第三章牛顿运动定律第1讲牛顿运动定律1．汽车拉着拖车在水平道路上沿着直线加速行驶，根据牛顿运动定律可知( )A．汽车能拉着拖车向前是因为汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力B．汽车先对拖车施加拉力，然后才产生拖车对汽车的拉力C．加速前进时，汽车对拖车的拉力等于拖车向后拉汽车的力D．拖车加速前进时，是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力；汽车加速是因为地面对汽车向前的作用力(牵引力)大于拖车对它的拉力解析：汽车对拖车的拉力与拖车对汽车的拉力是一对作用力与反作用力，两者一定等大、反向，所以选项A错误．作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失的，应选项B错误．不管汽车匀速运动还是加速运动，作用力和反作用力总相等，应选项C正确．拖车加速前进是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力(包括其他阻力)，汽车能加速前进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它向后的拉力，符合牛顿第二定律，选项D正确．答案：CD2．(2022·廉江中学理科测试)关于物体运动状态的改变，以下说法中正确的选项是( )A．运动物体的加速度不变，那么其运动状态一定不变B．物体的位置在不断变化，那么其运动状态一定在不断变化C．做直线运动的物体，其运动状态可能不变D．做曲线运动的物体，其运动状态也可能不变解析：速度改变那么运动状态改变，物体有加速度时，速度改变，运动状态一定改变，A不正确；物体做匀速直线运动时，速度不变，运动状态不改变，位置发生改变，B不正确，C正确；做曲线运动的物体，其速度方向不断变化，运动状态一定改变，D不正确．答案：C3.图3－1－7如图3－1－7所示是一种汽车平安带控制装置的示意图，当汽车处于静止或匀速直线运动时，摆锤竖直悬挂，锁棒水平，棘轮可以自由转动，平安带能被拉动．当汽车突然刹车时，摆锤由于惯性绕轴摆动，使得锁棒锁定棘轮的转动，平安带不能被拉动．假设摆锤从图中实线位置摆到虚线位置，汽车的可能运动方向和运动状态是( )A．向左行驶、突然刹车B．向右行驶、突然刹车7/7\nC．向左行驶、匀速直线运动D．向右行驶、匀速直线运动解析：简化模型如右图所示，当小球在虚线位置时，小球、车具有向左的加速度，车的运动情况可能为：向左加速行驶或向右减速行驶，A错误，B正确；当车匀速运动时，无论向哪个方向，小球均处于竖直位置不摆动．C、D错误．答案：B4.图3－1－8质量为0.6kg的物体在水平面上运动，图3－1－8中的两条斜线分别是物体受水平拉力和不受水平拉力的v－t图象，那么( )A．斜线①一定是物体受水平拉力时的图象B．斜线②一定是物体不受水平拉力时的图象C．水平拉力一定等于0.2ND．物体所受的摩擦力可能等于0.2N解析：由速度图象可知，两物体均做减速运动，且a1＝－m/s2，a2＝－m/s2，故对应的合外力分别为F1＝ma1＝－0.2N，F2＝ma2＝－0.4.因为所受的拉力与速度的方向关系不确定，故A、B错．但两次的合外力相差0.2N，而物体所受的滑动摩擦力不变，故水平拉力一定等于0.2N，物体所受的滑动摩擦力可能等于0.2N.答案：CD易错点：受思维惯性的影响，认为所受的拉力方向一定与速度的方向相同．5.图3－1－9如图3－1－9(a)所示，用一水平外力F拉着一个静止在倾角为θ的光滑斜面上的物体，逐渐增大F，物体做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图象如图3－1－9(b)所示，假设重力加速度g取10m/s2.根据图(b)中所提供的信息可以计算出( )7/7\nA．物体的质量2kgB．斜面的倾角37°C．加速度为6m/s2时物体的速度D．物体能静止在斜面上所施加的最小外力为12N解析：对物体受力分析，根据牛顿第二定律得：a＝cosθ－gsinθ，当F＝0N时a＝－6m/s2，当F＝20N时a＝2m/s2，解得θ＝37°，m＝2kg.由三力平衡得物体能静止在斜面上所施加的最小力为F＝mgsinθ＝12N，方向平行斜面向上，应选项A、B、D正确．由于运动情况未知，运动时间未知，所以不能确定加速度为6m/s2时物体的速度．答案：ABD1．用牛顿第三定律判断以下说法正确的选项是( )A．轮船的螺旋桨旋转时，向后推水，水同时给螺旋桨一个反作用力，推动轮船前进B．发射火箭时，燃料点燃后喷出的气体给空气一个作用力，推动火箭前进C．马拉车前进，只有马对车的拉力大于车对马的拉力时，车才能前进D．一个作用力和它的反作用力的合力为零解析：作用力和反作用力是作用在相互作用的两个物体上，同时产生，同时消失，大小相等，方向相反，各自产生作用效果．答案：A2．16世纪末，伽利略用实验和推理，推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论，开启了物理学开展的新纪元．在以下说法中，与亚里士多德观点相反的是( )A．四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快；这说明，物体受的力越大，速度就越大B．一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来；这说明，静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”C．两物体从同一高度自由下落，较重的物体下落较快D．一个物体维持匀速直线运动，不需要受力解析：亚里士多德认为物体受的力越大，速度就越大；力是物体运动的原因，静止是不受力的自然状态；从同一高度较重的物体下落得较快．物体做匀速直线运动不需要受力与亚里士多德的观点相反，所以此题选D.答案：D3．关于速度、加速度、合外力间的关系，以下说法正确的选项是( )A．物体的速度越大，那么加速度越大，所受的合外力也越大B．物体的速度为零，那么加速度为零，所受的合外力也为零C．物体的速度为零，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大7/7\nD．物体的速度很大，但加速度可能为零，所受的合外力也可能为零解析：加速度由力决定，加速度与速度无必然联系；物体的速度为零时，加速度可以为零，也可以不为零或很大，所以A、B错，C、D对．答案：CD4.图3－1－10建筑工人用图3－1－10所示的定滑轮装置运送建筑材料．质量为70.0kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.500m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，那么工人对地面的压力大小为(g取10m/s2)( )A．490NB．510NC．890ND．910N解析：绳子的拉力T＝mg＋ma＝20(10＋0.500)N＝210N．地面对人的支持力也就等于工人对地面的压力大小FN＝Mg－T＝700N－210N＝490N.答案：A5.图3－1－11(2022·广州三校联考)如图3－1－11所示，一条轻质弹簧左端固定，右端系一小物块，物块与水平面各处动摩擦因数相同，弹簧无形变时，物块位于O点．今先后分别把物块拉到P1和P2点由静止释放，物块都能运动到O点左方，设两次运动过程中物块速度最大的位置分别为Q1和Q2点，那么Q1与Q2点( )A．都在O点B．都在O点右方，且Q1离O点近C．都在O点右方，且Q2离O点近D．都在O点右方，且Q1、Q2在同一位置解析：物块在水平方向受弹力和滑动摩擦力，弹力是变力，故物块做变加速运动，当加速度a＝0时，速度最大．根据牛顿第二定律，当弹力和摩擦力大小相等，方向相反时，加速度a＝0，故速度最大位置应在O点右方同一位置，故D正确．答案：D6.图3－1－127/7\n如图3－1－12所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上向右滑行，木块受到向右的拉力F的作用，长木板处于静止状态，已知木块与长木板间的动摩擦因数为μ1，长木板与地面间的动摩擦因数为μ2，那么( )A．长木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mgB．长木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m＋M)gC．当F>μ2(m＋M)g时，长木板便会开场运动D．无论怎样改变F的大小，长木板都不可能运动解析：木块受到的滑动摩擦力大小为μ1mg，由牛顿第三定律，长木板受到m对它的摩擦力大小也是μ1mg，对长木板使用平衡条件得地面对长木板的静摩擦力为μ2mg，A正确．改变F的大小，木块m受到的滑动摩擦力不会发生变化，长木板受力不变，D正确．答案：AD7.图3－1－13如图3－1－13所示，物体A与斜面B保持相对静止并一起沿水平面向右做匀加速运动，当加速度a增大时，以下说法可能正确的选项是( )A．B对A的弹力不变，B对A的摩擦力可能减小B．B对A的弹力增大，B对A的摩擦力大小可能不变C．B对A的弹力增大，B对A的摩擦力一定增大D．B对A的弹力增大，B对A的摩擦力可能减小解析：此题考察牛顿第二定律的应用．物体和斜面保持相对静止，沿水平方向加速运动，那么合力沿水平方向，竖直方向的合力为零，设斜面的倾角为θ，假设开场静摩擦力的方向沿斜面向下，那么FNsinθ＋Ffcosθ＝ma，FNcosθ＝Ffsinθ＋mg.假设N增大，那么Ff增大，因此此时，a增大，FN、Ff都在增大．同理，假设开场时静摩擦力方向沿斜面向上，那么FNsinθ－Ffcosθ＝ma，FNcosθ＋Ffsinθ＝mg，假设FN逐渐增大，那么Ff沿斜面向上先逐渐减小到零，再沿斜面向下逐渐增大，此时B对A的弹力增大，B对A的摩擦力大小可能减小，可能为零，可能不变，可能增大，因此B、D项正确．答案：BD8.图3－1－147/7\n如图3－1－14所示，在倾角为θ的光滑物块P的斜面上有两个用轻弹簧相连接的物体A和B；C为一垂直固定斜面的挡板，A、B质量均为m，弹簧的劲度系数为k，系统静止在水平面上．现对物体A施加一平行于斜面向下的力F压缩弹簧后，突然撤去外力F，那么在物体B刚要离开C时(此过程中A始终没有离开斜面)( )A．物体B加速度大小为gsinθB．弹簧的形变量为mgsinθ/kC．弹簧对B的弹力大小为mgsinθD．物体A的加速度大小为gsinθ解析：当物体B刚要离开挡板C时，对物体B受力分析可得：kx－mgsinθ＝0，那么选项A错误，BC正确；对物体A由牛顿第二定律可得：kx＋mgsinθ＝maA，解得aA＝2gsinθ，选项D错误．答案：BC9.图3－1－15(2022·安徽，22)在2022年北京残奥会开幕式上运发动手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，表达了残疾运发动坚韧不拔的意志和自强不息的精神．为了探求上升过程中运发动与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化．一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运发动拉住，如图3－1－15所示．设运发动的质量为65kg，吊椅的质量为15kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦，重力加速度取g＝10m/s2.当运发动与吊椅一起正以加速度a＝1m/s2上升时，试求：(1)运发动竖直向下拉绳的力；(2)运发动对吊椅的压力．解析：解法一：设运发动和吊椅的质量分别为M和m，绳拉运发动的力为F.以运发动和吊椅整体为研究对象，受到重力的大小为(M＋m)g，向上的拉力为2F，根据牛顿第二定律2F－(M＋m)g＝(M＋m)a，F＝440N，根据牛顿第三定律，运发动拉绳的力大小为440N，方向竖直向下．(2)以运发动为研究对象，运发动受到三个力的作用，重力大小Mg，绳的拉力F，吊椅对运发动的支持力FN.根据牛顿第二定律：F＋FN－Mg＝Ma，FN＝275N，根据牛顿第三定律，运发动对吊椅的压力大小为275N，方向竖直向下．解法二：设运发动和吊椅的质量分别为M和m；运发动竖直向下对绳的拉力大小为F，对吊椅的竖直向下压力大小为FN.根据牛顿第三定律，绳对运发动的拉力大小为F，吊椅对运发动的支持力大小为FN.分别以运发动和吊椅为研究对象，根据牛顿第二定律：F＋FN－Mg＝Ma①F－FN－mg＝ma②由①②解得F＝440N，FN＝275N7/7\n答案：(1)440N，竖直向下 (2)275N，竖直向下10.图3－1－16用水平力拉动物体在水平面上做加速直线运动．当改变拉力的大小时，物体运动的加速度也随之变化，a和F的关系如图3－1－16所示．g取10m/s2.(1)根据图线所给的信息，求物体的质量及物体与水平面间的动摩擦因数；(2)假设改用质量是原来2倍的同种材料的物体，请在图3－1－16的坐标系上画出这种情况下的a－F图线．(要求写出作图的根据)解析：(1)根据牛顿第二定律：F－μmg＝ma，所以a＝F－μg可见a－F图象为一条直线，直线的斜率k＝＝2.0kg－1，纵轴截距为－μg＝－2.0m/s2，解得：物体的质量m＝0.50kg，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.20.(也可以用横轴截距求动摩擦因数：当F＝1.0N时，物体的加速度为零，物体所受阻力Ff＝F＝1.0N，由Ff＝μmg解得物体与水平面间的动摩擦因数μ＝＝0.20.用其他方法结果正确也可)(2)当物体质量加倍时，物体的加速度a＝F－μg直线斜率k′＝＝1.0kg－1，纵轴的截距不变，作出如以下图的图线．答案：(1)0.50kg 0.20(2)图见解析7/7
