高中物理必修第一册课时分层作业(十五)

课时分层作业(十五)牛顿第三定律A组基础巩固练1．“掰手腕”是中学生课余非常喜爱的一项游戏．如图所示，甲、乙两同学正在进行“掰手腕”游戏．关于他们的手之间的力，下列说法正确的是()A．甲掰赢了乙，是因为甲手对乙手的作用力大于乙手对甲手的作用力B．只有当甲、乙僵持不分胜负时，甲手对乙手的作用力才等于乙手对甲手的作用力C．甲、乙比赛对抗时，无法比较甲手对乙手的作用力和乙手对甲手的作用力的大小关系D．无论谁胜谁负，甲手对乙手的作用力大小总是等于乙手对甲手的作用力大小2．[2023·弥勒一中高一阶段练习](多选)如图所示，小车放在水平地面上，甲、乙两人用力向相反方向拉小车，不计小车与地面之间的摩擦，下列说法正确的是()A．若小车向右运动，表明车拉甲的力大于甲拉车的力B．若小车静止不动，表明甲拉车的力与乙拉车的力是一对平衡力C．若小车匀速向右运动，车拉甲的力和车拉乙的力是一对平衡力D．无论小车运动状态如何，甲拉车的力总是与车拉甲的力大小相等，方向相反3．如图所示的是运动员立定跳远蹬地起跳瞬间的受力示意图．其中正确的是()4．(多选)如图所示，两个石块A、B静止叠放在水平桌面上，下列说法正确的是()A．A受到的支持力是B发生弹性形变产生的B．B对地面的压力是地面发生弹性形变产生的C．B对A的支持力和A对B的压力是一对相互作用力D．B对桌面的压力和桌面对B的支持力是一对平衡力5．如图所示，木箱A中放一个光滑的铁球B，它们一起静止于斜面上，如果对铁球B(不包括木箱A)进行受力分析，则铁球B受力个数为()A．3B．4C．2D．16.如图所示，物体A分别与水平面、竖直墙面以及物体B紧密接触，所有接触面均光滑，A、B均静止，则()A．物体A受三个力作用B．物体A受四个弹力作用C．物体B受三个弹力作用D．物体B受两个力的作用7．2022年北京冬奥会，中国选手谷爱凌夺得冠军．如图是其腾空时的照片，此时有关其受力的情况说法正确的是()A．仅受重力B．重力、腾空力C．重力、空气阻力D．重力、离心力8．我国的高铁技术在世界处于领先地位，高铁列车(如图甲所示)在行驶过程中非常平稳，放在桌上的水杯几乎感觉不到晃动．图乙为高铁车厢示意图，A、B两物块相互接触地放在车厢里的水平桌面上，两物块与桌面间的动摩擦因数相同，物块A的质量比物块B的质量大，车厢在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，物块A、B相对于桌面始终保持静止，下列说法正确的是()A．物块A受到2个力的作用B．物块B受到3个力的作用C．物块A受到桌面对它向右的摩擦力D．物块B受到物块A对它向右的弹力9．如图所示，木质半球体A在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面B上，斜面B是固定在地面上的，则关于半球体A的受力的个数，下列说法中正确的是()A．半球体A一定是受两个力作用B．半球体A一定是受四个力作用C．半球体A不是受两个力作用就是受四个力作用D．半球体A可能受三个力作用10．如图所示，一个体重为650N的人，把重为50N的物体挂在棒的一端，棒放在肩膀上，另一端用手抓住棒使棒处于平衡状态，这时手向下的拉力是100N，若不计棒的重力，则这时人对地面的压力为()A．700NB．800NC．750ND．以上答案都不对B组能力提升练11.[2023·渑池县第二高级中学高一阶段练习](多选)如图所示，截面为直角三角形的物体a在竖直向上的恒力F作用下保持静止，则下列对物体受力情况的分析正确的是()A．物体a与墙壁间一定存在弹力B．物体a与墙壁间不存在静摩擦力C．物体a一定受两个力作用D．物体a可能受四个力作用12．如图所示，甲、乙两人分别乘坐两种电动扶梯，此时两电梯都匀速向上运转，则下列说法错误的是()A．甲受到三个力的作用B．甲对扶梯没有摩擦力的作用C．乙受到三个力的作用D．扶梯对乙的作用力方向竖直向上13．[2023·罗平县第二中学高一阶段练习]如图所示，A、B两个物体的质量相等，方向相反、大小均为2N的两个水平力F、F′分别作用于A、B两个物体上，A、B均保持静止，则下列说法正确的是()A．B物体受3个力的作用B．A物体受4个力的作用C．地面对A的摩擦力方向向右、大小为2ND．B对A的摩擦力方向向右、大小为2N课时分层作业(十五)牛顿第三定律1．解析：甲手与乙手之间的相互作用力总是大小相等、方向相反、作用在一条直线上，故D正确．答案：D2．解析：若小车向右运动，表明乙拉车的力大于甲拉车的力；无论小车运动状态如何，甲拉车的力和车拉甲的力是一对相互作用力，始终大小相等，方向相反，故A错误，D正确；若小车静止不动，表明甲拉车的力与乙拉车的力是一对平衡力，故B正确；一对平衡力必须作用在同一物体上，而车拉甲的力和车拉乙的力分别作用在不同物体上，所以这两个力不是一对平衡力，故C错误．答案：BD3．解析：运动员受到重力、地面对他向上的支持力以及向前的静摩擦力作用，故A正确，B、C、D错误．答案：A4．解析：弹力的产生都是施力物体发生形变，则A受到的支持力是B发生弹性形变产生的，故A正确；B对地面的压力是B发生弹性形变产生的，故B错误；B对A的支持力和A对B的压力是两物体之间的力，是一对相互作用力，故C正确；B对桌面的压力和桌面对B的支持力是两物体之间的力，是一对相互作用力，故D错误．故选AC.答案：AC5．答案：A6．解析：A、B两物体没有相互挤压，它们之间无弹力作用，A所受的弹力只有地面的支持力，B所受的弹力也只有地面的支持力，物体A、B均只受两个力的作用，故选D.答案：D7．解析：此时谷爱凌受到重力和空气阻力，故选C.答案：C8．解析：列车在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，此时物块A、B均向右做匀速直线运动，故物块A、B均只受重力和支持力作用，水平方向没有外力，故水平方向均不受摩擦力，同时物块A、B间也没有弹力作用，故A正确，B、C、D错误．答案：A9．解析：半球体A静止在斜面上，当拉力F与重力平衡时，只受两个力：重力和拉力．当拉力F与重力不平衡时，半球体A受到重力、拉力、斜面的支持力和静摩擦力，共四个力作用，选项C正确．答案：C10．解析：将人和重物看作一个整体，整体受到重力和地面的支持力，则有FN＝G人＋G物＝(650＋50)N＝700N，根据牛顿第三定律，可得人对地面的压力为700N，故A正确．答案：A11．解析：物体静止，水平方向上墙壁对物块a没有弹力，没有弹力也就没有摩擦力，竖直方向有F＝G，所以物体a只受到2个力的作用，B、C正确．答案：BC12．解析：甲图中电梯匀速上升，由平衡条件知，人只是受重力和支持力两个力的作用，人与扶梯之间没有摩擦力，故A错误，符合题意，B正确，不符合题意；乙图中电梯匀速上升，人受重力、支持力和摩擦力三个力的作用，由平衡条件知，扶梯对乙的作用力与乙受到的重力等大反向，故方向应竖直向上，故CD正确，不符合题意．故选A.答案：A13．解析：对B物体受力分析可知，受重力、A对B的支持力和摩擦力以及力F′，共受4个力作用，其中A对B的摩擦力与F′等大反向，即水平向左，大小为2N；根据牛顿第三定律可知，B对A的摩擦力方向向右、大小为2N，A错误，D正确；水平方向因力F与B对A的摩擦力等大反向，则地面对A的摩擦力为零，C错误；A物体受重力、地面的支持力、B对A的压力和摩擦力以及力F，共受5个力的作用，B错误．答案：D综合检测卷一、选择题(本题共10小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1.(四川眉山高一期末)关于运-20在机场滑行至停止的过程,下列说法正确的是()A.以地面为参考系,运-20是运动的B.运-20受到地面的摩擦力方向与飞机的运动方向相同C.地面受到运-20的压力,是地面发生形变造成的D.运-20速度越大越不容易停下,是因为速度越大惯性越大解析以地面为参考系,运-20是运动的,选项A正确;运-20受到地面的摩擦力方向与飞机的运动方向相反,选项B错误;地面受到运-20的压力,是运-20轮胎发生形变造成的,选项C错误;惯性只与质量有关,与速度无关,选项D错误。答案A2.如图所示,一小孩沿着长为l的斜坡自坡底A爬上坡顶B,不小心又滑到坡底A,则小孩往返过程中的路程和位移大小分别为()A.2l2l B.00 C.2l0 D.02l解析路程是小孩运动的路径的长度,为2l;小孩的初位置与末位置相同,所以位移为0,选项C正确。答案C3.(广东东莞高一月考)据报道,身体仅6mm长的沫蝉(一种昆虫)跳跃高度可达70cm,其跳跃能力超过了人们普遍认为的跳高冠军跳蚤。已知沫蝉竖直起跳时,加速度可达4000m/s2,重力加速度g取10m/s2,则沫蝉竖直起跳时对地面的压力与其体重的比值为()A.41∶1 B.401∶1C.400∶1 D.4001∶1解析设沫蝉的质量为m,由牛顿第二定律可得FN-mg=ma,解得FN=401mg,根据牛顿第三定律可得,沫蝉对地面的压力FN'=FN=401mg,所以沫蝉竖直起跳时对地面的压力与其体重的比值为FN'mg=答案B4.(浙江高一月考)一铁架台放于水平地面上,其上有一轻质细线悬挂一小球,开始时细线竖直,现将水平力F作用于小球上,使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置,铁架台始终保持静止,则在这一过程中()A.细线拉力逐渐增大,铁架台所受地面的摩擦力逐渐增大B.铁架台对地面的压力逐渐增大C.铁架台对地面的压力逐渐减小D.水平力F先变大后变小解析对小球受力分析,其受重力、线的拉力F拉及水平方向的拉力F,如图甲所示,因为缓慢运动,所以小球处于动态平衡状态,解得F=mgtanθ,F拉=mgcosθ,因为θ增大,则F、F拉都变大;将小球、线和铁架台看成一个整体,对其受力分析,如图乙所示,易得Ff=F,FN=(M+m)g,当F增大时,Ff增大,FN不变。故选项B、C、D错误答案A5.机器人从护士站到病区为患者运送生活物品,如图甲所示。某次运送物品过程,机器人沿直线运动的v-t图像如图乙所示,则()A.t=20s时机器人开始返回B.护士站与接收点之间的距离为120mC.全过程机器人平均速度为2m/sD.运送过程中物品在10~20s内受到的摩擦力最大解析在0~30s内,机器人的运动方向没有改变,故A错误;由图像可知,t=30s时,机器人到达接收点,图像与坐标轴围成的面积即为护士站与接收点之间的距离,x=12×(10+30)×6m=120m,故B正确;全过程机器人平均速度为v=xt=12030m/s=4m/s,故C错误;运送过程中,在10~20s内机器人做匀速运动,则物品也做匀速直线运动,故物品在10~20s答案B6.(辽宁营口高一期末)某笔记本电脑放在散热底座上,如图甲所示,为了获得更好的舒适度,由原卡位1调至卡位4(如图乙所示),电脑始终处于静止状态。则()A.电脑受到的支持力变小B.电脑受到的支持力不变C.电脑受到的合力变小D.散热底座对电脑的支持力与电脑对散热底座的压力是一对作用力和反作用力解析对电脑受力分析有FN=mgcosα,当角度减小时,电脑受到的支持力变大,A、B错误;电脑处于静止状态,所受合力为零,因此合力不变,C错误;散热底座对电脑的支持力与电脑对散热底座的压力是一对作用力和反作用力,D正确。答案D7.(江苏南京高一期末)机动车礼让行人已经成为一种普遍的自觉行为。某汽车正以10m/s的速度在公路上匀速直线行驶,驾驶员突然发现正前方15m处斑马线上有行人,于是刹车礼让,设汽车与驾驶员的总质量为2t,驾驶员的反应时间为0.5s,且汽车做匀减速运动恰好停止在斑马线前。下列说法不正确的是()A.汽车在驾驶员反应时间内的位移大小为5mB.汽车在减速过程中第2s内位移大小为10mC.从驾驶员发现斑马线上有行人到停下来共需2.5sD.汽车在减速过程中受到的阻力大小为1.0×104N解析汽车在驾驶员反应时间内的位移大小x1=v0·Δt=10×0.5m=5m,A正确;汽车在减速过程中,根据v02=2ax2,x1+x2=15m,解得a=5m/s2,减速的时间t1=v0a=2s,因此从驾驶员发现斑马线上有行人到停下来共需时间t=Δt+t1=2.5s,C正确;可以将减速过程倒过来看成匀加速运动,减速过程中第2s内位移大小相当于做匀加速运动第1s的位移,x=12at2=12×5×12m=2.5m,B错误;根据牛顿第二定律Ff=ma,可得汽车在减速过程中受到的阻力Ff=2×103×5N=1.0答案B8.(山东潍坊高一期中)如图所示,小球位于竖直空心管的最上端h处,管的内径大于小球直径。小球由静止释放,下落Δt后(此时小球未到管的最上端)由静止释放空心管,小球穿过管的时间为t,下列说法正确的是()A.减小Δt,t变小B.减小Δt,t变大C.Δt不变,增大h,t变大D.Δt不变,增大h,t不变解析在Δt时间内小球的末速度和位移分别为v球1=gΔt,x球1=12g(Δt)2,由于此时小球未到管的最上端,设经过t0小球到达管的最上端,有h-12g(Δt)2=gΔtt0+12gt02−12gt02,解得t0=ℎ-12g(Δt)2gΔt,则此时管的速度和小球的速度分别为v管=ℎ-12g(Δt)2Δt,v球2=gΔt+ℎ-12g(Δt2)Δt答案BD9.(山东济宁第二中学高一月考)如图所示,在水平天花板的A点固定一根竖直轻杆,杆的下端固定一滑轮O。一细线跨过滑轮,上端固定在天花板的B点,下端系一个重为G的物体,BO段细线与天花板的夹角为θ=30°。系统保持静止,不计一切摩擦。下列说法正确的是()A.细线对滑轮的作用力大小是GB.细线对滑轮的作用力大小是3C.细线BO对天花板的拉力大小是GD.细线BO对天花板的拉力大小是G解析对重物受力分析,受到重力和拉力FT,根据平衡条件,有FT=mg,同一根细线拉力处处相等,故细线对天花板的拉力也等于G,故C正确,D错误;对滑轮受力分析,受到细线的压力(等于两边细线拉力的合力),以及杆的弹力(向右上方的支持力),如图所示,根据平衡条件,结合几何关系,有F=FT=G,故A正确,B错误。答案AC10.(广西钦州浦北县月考)如图所示,水平传送带以恒定速度v向右运动,现将一小物体轻轻放在水平传送带的左端A处,物体先匀加速后匀速到达右端B处,且加速和匀速所用时间相等,已知A、B间距离为L,则()A.物体匀加速所用时间为LB.物体匀加速所用时间为2C.物体与传送带间的动摩擦因数为vD.物体与传送带间的动摩擦因数为3解析设物体做匀加速直线运动的时间为t,由题意可知,物体做匀速直线运动的时间也是t,物体从A到B的过程有L=v2t+vt,解得t=2L3v,故A错误,B正确;物体做初速度为零的匀加速直线运动,设加速度大小为a,则a=vt=v2L3v=3v22L,对物体答案BD二、实验题(本题共2小题,共18分)11.(10分)(江苏南京高一月考)用电磁打点计时器研究匀变速直线运动的实验中,打点计时器的工作频率为50Hz,某次记录小车运动情况的纸带如图所示,图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点,相邻计数点间还有四个点未画出。(1)根据运动学有关公式可求得vB=16.50cm/s,vC=cm/s,vD=26.30cm/s;

(2)利用求得的数值在如图所示的坐标系中做出小车的v-t图线(以打A点时开始计时),并根据图线求出小车运动的加速度a=m/s2;(结果保留2位有效数字)

(3)图线与纵轴交点的纵坐标是cm/s,此速度的物理意义是。

解析(1)电磁打点计时器频率是50Hz,则每隔0.02s打一次点,每相邻两个计数点间还有4个点没有画出,因此计数点之间的时间间隔为T=5×0.02s=0.1s。根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,有vC=xBDtBD=1.90+2.38(2)在坐标系中描出相应各点,用平滑曲线连接,如图所示速度图像中斜率即加速度,所以a=k=ΔvΔt=0.363-0.165(3)图线与纵轴交点的纵坐标是11.60cm/s,此速度的物理意义是开始计时时小车的速度,即小车在A点的瞬时速度。答案(1)21.40(2)见解析图0.50(3)11.60开始计时时小车的速度(或小车在A点的瞬时速度)12.(8分)(福建三明高一期中)甲、乙两同学分别做探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验,设计了如图(a)所示的实验装置。(1)乙同学做实验时,先把弹簧平放在桌面上用刻度尺测量弹簧原长,测弹簧长度时没有从零刻度开始,如图(b)所示,此时这个弹簧的长度L0是cm,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L,把L-L0作为弹簧的伸长量x,这样操作,由于弹簧自身重力的影响,最后画出的F-x图线可能是下图所示图像的。

(2)甲同学在弹簧下端依次挂1、2、3、4、5个钩码,待静止时,测出弹簧相应的总长度l,实验数据见下表:(弹力始终未超过弹性限度)弹簧总长度l/cm5.005.506.006.507.007.50弹力大小F/N00.20.40.60.81.0(c)甲根据这些实验数据,在给定的如图(c)所示的坐标纸上,作出了弹簧弹力大小与弹簧长度的关系图像;根据图像得该弹簧的劲度系数k为N/m;该弹簧的原长为cm。

解析(1)弹簧的长度为L0=41.0-25.0cm=16.0cm,实验中用横轴表示弹簧的伸长量x,纵轴表示弹簧的拉力F(即所挂重物的重力大小),当弹簧竖直悬挂时,由于自身重力的影响,弹簧会有一段伸长量,但此时所挂重物的重力为0(即F=0);因为在弹簧的弹性限度内,弹簧的伸长量与其所受的拉力成线性关系,故选C。(2)设弹簧的原长为l0,劲度系数为k,根据胡克定律可得F=k(l-l0)=kl-kl0,图线的斜率表示弹簧的劲度系数,则有k=ΔFΔx=40.0N/m,图线跟横轴交点的横坐标表示弹力为零时弹簧的长度,即为弹簧的原长,由图可知,原长为5答案(1)16.0C(2)40.05三、计算题(本题共3小题,共42分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)13.(12分)(山东青岛高一期中)在某次跳水比赛中,一位运动员以v0=3m/s的速度从离水面10m高的平台向上跃起,起跳过程举起双臂直体离开台面,其重心位于从手到脚全长的中点,落水时身体竖直,手先入水(在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计),重力加速度g取10m/s2,计算时可以把运动员看成全部质量集中在重心的一个质点。求:(1)运动员从起跳到最高点上升的高度h;(2)运动员从起跳到手接触水面过程所用时间t。(结果可以用根号表示)解析(1)上升阶段有0-v02=-代入数据解得h=0.45m。(2)上升阶段有0=v0-gt1代入数据解得t1=0.3s从最高点自由落体运动过程有H=1其中H=10m+0.45m=10.45