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1、作業(yè)11 牛頓第一定律 牛頓第三定律
一、選擇題
1.科學(xué)思維和科學(xué)方法是我們認(rèn)識(shí)世界的基本手段.在研究和解決問(wèn)題過(guò)程中,不僅需要相應(yīng)的知識(shí),還需要運(yùn)用科學(xué)的方法.理想實(shí)驗(yàn)有時(shí)更能深刻地反映自然規(guī)律,伽利略設(shè)想了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn),如圖11-1所示.
圖11-1
①兩個(gè)對(duì)接的斜面,靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下,小球?qū)L上另一個(gè)斜面
②如果沒(méi)有摩擦,小球?qū)⑸仙皆瓉?lái)釋放的高度
③減小第二個(gè)斜面的傾角,小球在這個(gè)斜面上仍然會(huì)達(dá)到原來(lái)的高度
④繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角,最后使它成為水平面,小球會(huì)沿水平面做持續(xù)的勻速運(yùn)動(dòng)
通過(guò)對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的分析,我們可以得到的最直
2、接結(jié)論是( )
A.自然界的一切物體都具有慣性
B.光滑水平面上運(yùn)動(dòng)的小球,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的維持并不需要外力
C.如果小球受到力的作用,它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)生改變
D.小球受到的力一定時(shí),質(zhì)量越大,它的加速度越小
解析:伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn),以可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ),通過(guò)推理得到小球在不受摩擦力的作用時(shí)將在水平面內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)論,選項(xiàng)B正確.
答案:B
2.關(guān)于物體慣性的大小,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)速度大的物體比運(yùn)動(dòng)速度小的物體難停下來(lái),所以運(yùn)動(dòng)速度大的物體慣性大
B.因?yàn)槲矬w受到的力越大,要使它停下來(lái)就越困難,所以物體受到的力越大,慣性越大
C.行駛中的車(chē)輛突
3、然剎車(chē),乘客前傾,這是慣性引起的
D.材料不同的兩個(gè)物體放在地面上,用相同的水平力分別推它們,難以被推動(dòng)的物體慣性較大
解析:慣性與物體速度大小及物體受到的力無(wú)關(guān),選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;行駛中的車(chē)輛突然剎車(chē),由于慣性,乘客向前傾,選項(xiàng)C正確;材料不同的兩個(gè)物體放在地面上,用相同的水平力分別推它們,則難以被推動(dòng)的物體受到的摩擦力較大,但其質(zhì)量不一定較大,即慣性不一定較大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
答案:C
3.關(guān)于牛頓第一定律的說(shuō)法中正確的是( )
A.由牛頓第一定律可知,物體在任何情況下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
B.牛頓第一定律只是反映慣性大小的,因此也叫慣性定律
C.牛頓第一定律反映
4、了物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,因此,物體在不受力時(shí)才有慣性
D.牛頓第一定律既揭示了物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,又揭示了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因
解析:牛頓第一定律揭示了兩方面問(wèn)題:①物體在任何時(shí)候都有慣性,故C錯(cuò)誤.不受力時(shí)慣性表現(xiàn)為物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤.②揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系即力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,所以D正確.牛頓第一定律揭示了這兩方面問(wèn)題,不只是反映慣性大小,故B錯(cuò)誤.
答案:D
4.下列說(shuō)法正確的是 ( )
A.凡是大小相等、方向相反、分別作用在兩個(gè)物體上的兩個(gè)力,必定是一對(duì)作用力和反作用力
B.凡是大小相等、方向相反、作用在同一個(gè)物體上
5、的兩個(gè)力,必定是一對(duì)作用力和反作用力
C.凡是大小相等、方向相反、作用在同一直線上且分別作用在兩個(gè)物體上的兩個(gè)力,才是一對(duì)作用力和反作用力
D.相互作用的一對(duì)力中,作用力和反作用力的命名是任意的
解析:作用力和反作用力是分別作用在兩個(gè)物體上的相互作用力,即兩個(gè)物體互為施力物體和受力物體.其中的一個(gè)力叫作用力時(shí),另一個(gè)力叫反作用力,故只有D正確.
答案:D
5.(江蘇海門(mén)中學(xué)調(diào)研)如圖11-2所示是一種汽車(chē)安全帶控制裝置的示意圖,當(dāng)汽車(chē)處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),擺錘豎直懸掛,鎖棒水平,棘輪可以自由轉(zhuǎn)動(dòng),安全帶能被拉動(dòng).當(dāng)汽車(chē)突然剎車(chē)時(shí),擺錘由于慣性繞軸擺動(dòng),使得鎖棒鎖定棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng),安全
6、帶不能被拉動(dòng).若擺錘從圖中實(shí)線位置擺到虛線位置,汽車(chē)的可能運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是( )
圖11-2
A.向左行駛、突然剎車(chē)
B.向右行駛、突然剎車(chē)
C.向左行駛、勻速直線運(yùn)動(dòng)
D.向右行駛、勻速直線運(yùn)動(dòng)
解析:簡(jiǎn)化模型如題圖所示,當(dāng)小球在虛線位置時(shí),小球、車(chē)具有向左的加速度,車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況可能為:向左加速行駛或向右減速行駛,A錯(cuò),B對(duì);當(dāng)車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),無(wú)論向哪個(gè)方向,小球均處于豎直位置不擺動(dòng),C、D錯(cuò).
答案:B
6.(福建六校聯(lián)考)我國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征四號(hào)丙”運(yùn)載火箭,成功將“遙感二十二號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射升空并送入預(yù)定軌道.關(guān)于這次衛(wèi)星與火箭上天的情形敘述正確的是(
7、)
圖11-3
A.火箭尾部向外噴氣,噴出的氣體反過(guò)來(lái)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(méi)有了空氣,火箭雖然向后噴氣,但也無(wú)法獲得前進(jìn)的動(dòng)力
D.衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)定軌道之后,與地球之間不存在相互作用力
解析:火箭升空時(shí),其尾部向下噴氣,火箭箭體與被噴出的氣體是一對(duì)相互作用的物體,火箭向下噴氣時(shí),噴出的氣體同時(shí)對(duì)火箭產(chǎn)生向上的反作用力,即為火箭上升的推動(dòng)力,此動(dòng)力并不是由周?chē)目諝馓峁┑模蚨c是否飛出大氣層、是否存在空氣無(wú)關(guān),因而選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;火箭
8、運(yùn)載衛(wèi)星進(jìn)入軌道之后,衛(wèi)星與地球之間依然存在相互吸引力,即衛(wèi)星吸引地球,地球吸引衛(wèi)星,這是一對(duì)作用力與反作用力,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
答案:A
圖11-4
7.(湖北襄陽(yáng)檢測(cè))跳水一直是我國(guó)的優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目,如圖11-4所示,一運(yùn)動(dòng)員站在3 m跳板上,圖中F1表示人對(duì)跳板的彈力,F(xiàn)2表示跳板對(duì)人的彈力,則( )
A.F1和F2是一對(duì)平衡力
B.F1和F2是一對(duì)作用力和反作用力
C.先有力F1,后有力F2
D.F1和F2方向相反,大小不相等
解析:F1和F2是一對(duì)作用力和反作用力,同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)消失,大小相等,方向相反,故B項(xiàng)正確.
答案:B
圖11-5
8.如圖11-5所示
9、,在一輛表面光滑且足夠長(zhǎng)的小車(chē)上,有質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)小球(m1>m2)隨車(chē)一起勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)車(chē)突然停止時(shí),若不考慮其他阻力,則兩個(gè)小球( )
A.一定相碰 B.一定不相碰
C.不一定相碰 D.無(wú)法確定
解析:因小車(chē)表面光滑,因此小球在水平方向上不會(huì)受到外力作用,原來(lái)兩小球與小車(chē)有相同的速度,當(dāng)車(chē)突然停止時(shí),由于慣性,兩小球的速度將不變,所以不會(huì)相碰.
答案:B
9.在水平的路面上有一輛勻速行駛的小車(chē),車(chē)上固定一盛滿(mǎn)水的碗.現(xiàn)突然發(fā)現(xiàn)碗中的水灑出,水灑出的情況如圖11-6所示,則關(guān)于小車(chē)在此種情況下的運(yùn)動(dòng),下列敘述正確的是( )
圖11-6
10、
A.小車(chē)勻速向左運(yùn)動(dòng)
B.小車(chē)可能突然向左加速
C.小車(chē)可能突然向左減速
D.小車(chē)一定突然向右減速
解析:原來(lái)水和小車(chē)相對(duì)靜止以共同速度運(yùn)動(dòng),水突然向右灑出有兩種可能:①原來(lái)小車(chē)向左運(yùn)動(dòng),突然加速,碗中水由于慣性保持原速度不變,故相對(duì)碗向右灑出.②原來(lái)小車(chē)向右運(yùn)動(dòng),突然減速,碗中水由于慣性保持原速度不變,相對(duì)于碗向右灑出,故B正確,C、D錯(cuò)誤,小車(chē)勻速時(shí),水不會(huì)灑出,A錯(cuò)誤.
答案:B
圖11-7
10.如圖11-7所示為英國(guó)人阿特伍德設(shè)計(jì)的裝置,不考慮繩與滑輪的質(zhì)量,不計(jì)軸承、繩與滑輪間的摩擦.初始時(shí)兩人均站在水平地面上,當(dāng)位于左側(cè)的甲用力向上攀爬時(shí),位于右側(cè)的乙始終
11、用力抓住繩子,最終至少一人能到達(dá)滑輪.下列說(shuō)法中正確的是( )
A.若甲的質(zhì)量較大,則乙先到達(dá)滑輪
B.即使甲的質(zhì)量較大,甲、乙也同時(shí)到達(dá)滑輪
C.若甲、乙質(zhì)量相同,則乙先到達(dá)滑輪
D.若甲、乙質(zhì)量相同,則甲先到達(dá)滑輪
解析:由于滑輪光滑,甲拉繩子的力等于繩子拉乙的力,若甲的質(zhì)量大,則由甲拉繩子的力等于乙受到的繩子拉力,得甲攀爬時(shí)乙的加速度大于甲,所以乙會(huì)先到達(dá)滑輪,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;若甲、乙的質(zhì)量相同,甲用力向上攀爬時(shí),甲拉繩子的力等于繩子拉乙的力,甲、乙具有相同的加速度和速度,所以甲、乙應(yīng)同時(shí)到達(dá)滑輪,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.
答案:A
圖11-8
11.如圖11-8所
12、示,固定在汽車(chē)上與汽車(chē)共同前進(jìn)的油箱中有一氣泡,當(dāng)汽車(chē)突然加速時(shí),關(guān)于氣泡相對(duì)于油箱的運(yùn)動(dòng)情況,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.向前
B.向后
C.靜止
D.不能確定
解析:氣泡與同體積的燃油相比質(zhì)量小,即氣泡的慣性小,所以當(dāng)汽車(chē)突然加速時(shí)氣泡的加速度大,容易改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài),而燃油的慣性大,加速度小,故氣泡相對(duì)油箱的運(yùn)動(dòng)情況是向前.
答案:A
圖11-9
12.建筑工人用如圖11-9所示的定滑輪裝置運(yùn)送建筑材料.質(zhì)量為70.0 kg的工人站在地面上,通過(guò)定滑輪將20.0 kg的建筑材料以0.500 m/s2的加速度拉升,忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦,則工人對(duì)地面的壓力
13、大小為(g取10 m/s2)( )
A.510 N B.490 N
C.890 N D.910 N
解析:以物體為研究對(duì)象,其受力圖如圖11-10甲所示F1-mg=ma,繩子對(duì)物體的拉力F1=m(g+a)=210 N,繩子對(duì)人的拉力F2=F1=210 N.人處于靜止,受力情況如圖11-10乙,則地面對(duì)人的支持力FN=Mg-F2=490 N,由牛頓第三定律知;人對(duì)地面的壓力FN′=FN=490 N,故B項(xiàng)正確.
圖11-10
答案:B
二、非選擇題
圖11-11
13.如圖11-11所示,物體A、B質(zhì)量分別是5 kg和12 kg,
14、不計(jì)滑輪與繩間摩擦及繩的重力,整個(gè)系統(tǒng)靜止.(g取10 m/s2)求:
(1)地面對(duì)B的摩擦力的大小;
(2)物體B對(duì)地面的壓力.(sin53°=0.8,cos53°=0.6)
解析:(1)由于A處于平衡狀態(tài),受力分析可知,繩子上的拉力:FT=mAg①
對(duì)物體B受力分析,如圖11-12所示,
圖11-12
由于B靜止,則有:水平方向:
FTcos53°=f②
由①②兩式得,地面對(duì)B的摩擦力:
f=30 N.
(2)對(duì)物體B,在豎直方向分析,有:
mBg=FTsin53°+FN
代入數(shù)據(jù)解得FN=80 N
由牛頓第三定律可知,F(xiàn)N′=-FN,
故物體B對(duì)地面的壓力
15、大小為80 N,方向豎直向下.
答案:(1)30 N (2)80 N,方向豎直向下
圖11-13
14.一根不可伸縮的輕繩跨過(guò)輕質(zhì)的定滑輪,一端掛一吊椅,另一端被坐在吊椅上的運(yùn)動(dòng)員拉住,如圖11-13所示.設(shè)運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量為65 kg,吊椅的質(zhì)量為15 kg,不計(jì)定滑輪與繩子間的摩擦,重力加速度取g=10 m/s2.當(dāng)運(yùn)動(dòng)員與吊椅一起以a=1 m/s2的加速度上升時(shí),試求:
(1)運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩的力的大??;
(2)運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅的壓力.
解析:(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)員和吊椅的質(zhì)量分別為M和m,繩拉運(yùn)動(dòng)員的力為F.以運(yùn)動(dòng)員和吊椅整體為研究對(duì)象,受到重力的大小為(M+m)g,向上的拉力為2F,根據(jù)牛頓第二定律2F-(M+m)g=(M+m)a
解得F=440 N
根據(jù)牛頓第三定律,運(yùn)動(dòng)員拉繩的力的大小為440 N,方向豎直向下.
(2)以運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象,運(yùn)動(dòng)員受到三個(gè)力的作用,重力Mg、繩的拉力F、吊椅對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力FN.根據(jù)牛頓第二定律F+FN-Mg=Ma,解得FN=275 N
根據(jù)牛頓第三定律,運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅的壓力大小為275 N,方向豎直向下.
答案:(1)440 N (2)275 N 方向豎直向下