2023年专题5牛顿定律.docx

专题5：牛顿定律 专题5：牛顿三大定律参考答案 题型1：惯性概念的理解及应用 1.一天，下着倾盆大雨．某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了. 列车进站过程中，他发现水面的形状如图中的(　　) 解析：列车进站时刹车，速度减小，而水由于惯性仍要保持原来较大的速度，所以水向前涌，液面形状和选项C一致． 答案：C (1)假设列车正在出站，那么水面的形状与哪个选项一致？ (2)假设水面形状与选项A中相同，说明列车的运动状态是怎样的？ 解析：(1)列车出站时速度增加，水由于惯性仍要保持原来较小的速度，故形成选项B中的液面形状． (2)液面水平，说明列车的运动状态没有变化，那么列车可能处于静止状态或匀速直线运动状态． 答案：(1)B　(2)静止或匀速直线运动 2.在匀速前进的磁悬浮列车里，小明将一小球放在水平桌面上且小球相对桌面静止．关于小球与列车的运动，以下说法正确的选项是(　　) A．假设小球向前滚动，那么磁悬浮列车在加速前进 　　 B．假设小球向后滚动，那么磁悬浮列车在加速前进 C．磁悬浮列车急刹车时，小球不滚动 　　 D．磁悬浮列车急刹车时，小球向后滚动 解析：假设磁悬浮列车减速，磁悬浮列车运动的速度变小了，而小球因为有惯性，要保持原来的匀速直线运动状态，所以小球运动的速度要大于磁悬浮列车运动的速度，即小球要相对磁悬浮列车向前滚．反之，当磁悬浮列车加速时，磁悬浮列车运动的速度变大了，而小球因为有惯性，要保持原来的匀速直线运动状态，所以小球运动的速度要小于磁悬浮列车运动的速度，即小球要相对磁悬浮列车向后滚．由以上分析可知，选项B正确． 答案：B 题型2：牛顿第三定律的理解及应用 3.以下说法正确的选项是(　　) A．走路时，只有地对脚的作用力大于脚蹬地的力时，人才能往前走 B．走路时，地对脚的作用力与脚蹬地的力总是大小相等，方向相反的 C．物体A静止在物体B上，A的质量是B的质量的10倍，那么A对B的作用力大于B对A的作用力 D．以卵击石，石头没有损伤而鸡蛋破了，是因为鸡蛋对石头的作用力小于石头对鸡蛋的作用力 解析：地对脚的作用力与脚蹬地的力是作用力和反作用力，由牛顿第三定律，这两个力总是大小相等、方向相反的，A不正确，B正确．物体A对B的作用力总是等于B对A的作用力，与A、B两物体的质量无关，C不正确．以卵击石时，鸡蛋对石头的作用力等于石头对鸡蛋的作用力，但鸡蛋的承受能力较小，所以鸡蛋会破，D不正确． 答案：B 作用力和反作用力的关系： ①与物体的运动状态及如何作用无关． ②作用力与反作用力总是大小相等，方向相反． 4.如下列图，两车厢的质量相同，其中有一个车厢内有一人拉动绳子使车厢相互靠近，假设不计绳子质量及车与轨道间的摩擦，以下对于哪个车厢有人的判断正确的选项是(　　) A．绳子拉力较大的那一端车厢里有人 B．先开始运动的车厢内有人 C．先到达两车中点的车厢内没人 D．不去称质量，无法确定哪个车厢内有人 答案：C 5.如下列图，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，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μ2mg B．长木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m＋M)g C．当F>μ2(m＋M)g时，长木板便会开始运动 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μ1mg，A、B错误．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，C错误，D正确． 答案： D 题型3：牛顿第二定律的应用 用牛顿第二定律解题时，通常有以下两种方法： 1．合成法 假设物体只受两个力作用而产生加速度时，利用平行四边形定那么求出两个力的合外力方向就是加速度方向．特别是两个力互相垂直或相等时，应用力的合成法比较简单． 2．分解法 当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时，常用正交分解法．分解方式有两种： (1)分解力：一般将物体受到的各个力沿加速度方向和垂直于加速度方向分解，那么：F合x＝ma(沿加速度方向)，F合y＝0(垂直于加速度方向)． (2)分解加速度：当物体受到的力相互垂直时，沿这两个相互垂直的方向 分解加速度． 6.如下列图．一静止斜面CD与水平面的倾角α＝30°，斜面上有一质量为m的小球P，Q是一带竖直推板的直杆，其质量为3m.现使竖直杆Q以水平加速度a＝0.5g水平向右匀加速直线运动，从而推动小球P沿斜面向上运动．小球P与直杆Q及斜面之间的摩擦均不计，直杆Q始终保持竖直状态，求该过程中： (1)小球P的加速度大小；(2)直杆Q对小球P的推力大小． 解析：对小球P进行受力分析，受力图如右图所示，根据牛顿第二定律可得 aPcos 30°＝a，联立以上各式解得aP＝g， . 答案：(1) g　(2) mg 7.如图甲所示，小车上固定着三角硬杆，杆的端点固定着一个质量为m的小球．杆对小球的作用力的变化如图乙所示，那么关于小车的运动说法中正确的选项是(杆对小球的作用力由F1至F4变化)(　　) A．小车向右做匀加速运动 B．小车由静止开始向右做变加速运动 C．小车的加速度越来越大 D．小车的加速度越来越小 解析：对小球进行受力分析，小球受竖直向下的重力和杆对球的弹力，作出二力的合力的力的图示，就可判断出合力始终是增大的，因此小球的加速度始终增大．作图时必须注意合力的方向始终沿水平方向．车和小球是个整体，因此小车的加速度也是越来越大的．应选项C正确． 答案：C 8.如下列图，车内绳AB与绳BC拴住一小球，BC水平，车由原来的静止状态变为向右加速直线运动，小球仍处于图中所示的位置，那么(　　) A．AB绳、BC绳拉力都变大 　 B．AB绳拉力变大，BC绳拉力变小 C．AB绳拉力变大，BC绳拉力不变 　 D．AB绳拉力不变，BC绳拉力变大 解析：如图，车加速时，球的位置不变，那么AB绳拉力沿竖直方向的分力仍为 cos θ，且等于重力G，即，故FT1不变．向右的加速度只能是由BC绳上增加的拉力提供，故 增加，所以D正确． 答案：D 9.如下列图，质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上，并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为ml的物体，与物体l相连接的绳与竖直方向成θ角，那么 （ ） 双选 A．车厢的加速度为gsinθ B．绳对物体1的拉力为m1g/cosθ C．底板对物体2的支持力为(m2一m1)g D．物体2所受底板的摩擦力为m2 g tanθ 【解析】小车在水平方向向右运动，由图可知小车的加速度沿水平向右，物体1与小车有相同加速度，根据【例1】对物体1进行受力分析，由牛顿第二定律得F=mgtanθ=ma,得a=gtanθ，故A选项错误；且由图3-2-2可知绳对物体1的拉力为m1g/cosθ，底板对物体2的支持力为(m2g一m1g/cosθ)，故C错、B正确；物体2与小车也有相同加速度，由牛顿第二定律得，物体2所受底板的摩擦力为f=m2a=m2 g tanθ，即D选项正确. 【答案】BD 10.如图(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10 m/s2.根据图(b)中所提供的信息不能计算出(　　) A．物体的质量2 kg B．斜面的倾角37° C．加速度为6 m/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12 N 解析：对物体受力分析，根据牛顿第二定律得：a＝cos θ－gsin θ，当F＝0 N时a＝－6 m/s2，当F＝20 N时a＝2 m/s2，解得θ＝37°，m＝2 kg.由三力平衡得物体能静止在斜面上所施加的最小力为F＝mgsin θ＝12 N，方向平行斜面向上，应选项A、B、D均可确定.动情况未知，运动时间未知，所以不能确定加速度为6 m/s2时物体的速度． 答案：C 11.如下列图，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的弹力不变，B对A的摩擦力可能增大 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：此题考查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，假设开始静摩擦力的方向沿斜面向下，那么Nsin θ＋fcos θ＝ma，Ncos θ＝fsin θ＋mg.假设N增大，那么f增大，因此此时，a增大，N、Ff都在增大．同理，假设开始时静摩擦力方向沿斜面向上，那么Nsin θ－fcos θ＝ma，Ncos θ＋fsin θ＝mg，假设N逐渐增大，那么f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D项正确． 答案： D 12.如下列图，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gsin θ B．弹簧的形变量为（F+mgsin θ）/k C．弹簧对B的弹力大小为mgsin θ D．物体A的加速度大小为gsin θ 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－mgsin θ＝0，弹簧的形变量x=mgsin θ/k那么选项A、B错误， C正确；对物体A由牛顿第二定律可得：kx＋mgsin θ＝maA，解得aA＝2gsin θ，选项D错误． 答案： C 13.如下列图,光滑水平面上放置质量分别为m、2m的A、B两个物体,A、B间的最大静摩擦力为现用水平拉力F拉B,使A、B以同一加速度运动,那么拉力F的最大值为( ) A. B. C. D. 【解析】 当A、B之间恰好不发生相对滑动时力F最大,此时,对于A物体所受的合外力为由牛顿第二定律知;对于A、B整体,加速度由牛顿第二定律得. 【答案】 C 14.如图甲所示,在光滑水平面上有一辆小车A,其质量为2.0 kg,小车上放一个物体B,其质量为.0 kg.给B一个水平推力F,当F增大到稍大于3.0 N时,A、B开始相对滑动.如果撤去F,对A施加一水平推力F′,如图乙所示.要使A、B不相对滑动,求F′的最大值. 【解析】 根据图甲所示,设A、B间的静摩擦力到达最大值时,系统的加速度为a.根据牛顿第二定律对A、B整体有 对A有代入数据解得.0 N.根据图乙所示,A、B刚开始滑动时系统的加速度为a′,根据牛顿第二定律有 ′，′ 代入数据解得=6.0 N. 【答案】 6.0 N 题型4：动力学的两类根本问题 15.质量为10 kg的物体在F=200 N的水平推力的作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动,斜面固定不动,斜面倾角为37○,斜面足够长,物体与斜面动摩擦因数为0.25.假设物体在力F作用下沿斜面向上运动10 m后撤去力F,求: (