人教版高考物理一轮复习第3章牛顿运动定律第1讲牛顿三定律的理解课时练含答案

第1讲　牛顿三定律的理解

一、选择题(本题共14小题，1～7题为单选，8～14题为多选)

1．(2020·山东济宁月考)关于伽利略的两个斜面实验，下列说法中正确的是(　D　)

A．伽利略使用图甲斜面进行实验，得出力和运动的关系

B．伽利略使用图乙斜面进行实验，得出自由落体运动的规律

C．伽利略使用图乙斜面进行实验，得出力是维持物体运动的原因

D．伽利略使用图甲斜面进行实验，得出自由落体运动速度随时间变化的规律

[解析]　本题考查伽利略斜面实验。伽利略从题图甲斜面实验中得到的结论外推到斜面倾角为90°的情形，从而间接证明了自由落体运动是匀加速直线运动，故A错误，D正确；伽利略通过题图乙斜面实验得出力不是维持物体运动的原因，故B、C错误。

2．(2021·安徽蚌埠月考)伽利略对运动和力的关系及自由落体运动做了大量的研究，下列说法正确的是(　B　)

A．伽利略设计的斜面实验能够完全消除摩擦阻力的影响

B．伽利略在斜面实验的基础上经过推理，得出力不是维持物体运动的原因

C．伽利略在研究自由落体运动时，能够完全消除空气阻力的影响

D．伽利略用“冲淡重力”的方法研究自由落体运动，是为了消除重力的影响

[解析]　本题考查物理学史中伽利略对自由落体运动的研究。伽利略有两个斜面实验，一个是在斜面上研究自由落体运动，其目的是“冲淡重力”，实验中没有消除空气阻力的影响，也没有消除重力的影响，C、D错误；另一个是我们经常说的“理想斜面实验”，在斜面实验的基础上经过推理，得出力不是维持物体运动的原因，实验中没有完全消除摩擦阻力的影响，A错误，B正确。

3．一物体沿倾角为α的斜面下滑时，恰好做匀速直线运动，若物体以某一初速度冲上斜面，则上滑时物体加速度大小为(　C　)

A．gsin α　　　　　　　　 B．gtan α

C．2gsin α　 D．2gtan α

[解析]　对物体下滑时进行受力分析，如图(甲)。由于恰好做匀速直线运动，根据平衡知识得mgsin α＝Ff。

物体以某一初速度冲上斜面，对物体受力分析，如图(乙)，物体的合力F合＝mgsin α＋Ff＝2mgsin α。

根据牛顿第二定律得a＝＝2gsin α。

4．(2021·四川绵阳南山中学月考)物理学的发展极大地丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了人类文明的进步。关于物理学中运动与力的发展过程和研究方法的认识，下列说法中正确的是(　C　)

A．亚里士多德首先提出了惯性的概念

B．牛顿运动定律是研究动力学问题的基石，牛顿的三条运动定律都能通过现代的实验手段直接验证

C．伽利略对自由落体运动研究方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学演算)结合起来，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法

D．力的单位“N”是基本单位，加速度的单位“m/s2”是导出单位

[解析]　本题考查物理学史和研究方法。伽利略首先提出了惯性的概念，故A错误；牛顿运动定律是研究动力学问题的基石，因为牛顿第一定律是在物体不受任何外力的作用下得到的结论，而现实生活中没有不受任何外力的物体，所以牛顿第一定律是在实验的基础上，结合推理得出来的，故B错误；伽利略对自由落体运动研究方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学演算)结合起来，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法，故C正确；力的单位“N”不是基本单位，加速度的单位“m/s2”是导出单位，故D错误。

5．(2021·福建宁德期中)我们经常接触到的一些民谚、俗语，都蕴含着丰富的物理知识，以下理解错误的是(　C　)

A．“泥鳅黄鳝交朋友，滑头对滑头”——泥鳅和黄鳝的表面都比较光滑，摩擦力小

B．“一只巴掌拍不响”——力是物体对物体的作用，一只巴掌要么拍另一只巴掌，要么拍在其他物体上才能产生力的作用，才能拍响

C．“鸡蛋碰石头，自不量力”——鸡蛋和石头相碰时石头撞击鸡蛋的力大于鸡蛋撞击石头的力

D．“人心齐，泰山移”——如果各个分力的方向一致，则合力的大小等于各个分力的大小之和

[解析]　本题考查对牛顿第三定律的理解。“鸡蛋碰石头，自不量力”——鸡蛋和石头相碰时，根据牛顿第三定律可知，石头撞击鸡蛋的力等于鸡蛋撞击石头的力，故C错误。本题选理解错误的，故C符合题意。

6．某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球，一只手拿着球筒的中部，另一只手用力击打羽毛球筒的上端，则(　D　)

A．该同学无法取出羽毛球

B．羽毛球会从筒的下端出来

C．羽毛球筒向下运动过程中，羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来

D．该同学是在利用羽毛球的惯性

[解析]　本题考查惯性在生活中的应用。该同学一只手拿着球筒的中部，另一只手用力击打羽毛球筒的上端，羽毛球筒在力的作用下向下运动，而羽毛球由于惯性而保持静止，所以羽毛球会从筒的上端出来，故D正确。

7．(2021·山东临沂期末)在倾角为α的斜面上，带支架的木板上用轻绳悬挂一小球。木板与斜面间的动摩擦因数为μ，当整体沿斜面下滑且小球与木板及支架相对静止时，轻绳与竖直方向的夹角为β。下列说法正确的是(　C　)

A．若μ＝0，则β＝0

B．若μ＝tan α，则β＝α

C．若0<μ<tan α，则0<β<α

D．若0<μ<tan α，则β>α

[解析]　本题考查整体法和隔离法在牛顿第二定律中的应用。设小球的质量为m1，木板及支架的质量为m2，把木板、支架和小球看成一个整体进行受力分析，根据受力情况可得，沿斜面方向有(m1＋m2)gsin α－f＝(m1十m2)a，垂直于斜面方向有FN＝(m1＋m2)gcos α，摩擦力f＝μFN，联立解得a＝gsin α－μgcos α，若μ＝0，则a＝gsin α，此时小球沿斜面方向的加速度a＝gsin α，则轻绳的拉力在沿斜面方向的分力为零，此时β＝α，故A错误；若μ＝tan α，则a＝gsin α－μgcos α＝0，此时小球受力平衡，故轻绳的拉力沿竖直方向，大小等于小球的重力，即β＝0，故B错误；若0<μ<tan α，则小球加速度的取值范围为0<a<gsin α，可知轻绳对小球的拉力有沿斜面向上的分力，且分力小于小球重力沿斜面向下的分力，可知0<β<α，故C正确，D错误。

8．(2020·河北衡水中学期中)用手托着一块砖，开始时静止不动，后来手突然向上加速运动，下列判断正确的是(　ABC　)

A．静止时，砖受到的支持力等于砖的重力

B．加速时，砖对手的压力大于砖的重力

C．静止时，砖受到的支持力等于砖对手的压力

D．加速时，砖受到的支持力大于砖对手的压力

[解析]　本题考查对牛顿第三定律的理解。静止时，砖的重力与砖受到的支持力是一对平衡力，大小相等，故A正确；不论静止还是加速，砖受到的支持力和砖对手的压力都是一对相互作用力，大小相等，故C正确，D错误；加速时，砖受到的支持力大于砖的重力，则砖对手的压力大于砖的重力，故B正确。

9．(2021·天津和平区模拟)在滑冰场上，甲、乙两个小孩分别坐在滑冰板上，原来静止不动，在相互猛推一下后分别向相反方向运动，甲在冰上滑行的距离比乙远。假定两板与冰面间的动摩擦因数相等，下列判断正确的是(　CD　)

A．在互推的过程中，甲推乙的力小于乙推甲的力

B．在互推的过程中，甲推乙的时间小于乙推甲的时间

C．在刚分开时，甲的初速度大于乙的初速度

D．在分开后，甲的加速度与乙的加速度大小相等

[解析]　本题考查相互作用力。在两个小孩互推的过程中，甲推乙的力与乙推甲的力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，作用力与反作用力大小相等、方向相反，故A错误；作用力与反作用力同时产生、同时消失，作用时间相等，故B错误；甲、乙分开后，两人受到的合力都是摩擦力，根据牛顿第二定律可知a＝＝μg，因为两板与冰面间的动摩擦因数相等，所以甲、乙的加速度大小相等，再根据v＝可知，由于甲的位移大，则甲的初速度大，故C、D正确。

10．一物体重为50 N，与水平桌面间的动摩擦因数为0.2，现加上如图所示的水平力F1和F2，若F2＝15 N时物体做匀加速直线运动，则F1的值可能是(g取10 m/s2)(　ACD　)

A．3 N　 B．25 N

C．30 N　 D．50 N

[解析]　若物体向左做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可知F2－F1－μG＝ma>0，解得F1<5 N，A正确；若物体向右做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可知F1－F2－μG＝ma>0，解得F1>25 N，C，D正确。

11．(2020·湖南长沙一中月考)2020年5月31 日16时53分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将高分九号02星和德四号卫星送入预定轨道，发射获得圆满成功。关于这次卫星与火箭上天的情形叙述正确的是(　AD　)

A．火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向前的推力

B．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力

C．火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力

D．卫星进入预定轨道之后，与地球之间仍存在相互作用

[解析]　本题考查牛顿第三定律的应用。火箭升空时，其尾部向外喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体，火箭向外喷气时，喷出的气体同时对火箭产生反作用力，即火箭受到的推力，此推力并不是周围的空气对火箭的反作用力，因而此推力与火箭是否飞出大气层、是否在空气中飞行无关，选项A正确，B、C错误；当卫星进入预定轨道之后，卫星与地球之间仍存在相互吸引力，即地球吸引卫星，卫星也吸引地球，这是一对作用力与反作用力，选项D正确。

12．(2021·山西朔州月考)如图所示，重球系于线DC下端，重球下再系一根同样的线BA，整个装置处于平衡状态，下列说法中正确的是(　AC　)

A．在线的A端缓慢向下增加拉力，结果CD线被拉断

B．在线的A端缓慢向下增加拉力，结果AB线被拉断

C．在线的A端突然向下猛力一拉，结果AB线被拉断

D．在线的A端突然向下猛力一拉，结果CD线被拉断

[解析]　本题考查受力平衡、惯性。在线的A端缓慢向下增加拉力时，CD线上的拉力较大，故CD线先断；在线的A端突然向下猛力一拉，重球的惯性较大，速度变化慢，CD线上的拉力瞬间几乎没变，故AB线先断，所以选项A、C正确。

13．一物体受水平绳的拉力作用由静止开始前进，先做加速运动，然后改为做匀速运动，再改为做减速运动。则(　CD　)

A．加速前进时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力

B．减速前进时，绳拉物体的力等于物体受到的摩擦力

C．匀速运动时，绳拉物体的力等于物体受到的摩擦力

D．不管物体如何运动，绳拉物体的力都等于物体拉绳的力

[解析]　本题考查相互作用力在不同运动状态时的分析。绳拉物体的力与物体拉绳的力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，与运动状态无关，故选项A错误，D正确；当物体做加速运动时，根据牛顿第二定律可知，绳拉物体的力大于物体受到的摩擦力，当物体匀速运动时，所受合力为零，则绳拉物体的力等于物体受到的摩擦力，当物体减速运动时，绳拉物体的力小于物体受到的摩擦力，故选项B错误，C正确。

14．(2021·辽宁东北育才学校模拟)如图所示，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m1的物体1。与物体1相连接的细绳与竖直方向成θ角。下列说法中正确的是(　AD　)

A．车厢的加速度大小为gtan θ

B．细绳对物体1的拉力大小为m1gcos θ

C．底板对物体2的支持力大小为m2g－m1g

D．物体2所受底板的摩擦力大小为m2gtan θ

[解析]　本题考查牛顿第二定律的应用。以物体1为研究对象，分析受力情况，物体1受重力m1g和拉力T，根据牛顿第二定律得m1gtan θ＝m1a，解得a＝gtan θ，则车厢的加速度大小为gtan θ，细绳对物体1的拉力大小T＝，故A正确，B错误；以物体2为研究对象，分析受力，物体2在竖直方向上受力平衡，则底板对物体2的支持力大小为m2g－T＝m2g－，根据牛顿第二定律可知，物体2所受底板的摩擦力大小f＝m2a＝m2gtan θ，故C错误，D正确。

二、非选择题

15．(2021·湖南浏阳一中月考)如图所示是一种研究劈的作用的装置，托盘A固定在细杆上，细杆放在固定的圆孔中，下端有滚轮，细杆只能在竖直方向上移动，在与托盘连接的滚轮正下面的底座上也固定一个滚轮，轻质劈放在两滚轮之间，劈背的宽度为a，侧面的长度为L，劈尖上固定的细线通过滑轮悬挂总质量为m的钩码，调整托盘上所放砝码的质量M，可以使劈在任何位置时都不发生移动。忽略一切摩擦和劈、托盘、细杆与滚轮的重力，若M︰m＝1.5，试求L是a的多少倍。

[答案]　(或1.6倍)

[解析]　分析托盘和劈的受力，如图甲、乙所示。托盘受向下的压力F3＝Mg，劈对滚轮的支持力F1，圆孔的约束力F2。劈受两个滚轮的作用力F4、F5，细线的拉力F6＝mg。

对托盘有：F3＝Mg＝F1cos α，则Mg＝F1

对劈有：F6＝mg＝2F5sin α，则mg＝aF5/L

因为F1与F5是作用力与反作用力，所以F1＝F5

由上三式得：M＝m，代入数据得：L＝a。