中，以定滑輪為研究對(duì)象，由于定滑輪與甲這一側(cè)繩子拉力存在水平向左的分力，根據(jù)受力平衡可知，輕桿對(duì)滑輪的作用力一定有水平向右的分力，故輕桿上的力不沿豎直方向，A錯(cuò)誤；
BC．乙移動(dòng)建筑材料的過程中，可知滑輪與乙這一側(cè)繩子與豎直方向的夾角逐漸變大，以點(diǎn)為對(duì)象，根據(jù)受力平衡可得
，
可知隨著的增大，增大，增大，故甲對(duì)繩的拉力增大，乙對(duì)繩的拉力大增大，BC錯(cuò)誤；
D．乙移動(dòng)建筑材料的過程中，對(duì)甲受力分析，由受力平衡可知，地面對(duì)甲的摩擦力大小等于繩子對(duì)甲的拉力在水平方向的分力，由于甲對(duì)繩的拉力增大，即繩對(duì)甲的拉力增大，且繩與水平方向夾角不變，可得地面對(duì)甲的摩擦力逐漸增大，根據(jù)牛頓第三定律可得，甲對(duì)地面的摩擦力逐漸增大，D正確；
故選D。
8.（2022·上海市崇明中學(xué)模擬預(yù)測）用圖示裝置研究小車質(zhì)量一定時(shí)，加速度與受力的關(guān)系。通過安裝在小車上的無線力傳感器測量小車受到的拉力，用位移傳感器（圖中未畫出）測小車的加速度。當(dāng)小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，力傳感器讀數(shù)為F0。通過改變小桶中沙的質(zhì)量改變拉力，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，獲得多組加速度和力的數(shù)據(jù)，描繪出小車加速度a與拉力的關(guān)系圖像。則得到圖像可能是（　?。?br />
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】依題意，小車在運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力大小等于F0，設(shè)小車質(zhì)量為M，對(duì)小車在水平方向受力分析，有

則有

依題意，小車質(zhì)量M一定，可知加速度a與拉力F成線性關(guān)系，且不過原點(diǎn)，故ABC錯(cuò)誤，D正確。
故選D。
9.（2022·山東青島·二模）如圖，在杠桿的左臂處掛有質(zhì)量為的小球，在杠桿的右臂處掛有一定滑輪?？邕^定滑輪的細(xì)線一端拴接質(zhì)量為的小球，另一端拴接小球，忽略滑輪和細(xì)線質(zhì)量以及一切摩擦，若要使杠桿平衡，小球的質(zhì)量應(yīng)為（　?。?br />
A．0 B． C． D．
【答案】B
【解析】如圖所示

由杠桿平衡條件可得


對(duì)由牛頓第二定律得

對(duì)由牛頓第二定律得

聯(lián)立解得

故B正確，ACD錯(cuò)誤。
故選B。
10.（2022·廣東·開平市忠源紀(jì)念中學(xué)模擬預(yù)測）冰雪運(yùn)動(dòng)愛好者利用無人機(jī)牽引，在光滑水平冰面上勻速滑行，如圖所示。牽引繩與豎直方向成角，人所受空氣阻力恒定。則（　?。?br />
A．角越大，繩子對(duì)人的拉力越大
B．角越大，地面對(duì)人的支持力越大
C．空氣對(duì)無人機(jī)的作用力可能沿著繩子方向
D．無人機(jī)對(duì)繩的拉力與繩對(duì)人的拉力是一對(duì)相互作用力
【答案】B
【解析】AB．以人對(duì)研究對(duì)象，受力分析如圖


水平方向

豎直方向

可得


人所受空氣阻力恒定，角越大，繩子對(duì)人的拉力越小，地面對(duì)人的支持力越大，故B正確，A錯(cuò)誤；
C．以飛機(jī)為研究對(duì)象，飛機(jī)受空氣阻力、繩子拉力和重力，由平衡條件可知空氣阻力與飛機(jī)的重力和繩子拉力的合力等大反向，不可能沿著繩子方向，故C錯(cuò)誤；
D．相互作用力是在兩個(gè)相互作用的物體之間，無人機(jī)對(duì)繩的拉力與繩對(duì)人的拉力中涉及三個(gè)物體，故D錯(cuò)誤。
故選B。
二、 多選題
11.（2021·福建寧德·高三期中）“物理”二字最早出現(xiàn)在我國的晉朝，泛指事物之理，源于《莊子?天下》中的“判天地之美，析萬物之理”。關(guān)于物理思想與方法，下列敘述正確的是（　?。?br /> A．用質(zhì)點(diǎn)來代替物體的方法運(yùn)用了假設(shè)法
B．重心、合力的概念都體現(xiàn)了等效思想
C．伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了在可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)上進(jìn)行合理外推的方法
D．加速度a是速度變化量與時(shí)間的比值運(yùn)用了控制變量法
【答案】BC
【解析】A．質(zhì)點(diǎn)采用了理想化的物理模型的方法，A錯(cuò)誤；
B．重心、合力和分力都采用了等效替代的思想，B正確；
C．伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了在可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)上進(jìn)行合理外推的方法，C正確；
D．加速度a是速度變化量與時(shí)間的比值運(yùn)用了比值定義法，D錯(cuò)誤。
故選BC。
12.（2022·全國·高三專題練習(xí)）我們經(jīng)常接觸到的一些民諺、俗語，都蘊(yùn)含著豐富的物理知識(shí)，以下理解正確的是（　　）
A．“泥鰍黃鱔交朋友，滑頭對(duì)滑頭”——泥鰍和黃鱔的表面都比較光滑，摩擦力小
B．“一只巴掌拍不響”——力是物體對(duì)物體的作用，一只巴掌要么拍另一只巴掌，要么拍在其他物體上才能產(chǎn)生力的作用，才能拍響
C．“雞蛋碰石頭，自不量力”——雞蛋和石頭相碰時(shí)石頭撞擊雞蛋的力大于雞蛋撞擊石頭的力
D．“人心齊，泰山移”——如果各個(gè)分力的方向一致，則合力的大小等于各個(gè)分力的大小之和
【答案】ABD
【解析】A．泥鰍與黃鱔表面比較光滑，二者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)比較小，則二者之間摩擦力較小，故A正確；
B．物體之間的作用是相互的，“一只巴掌拍不響”說明力是物體對(duì)物體的作用，故B正確；C．雞蛋與石頭相碰時(shí)，根據(jù)牛頓第三定律可知，石頭撞擊雞蛋的力的大小等于雞蛋撞擊石頭的力，故C錯(cuò)誤；
D．“人心齊，泰山移”反映了如果各個(gè)分力方向一致，合力的大小等于各個(gè)分力大小之和，故D正確。
故選ABD。
13.（2022·廣西·合山高中模擬預(yù)測）如圖所示，水平輕彈簧兩端拴接兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球a和b，拴接小球的細(xì)線P、Q固定在天花板上，兩球靜止，兩細(xì)線與水平方向的夾角均為37°?，F(xiàn)剪斷細(xì)線P。重力加速度大小為g，取，。下列說法正確的是（　　）

A．剪斷細(xì)線P前，彈簧的彈力大小為
B．剪斷細(xì)線P的瞬間，小球a的加速度大小為
C．剪斷細(xì)線P的瞬間，小球b的加速度大小為0
D．剪斷細(xì)線P的瞬間，細(xì)線Q的拉力與剪斷細(xì)線P前，細(xì)線P的拉力大小相同
【答案】BCD
【解析】A．剪短細(xì)線P前，對(duì)小球a進(jìn)行受力分析，小球a受豎直向下的重力，水平向右的彈簧彈力以及沿繩子向上的細(xì)繩的拉力。根據(jù)共點(diǎn)力平衡有


解得

故A項(xiàng)錯(cuò)誤；
B．剪短細(xì)線瞬間，彈簧的彈力不變，小球a所受的合力等于其剪斷前細(xì)繩的拉力，即

對(duì)小球有

解得

故B項(xiàng)正確；
C．剪斷細(xì)線P的瞬間，彈簧的彈力不變，所以小球b處于靜止?fàn)顟B(tài)，合力為零，加速度為0，故C項(xiàng)正確；
D．剪斷細(xì)線P前，對(duì)b球受力分析，有

解得

即兩個(gè)細(xì)線上的拉力是相同的，剪斷細(xì)線P瞬間，彈簧的彈力不變，小球b受力情況不變，所以細(xì)線上的拉力不變，即剪斷細(xì)線P的瞬間，細(xì)線Q的拉力與剪斷細(xì)線P前，細(xì)線P的拉力大小相同，故D線正確。
故選BCD。
三、解答題
14.（2019·全國·高三專題練習(xí)）如圖甲所示，當(dāng)用力向前拉靜止在地面上的小車時(shí)，車上的木塊將會(huì)向后傾倒；如圖乙所示，當(dāng)運(yùn)動(dòng)中的小車遇到障礙物時(shí)，車上的木塊將向前傾倒，試分別解釋其中的道理．

【答案】見解析
【解析】甲圖中靜止的小車和木塊突然受到拉力時(shí)，小車和木塊的底部一起向前運(yùn)動(dòng)，木塊上部由于慣性仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，所以會(huì)向后傾倒．乙圖中運(yùn)動(dòng)的小車和木塊遇到障礙物，小車和木塊底部突然停止，木塊上部由于慣性仍然保持運(yùn)動(dòng)，所以小木塊會(huì)向前傾倒。
15.（2022·浙江·模擬預(yù)測）2021年5月22日，我國首次火星探測器“天問一號(hào)”成功著陸火星。在著陸的最后階段，探測器到達(dá)距火星表面100米的時(shí)候，進(jìn)入懸停階段，這個(gè)時(shí)候可能會(huì)進(jìn)行一些平移，選擇安全的著陸區(qū)進(jìn)行著陸。圖示為探測器在火星表面最后100米著陸的模擬示意圖。某時(shí)刻從懸停開始關(guān)閉探測器發(fā)動(dòng)機(jī)，探測器開始作豎直勻加速下落，后開啟發(fā)動(dòng)機(jī)，探測器開始作豎直勻減速下落，到達(dá)火星表面時(shí)，探測器速度恰好為零，假設(shè)探測器下落過程中受到火星大氣的阻力恒為探測器在火星表面重力的0.2倍，火星表面的重力加速度取，探測器總質(zhì)量為5噸（不計(jì)燃料燃燒引起的質(zhì)量變化）。求
（1）全程的平均速度大?。?br /> （2）減速下落過程中的加速度大?。?br /> （3）減速下落過程中發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力大小。

【答案】（1）8m/s；（2）m/s2；（3）
【解析】（1）勻加速下落過程

得

末的速度為

全程的平均速度大小為

（2）由

得

減速下落過程中通過的位移為

減速下落過程中的加速度大小

（3）設(shè)減速下落過程中發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力大小，有

代入解得

16.（2021·河南·商丘市柘城縣行知高級(jí)中學(xué)高三期中）如圖所示，物塊的質(zhì)量，細(xì)繩一端與物塊相連，另一增繞過光滑的輕質(zhì)定滑輪，當(dāng)質(zhì)量為的人用的力豎直向下拉繩子時(shí)，滑輪左側(cè)細(xì)繩與水平方向的夾角為，物體在水平面上保特靜止，（已知，g?。螅?br /> （1）人對(duì)地面的壓力大??；
（2）物塊對(duì)地面的彈力大小和摩擦力大??；
（3）細(xì)繩對(duì)滑輪的壓力大小和方向。

【答案】（1）；（2），；（3），與豎直方向成18.5°斜向左下方
【解析】（1）人受重力、拉力和支持力，根據(jù)平衡條件，有

根據(jù)牛頓第三定律可知人對(duì)地面的壓力大小為

（2）物體受力如圖

設(shè)地面對(duì)物體的彈力大小為N，地面對(duì)物體的摩擦力大小為f，由共點(diǎn)力平衡條件有，豎直方向上有

代入數(shù)據(jù)得

水平方向上有

根據(jù)牛頓第三定律可知，物塊對(duì)地面的彈力大小和摩擦力大小分別為


（3）細(xì)繩對(duì)滑輪的壓力大小等于兩邊繩子拉力的合力，在水平方向上

方向?yàn)樗较蜃?。豎直方向上

方向?yàn)樨Q直向下。因此細(xì)繩對(duì)滑輪的壓力大小為

設(shè)與豎直方向夾角為，則

因此

即細(xì)繩對(duì)滑輪的壓力方向與豎直方向成18.5°斜向左下方。
17.（2018·全國·高三專題練習(xí)）如圖所示，質(zhì)量m=10kg和M=20kg的兩物塊，疊放在動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5的粗糙水平地面上，質(zhì)量為m的物塊通過處于水平位置的輕彈簧與豎直墻壁連接，初始時(shí)彈簧處原長，彈簧的勁度系數(shù)k為250N/m．現(xiàn)將一水平力F作用在物塊M上，使兩物體一起緩緩地向墻壁靠近，當(dāng)移動(dòng)0.4m時(shí)，兩物塊間才開始相對(duì)滑動(dòng)，（g=10N/kg） （最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力）．問

（1）當(dāng)兩物體移動(dòng)0.2m時(shí)，彈簧的彈力是多大？此時(shí)，M對(duì)m摩擦力的大小和方向？???????
（2）請(qǐng)畫出兩物體剛出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)M的受力分析圖，并求出這時(shí)水平推力F的大?。?br /> 【答案】（1）50N???????（2）250N
【解析】(1)當(dāng)兩物體移動(dòng)0.2m時(shí)，彈簧壓縮量為20cm，根據(jù)胡克定律求解彈簧的彈力；再對(duì)m受力分析，根據(jù)平衡條件求解M對(duì)m摩擦力；(2)兩物體剛出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，對(duì)M受力分析，受推力、重力、壓力、支持力、m對(duì)M的摩擦力、地面對(duì)M的靜摩擦力，根據(jù)平衡條件列式求解推力大小．
(1)移動(dòng)0.2m時(shí)，彈簧彈力：F彈=kx=250N/m×0.2m=50N；
對(duì)m受力分析，受重力、支持力、彈簧彈力和靜摩擦力，根據(jù)平衡條件，M對(duì)m摩擦力向左，大小為：f=F彈=50N
(2)移動(dòng)0.2m時(shí)，彈簧彈力：F彈=kx=250N/m×0.4m=100N；
對(duì)m受力分析，受重力、支持力、彈簧彈力和靜摩擦力，根據(jù)平衡條件，M對(duì)m摩擦力向左，大小為：f1=F彈=100N；
對(duì)M受力分析，如圖所示：

根據(jù)牛頓第三定律，m對(duì)M有向右的靜摩擦力，大小也為100N；
地面對(duì)M的摩擦力：f2=μN(yùn)=μ（M+m）g=0.5×（20+10）×10=150N；
根據(jù)平衡條件，有：F=f1+f2=100+150=250N

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