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1、第三章牛顿运动定律 第1讲牛顿三定律的理解一、选择题(本题共12小题，19题为单选，1012题为多选)1(2023湖北应城市模拟预测)牛顿运动定律与日常生活息息相关，下列有关牛顿运动定律的说法正确的是( B )A牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为零情况下的特例B尾部喷气使火箭加速的过程，可用牛顿第二定律和牛顿第三定律解释C我们用力提一个很重的箱子，却提不动它，这跟牛顿第二定律有矛盾D根据牛顿第二定律，运动物体的速度方向必定与其所受合力的方向相同解析牛顿第一定律又称惯性定律，是指任何物体都有保持原有运动状态的特性，是普遍规律，不是牛顿第二定律在合外力为零下的特例，A错误；火箭向后喷出气体，根据
2、牛顿第三定律，气体就会给火箭以大小相等的反作用力来推动火箭前进，该力大于火箭重力，根据牛顿第二定律，火箭将加速。B正确；我们用力提一个很重的箱子，却提不动它，是因为提箱子的力太小，此时箱子受到拉力，地面对箱子的支持力以及箱子的重力，三个力的合力为0，根据牛顿第二定律，加速度为0，物体仍保持静止状态，C错误；根据牛顿第二定律，运动物体的加速度方向必定与其所受合力的方向相同，而不是速度方向，D错误。2(2023广东佛山模拟预测)“神舟十三号”在“长征二号”运载火箭的推动下顺利进入太空，如图所示为“长征二号”运载火箭，下列关于它在竖直方向加速起飞过程的说法，正确的是( C )A火箭加速上升时，航天员
3、对座椅的压力小于自身重力B保温泡沫塑料从箭壳上自行脱落后做自由落体运动C火箭喷出的热气流对火箭的作用力大小等于火箭对热气流的作用力D燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭升空解析火箭加速上升时，航天员处于超重状态，对座椅的压力大于自身重力，A错误；保温泡沫塑料从箭壳上自行脱落时，由于惯性，有向上的速度，所以做竖直上抛运动，B错误；火箭喷出的热气流对火箭的作用力与火箭对热气流的作用力是作用力与反作用的关系，大小相等，C正确；火箭受到重力、空气阻力以及内部燃料喷出时的作用力，燃料燃烧向下喷气，喷出的气体的反作用力推动火箭升空，不是外界空气的作用力，D错误。3(2023广东潮州市高三模拟)如图所示，
4、光滑水平面上放有质量均为m的滑块A和斜面体C，在C的斜面上又放有一质量也为m的滑块B。现用水平力F推滑块A使三个物体无相对运动地向前做加速运动，则( C )A滑块A所受的合力最大B斜面体C所受的合力最大C三个物体所受的合力一样大D条件不足，无法判断谁受到的合力最大解析由于三个物体的质量和加速度均相同，根据牛顿第二定律可知三个物体所受合力一样大。故选C。4(2023四川省南充高三阶段练习)水平地面上放着一辆手推小车，小车的水平板上放置一只金属桶，金属桶始终与小车保持相对静止，则( A )A当小车水平向右减速运动时，桶对小车的摩擦力水平向右B当小车水平向左减速运动时，桶受到的摩擦力水平向左C当小车
5、被水平向左拉动时，桶不受摩擦力D当小车被水平向右推动时，桶受到水平向左的摩擦力解析当小车水平向右减速运动时，小车的加速度方向水平向左，金属桶与小车的加速度相同，所以桶受到小车向左的摩擦力，由牛顿第三定律可知，桶对小车的摩擦力水平向右，A正确；当小车水平向左减速运动时，加速度向右，桶受到的摩擦力水平向右，B错误；当小车被水平向左拉动时，说明小车由静止开始被拉动，加速度向左，桶受到向左的摩擦力，C错误；当小车被水平向右推动时，加速度向右，桶受到水平向右的摩擦力，D错误。5(2023湖北高三模拟)如图是幼儿感觉统合训练的一种器材滑梯组合，简化为光滑的斜面和粗糙的平面组成的组合体置于粗糙水平面上，结合
6、部平滑连接。幼儿在主教老师的引导下进行感统训练，若从滑梯上端沿斜面滑下再经过水平台后停下的整个过程中滑梯组合体始终未移动，则滑梯组合体对水平地面的静摩擦力Ff随时间t变化的关系图像可能是( A )解析设斜面倾角为，幼儿质量为m，组合体平面上表面的动摩擦因数为，在斜面上滑下时，幼儿对滑梯的压力为FN1mgcos ，组合体静止，由平衡关系可得组合体受到的静摩擦力为Ff1FN1sin mgsin cos ，方向水平向右，根据牛顿第三定律可得，组合体对地面的静摩擦力水平向左，大小不变；幼儿在水平台上滑动时，幼儿受到的滑动摩擦力向左，大小为Ff2mg，组合体静止，根据平衡关系可知地面对组合体的静摩擦力大
7、小也等于mg，根据牛顿第三定律可得组合体对地面的静摩擦力方向向右，所以组合体前后所受静摩擦力方向相反，大小均为定值，如果考虑大小和方向，A选项有可能。6(2023湖北高三专题练习)某同学在家卫生大扫除中用拖把拖地，沿推杆方向对拖把施加推力F，如图所示，此时推力与水平方向的夹角为，且拖把刚好做匀速直线运动，则( B )A拖把所受地面的摩擦力为Fsin B地面对拖把的作用力方向与水平向左的夹角大于C从某时刻开始保持力F的大小不变，减小F与水平方向的夹角，地面对拖把的支持力FN变大D同学对推杆的作用力与推杆对拖把的作用力是一对作用力与反作用力解析对拖把进行受力分析如图所示可得摩擦力为Fcos ，故A
8、错误；地面对拖把的作用力为支持力和摩擦力的合力，该合力应该与mg和F的合力等大反向，该合力方向与水平向左的夹角大于，故B正确；竖直方向有FNmgFsin ，则减小，FN减小，故C错误；同学对推杆的作用力与推杆对拖把的作用力方向相同，不是一对作用力与反作用力，故D错误。7(2022安徽高三三模)如图所示为一固定在水平桌面上的V形槽的截面图，AB、BC面与水平桌面间夹角分别为37和53。一正方体木块放在槽内，木块与AB、BC面间的动摩擦因数相同，现用垂直于纸面向里的力F12 N推木块，木块恰好能沿槽做加速度a2 m/s2匀加速直线运动。木块的质量为m1 kg，重力加速度为g取10 m/s2。木块与
9、AB、BC面间的动摩擦因数大小为( C )A B C D解析根据力的分解和牛顿第二定律有Fmgcos 37mgcos 53ma，解得。故选C。8(2023湖南高三阶段练习)2022年1月20日光明网报道，符长青博士带领的中国科研团队在消防无人机的研究过程中，针对性地开展一系列攻克难关的行动并取得了重要突破。已知某消防无人机的质量为m，只考虑升力和重力，无人机在竖直方向上的升力大小与速度大小的平方成正比，比例系数为定值。空载时起飞离地的临界速度为v0，此时升力刚好等于重力。则当无人机搭载质量为的物体，加速度竖直向上且为g时，则此时无人机的瞬时速度为( B )Av0 Bv0 Cv0 Dv0解析空载
10、时无人机起飞离地的瞬间，升力刚好等于重力，设比例系数为k，kvmg，当搭载质量为的物体，竖直方向上由牛顿第二定律可知Fga，升力Fkv2，联立解得vv0。故选B。9(2022山东青岛二模)如图，在杠杆的左臂L处挂有质量为3.0 kg的小球a，在杠杆的右臂L处挂有一定滑轮。跨过定滑轮的细线一端拴接质量为3.0 kg的小球b，另一端拴接小球c，忽略滑轮和细线质量以及一切摩擦，若要使杠杆平衡，小球c的质量应为( B )A0 B1.0 kg C3.0 kg D1.5 kg解析如图所示由杠杆平衡条件可得T2T1mag，T22T3，对b由牛顿第二定律得mbgT3mba，对c由牛顿第二定律得T3mcgmca
11、，联立解得mc1.0 kg。故B正确，ACD错误。10(2023广东普宁市高三阶段练习)如图，一名儿童光脚沿中间的滑梯表面，从底端缓慢走到顶端(脚底与滑梯不打滑)，然后又从顶端坐下来由静止滑下来，已知儿童的质量为m，滑梯与水平地面夹角为，儿童下滑时滑梯与儿童身体间的动摩擦因数为，重力加速度为g，下列判断正确的是( AC )A儿童向上走时所受摩擦力为mgsin ，方向沿斜面向上B儿童向上走时所受摩擦力为mgcos ，方向沿斜面向上C儿童下滑时加速度为gsin gcos ，方向沿斜面向下D儿童下滑时加速度为2gsin ，方向沿斜面向下解析儿童从底端缓慢走到顶端时，处于平衡状态，所受摩擦力为静摩擦力
12、，跟重力沿斜面向下的分力平衡，所以大小为mgsin ，方向沿斜面向上，故A正确，B错误；儿童下滑时受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为Ffmgcos ，下滑时的加速度大小为agsin gcos ，方向沿斜面向下，故C正确，D错误。11(2023全国高三专题练习)如图所示，水平路面匀速行驶的卡车板面上的物体质量为m8 000 kg，它被一根水平方向上压缩了的弹簧顶住而静止在卡车上，这时弹簧的弹力为6 000 N。现因紧急事故对卡车施以制动力，使卡车开始减速运动，运动中加速度由零逐渐增大到1 m/s2，随即以1 m/s2大小的加速度做匀减速直线运动。以下说法中正确的是( AC )A物体与卡车始终保持相
13、对静止，弹簧对物体的作用力始终没有发生变化B物体受到的摩擦力一直减小C当卡车加速度大小为0.75 m/s2时，物体不受摩擦力作用D卡车以1 m/s2的加速度向右做匀减速直线运动时，物体受到的摩擦力为8 000 N解析卡车减速前，物体和卡车一起做匀速直线运动，物块受水平向左的弹簧弹力和向右的静摩擦力，有Ff静F弹6 000 N，当物体随卡车一起向右做减速时，若静摩擦力为零，有F弹ma1，解得a10.75 m/s2。所以，当减速的加速度小于0.75 m/s2时，摩擦力与弹簧弹力反向，并且随着加速度的增大，摩擦力减小，当减速的加速度大于0.75 m/s2时，静摩擦力开始与弹簧弹力同向，并且随着加速度
14、的增大，摩擦力增大，当静摩擦力增大到6 000 N时，有F弹Ff静ma2，解得a21.5 m/s2。由于1 m/s21.5 m/s2，物体与小车始终保持相对静止，弹簧伸长量不变，所以弹力不变，故A正确；由上分析可知，小车加速度由零逐渐增大到1 m/s2过程中，物体所受的静摩擦力先向右，减小到零后反向增加，故B错误；由上分析知，当小车加速度为0.75 m/s2时，物体不受摩擦力，故C正确；卡车以1 m/s2的加速度向右做减速直线运动时，根据牛顿第二定律有F弹Ffma，得物体受到的摩擦力为Ff2 000 N，故D错误。12(2023福建厦门模拟预测)图甲所示为生活中巧妙地利用两根并排的竹竿，将长方
15、体砖块从高处运送到低处的场景。将竹竿简化为两根平行放置，粗细均匀的圆柱形直杆，砖块放在两竹竿的正中间，由静止开始从高处下滑，图乙所示为垂直于运动方向的截面图(砖块截面为正方形)。若仅将两竹竿间距增大一些，则砖块( BD )A下滑过程中竹竿对砖块的弹力变大B下滑过程中竹竿对砖块的摩擦力不变C下滑的加速度变小D下滑到底端的时间不变解析假定两竹竿与地面倾角为、砖块的质量为m，每一根竹竿对砖块的支持力为FN，以砖块为研究对象，只在垂直于竹竿平面内对其受力分析，如图所示，依题意有2FNcos mgcos ，则有FN，若仅将两竹竿间距增大一些，由于支持力垂直于接触面，角保持不变，则FN不变，故A错误；假定
16、砖块与竹竿的动摩擦因数为，则摩擦力为Ff2FN，据前面分析，由于fN不变，则下滑过程中竹竿对砖块的摩擦力不变，故B正确；根据牛顿第二定律有mamgsin Ff，解得agsin 。由于角不变，则下滑的加速度不变，故C错误；由于下滑加速度不变，根据匀变速直线运动规律，xat2，则下滑时间不变，故D正确。二、非选择题13如图所示，一条轻绳上端系在车的左上角的A点，另一条轻绳一端系在车左端B点，B点在A点的正下方，A、B距离为b，两条轻绳另一端在C点相结并系一个质量为m的小球，轻绳AC长度为b，轻绳BC长度为b。两条轻绳能够承受的最大拉力均为2mg。(1)轻绳BC刚好被拉直时，车的加速度是多大？(要求
17、画出受力图)(2)在不拉断轻绳的前提下，求车向左运动的最大加速度是多大。(要求画出受力图)答案(1)g，见解析图甲(2)3g，见解析图乙解析(1)轻绳BC刚好被拉直时，小球受力如图甲所示因为ABBCb，ACb，故轻绳BC与AB垂直45，由牛顿第二定律mgtan ma，解得ag。(2)小车向左的加速度增大，BC绳方向不变，所以AC轻绳拉力不变，BC轻绳拉力变大，BC轻绳拉力最大时，小车向左的加速度最大，小球受力如图乙所示由牛顿第二定律FTmmgtan mam，根据题意FTm2mg，所以最大加速度为am3g。14(2023广东汕头市高三月考)如图甲所示，一本词典放置在水平桌面上，词典的总厚度H6
18、cm，总质量M1.8 kg，将一张白纸(质量和厚度均可忽略)夹在词典最深处，白纸距词典上表面的高度为h4 cm，如图乙所示，白纸上下表面与书页间，词典与桌面间的动摩擦因数均为0.3，各接触面间的最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力，白纸受到的压力大小等于压在白纸上方那部分词典的重力，且词典的质量随高度均匀分布。用大小合适的水平拉力向外拉白纸，可带动词典在桌面上运动，重力加速度g10 m/s2，求：(1)词典在桌面上运动时桌面对词典的摩擦力和白纸与词典间的最大摩擦力；(2)词典在桌面上运动的最大加速度的大小。答案(1)5.4 N，7.2 N(2)1 m/s2解析(1)词典在桌面上运动时桌面对词典的摩擦力Ff1Mg，代入数据解得Ff15.4 N，白纸上方词典的质量mM，白纸与词典间的最大摩擦力Ff2m2mg代入数据解得Ff2m7.2 N。(2)词典运动的最大加速度a满足Ff2mFf1Ma，代入数据解得最大加速度a1 m/s2。