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2014届高考物理（大纲版）一轮复习随堂自测 第3章 第3节 牛顿运动定律的综合应用（含解析）1．(2013·潍坊高三质检)在下列运动过程中，人处于失重状态的是( )A ．小朋友沿滑梯加速滑下B ．乘客坐在沿平直路面减速行驶的汽车内C ．宇航员随飞船绕地球做圆周运动D ．运动员何冲离开跳板后向上运动解析：选ACD.物体处于失重状态指的是在物体具有向下的加速度情况下，物体对支撑面的压力或者绳子的拉力小于物体的重力的现象，当小朋友沿滑梯加速下滑时，具有向下的加速度，滑梯对人的支持力小于人的重力，人处于失重状态；乘客坐在沿平直路面减速行驶的汽车内，加速度在水平方向，对乘客受力分析可得在竖直方向汽车对乘客的作用力平衡了人的重力，人不处于失重状态；宇航员随飞船绕地球做圆周运动，宇航员处于完全失重状态；运动员离开跳板后仅受重力作用处于完全失重状态．选项ACD 正确． 2.(2012·高考江苏卷)如图所示，一夹子夹住木块，在力F 作用下向上提升．夹子和木块的质量分别为m 、M ，夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为F f .若木块不滑动，力F 的最大值是( )A.2F f m ＋M MB.2F f m ＋M mC.2F f m ＋M M－(m ＋M )g D.2F f m ＋M m＋(m ＋M )g 解析：选A.对整个系统应用牛顿第二定律：F －(M ＋m )g ＝(M ＋m )a ①对M 应用牛顿第二定律：2F f －Mg ＝Ma ②由①②联立可得：F ＝2F f m ＋M M，故A 正确． 3.(2010·高考浙江卷)如图所示，A 、B 两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)．下列说法正确的是( )A ．在上升和下降过程中A 物体对B 物体的压力一定为零B ．上升过程中A 物体对B 物体的压力大于A 物体受到的重力C ．下降过程中A 物体对B 物体的压力大于A 物体受到的重力D ．在上升和下降过程中A 物体对B 物体的压力等于A 物体受到的重力解析：选A.A 、B 两物体抛出以后处于完全失重状态，无论是上升还是下降，A 物体对B 物体的压力一定为零，A 正确．4.(2011·高考福建卷)如图所示，一不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮后，两端分别悬挂质量为m 1和m 2的物体A 和B .若滑轮有一定大小，质量为m 且分布均匀，滑轮转动时与绳之间无相对滑动，不计滑轮与轴之间的摩擦．设细绳对A 和B 的拉力大小分别为F T1和F T2，已知下列四个关于F T1的表达式中有一个是正确的．请你根据所学的物理知识，通过一定的分析，判断正确的表达式是( )A ．F T1＝ m ＋2m 2 m 1g m ＋2 m 1＋m 2B ．F T1＝ m ＋2m 1 m 1gm ＋4 m 1＋m 2C ．F T1＝ m ＋4m 2 m 1g m ＋2 m 1＋m 2D ．F T1＝ m ＋4m 1 m 2gm ＋4 m 1＋m 2解析：选C.若将滑轮视为轻质，即m ＝0，而绳为轻质，故F T1＝F T2，由牛顿第二定律m 2g－F T1＝m 2a ，F T1－m 1g ＝m 1a ，得F T1＝2m 2m 1gm 1＋m 2；当m ＝0时对各选项逐一进行验证，只有C 正确；当m 1＝m 2时则F T1＝F T2＝m 1g ，同时对各选项逐一验证，只有C 正确．5．举重运动员在地面上能举起120 kg 的重物，而在运动着的升降机中却只能举起100 kg 的重物，求升降机运动的加速度；若在以2.5 m/s 2的加速度加速下降的升降机中，此运动员能举起质量多大的重物？(g 取10 m/s 2)解析：运动员在地面上能举起m 0＝120 kg 的重物，则运动员能发挥的向上的最大支撑力为F ＝m 0g ＝1200 N.在运动着的升降机中只能举起m 1＝100 kg 的重物，可见该重物超重了，升降机应具有向上的加速度，设此加速度为a 1，对物体由牛顿第二定律得：F －m 1g ＝m 1a 1，解得a 1＝2 m/s 2.当升降机以a 2＝2.5 m/s 2的加速度下降时，重物失重，设此时运动员能举起的重物质量为m 2.对物体由牛顿第二定律得：m 2g －F ＝m 2a 2.解得：m 2＝160 kg.答案：2 m/s 2 160 kg。
物理1 第三章力与运动第1讲牛顿第一定律牛顿第三定律对应学生用书P42牛顿第一定律Ⅱ(考纲要求)【思维驱动】(单选)16世纪末，伽利略用实验和推理，推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论，开启了物理学发展的新纪元．在以下说法中，与亚里士多德观点相反的是( )．A．四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快，这说明：物体受的力越大，速度就越大B．一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来，这说明：静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”C．两物体从同一高度自由下落，较重的物体下落较快D．一个物体维持匀速直线运动，不需要受力解析亚里士多德认为力是维持物体运动状态的原因，力越大，物体运动得越快，没有力的作用，物体将会逐渐停下来，故A、B、C均是亚里士多德的观点，只有D中说法与亚里士多德的观点相反．答案 D【知识存盘】1．内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态．2．意义(1)指出力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因．(2)指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又称惯性定律．3．惯性(1)定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质．(2)量度：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小．(3)普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性．牛顿第三定律Ⅱ(考纲要求)【思维驱动】(单选)某人用绳子将一桶水从井内向上提的过程中，不计绳子的重力，以下说法正确的是( )．A．只有在桶匀速上升过程中，绳子对桶的拉力才等于桶对绳子的拉力B．桶加速上升的过程中，绳子对桶的拉力大于桶对绳子的拉力C．桶加速上升的过程中，绳子对桶的拉力大于桶的重力D．桶减速向上运动的过程中，绳子对桶的拉力小于桶对绳子的拉力解析绳子对桶的拉力和桶对绳子的拉力是一对作用力与反作用力，总是大小相等，与桶的运动状态无关，A、B、D均错；桶加速上升时，以桶作为研究对象，则桶所受合力向上，即绳子对桶的拉力大于桶的重力，C项正确．答案 C【知识存盘】1．作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是相互的．一个物体对另一个物体施加了力，另一个物体一定同时对这一个物体也施加了力．2．牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上．作用力与反作用力的关系可总结为“三同、三异、三无关”．(1)三同⎩⎪⎨⎪⎧同大小同时产生、变化、消失同性质(2)三异⎩⎪⎨⎪⎧方向不同作用的对象不同作用的效果不同(3)三无关⎩⎪⎨⎪⎧与物体的种类无关与相互作用的两物体的运动状态无关与是否与另外物体相互作用无关对应学生用书P43考点一 对牛顿第一定律的理解1．明确了惯性的概念牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性．2．揭示了力的本质牛顿第一定律对力的本质进行了定义：力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，物体的运动并不需要力来维持．3．揭示了不受力作用时物体的运动状态牛顿第一定律描述的只是一种理想状态，而实际中不受外力作用的物体是不存在的，当物体受外力但所受合力为零时，其运动效果跟不受外力作用时相同，物体都将保持静止或匀速直线运动状态不变．【典例1】 (单选)下列说法中正确的是( )．A．牛顿第一定律是通过理想实验方法得出的，可用实验给以验证B．物体运动状态发生变化，则物体一定受到力的作用C．惯性是一种力，惯性定律与惯性的实质是相同的D．物体的运动不需要力来维持，但物体的运动速度、质量决定着惯性的大小解析牛顿第一定律是物体在理想条件下的运动规律，反映的是物体在不受外力的情况下所遵循的运动规律，而自然界中不受外力的物体是不存在的，故A错；惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，不是力，惯性定律(即牛顿第一定律)反映了物体在一定条件下的运动规律，C错；由牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因，故B对；虽然物体的运动不需要力来维持，但质量是惯性大小的唯一量度，与其运动速度的大小无关，D错．答案 B【变式跟踪1】 (单选)关于惯性的大小，下列说法中正确的是( )．A．高速运动的物体不容易停下来，所以物体运动速度越大，惯性越大B．用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体，则难以推动的物体惯性大C．两个物体只要质量相同，那么惯性大小就一定相同D．在月球上举重比在地球上容易，所以同一个物体在月球上比在地球上惯性小解析惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关，与物体的速度、受力情况和地理位置均无关，C正确．答案 C,借题发挥1．对惯性的理解(1)物体的惯性与物体是否运动无关，与运动状态是否变化无关．(2)物体的惯性与物体是否受力无关，与受力的大小和方向无关．(3)物体的惯性与物体的速度大小无关．(4)惯性大小的唯一量度——质量2．惯性的表现物体不受外力作用或所受合外力为零时，有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质；物体受到外力作用时，表现为运动状态改变的难易程度．考点二对牛顿第三定律的理解图3－1－1【典例2】 (单选)某学校教室里的磁性黑板上通常粘挂一些小磁铁，小磁铁被吸在黑板上可以用于“贴”挂图或试题答案，如图3－1－1所示．关于小磁铁，下列说法中正确的是( )．A．磁铁受到的电磁吸引力大于受到的弹力才能被吸在黑板上B．磁铁与黑板间在水平方向上存在两对作用力与反作用力C．磁铁受到五个力的作用D．磁铁受到的支持力与黑板受到的压力是一对平衡力解析磁铁受到重力、电磁吸引力、黑板的弹力和静摩擦力共四个力的作用，其中重力与静摩擦力、电磁吸引力与弹力分别是一对平衡力，故A、C错；磁铁与黑板间在水平方向上存在着相互作用的电磁吸引力和弹力这样两对作用力与反作用力，故B正确；磁铁受到的支持力和黑板受到的压力是一对作用力与反作用力，而不是一对平衡力，一对平衡力必须是同一个物体受到的两个力，故D错．答案 B【变式跟踪2】 (多选)马拉车运动时，设马对车的作用力为F，车对马的作用力为F′.关于F和F′的说法正确的是( )．A．F和F′是一对作用力和反作用力B．当马与车做加速运动时，F>F′C．当马与车做减速运动时，F<F′D．无论马与车做什么运动，F和F′的大小总是相等的解析答案AD,借题发挥作用力和反作用力与一对平衡力的比较对应学生用书P44疑难突破2 对惯性的再认识方法技巧1．认清惯性需记住“一只”、“二有”、“三区别”2．惯性与力的区别①物理意义不同．惯性是指物体具有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质；力是指物体对物体的作用．惯性是物体本身的属性，始终具有这种性质，它与外界条件无关；力则只有物体与物体发生相互作用时才有，离开了物体就无所谓力．②构成的要素不同．惯性只有大小，没有方向和作用点，而大小也没有具体数值，无单位；力是由大小、方向和作用点三要素构成，它的大小有具体的数值，单位是N. ③惯性是保持物体运动状态不变的性质；力则是改变物体的运动状态．典例1(单选)月球表面上的重力加速度为地球表面的重力加速度的16.对于同一个飞行器，在月球表面上时与在地球表面上时相比较( )．A ．惯性减小为16，重力不变B ．惯性和重力都减小为16C ．惯性不变，重力减小为16D ．惯性和重力都不变 解析 因同一物体的质量与它所在位置及运动状态无关．所以这个飞行器从地球到月球，其惯性大小不变．物体的重力发生变化，这个飞行器在月球表面上的重力为G 月＝mg 月＝m ·16g 地＝16G 地．选C.答案 C典例2 (单选)国际乒联为了增加乒乓球比赛的观赏性，希望降低球飞行速度，于是用质量大的球取代质量小的球．早在2001年11月，马琳在九运会上就夺得冠军，他是大球时代第一个全运会乒乓球男子单打冠军，乒乓球的大球与小球相比( )．A ．球大了，惯性反而小了B ．球大了，静止时惯性更大了C ．球大了，速度大，惯性更大D ．球大了，惯性同样大了解析 惯性是物体的固有属性，且与质量有关，而与速度大小、是否运动、是否受力无关．故选D.答案 D典例3(多选)(2012·课标全国卷，14)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础．早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是( )．A ．物体抵抗运动状态变化的性质是惯性B ．没有力的作用，物体只能处于静止状态C ．行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性D ．运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动解析 物体的惯性指物体本身要保持原来运动状态不变的性质，或者说是物体抵抗运动状态变化的性质，选项A 正确；没有力的作用，物体将保持静止状态或匀速直线运动状态，选项B 错误；行星在圆周轨道上做匀速圆周运动，而惯性是指物体保持静止或匀速直线运动的状态，选项C错误；运动物体如果没有受到力的作用，根据牛顿第一定律可知，物体将继续以同一速度沿同一直线一直匀速运动下去，选项D正确．答案AD对应学生用书P44一、对牛顿第一定律及惯性的理解1．(多选)下列说法中正确的是( )．A．物体在不受外力作用时，保持原有运动状态不变的性质叫惯性，故牛顿运动定律又叫惯性定律B．牛顿第一定律仅适用于宏观物体，只可用于解决物体的低速运动问题C．牛顿第一定律是牛顿第二定律在物体的加速度a＝0条件下的特例D．伽利略根据理想实验推出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去解析牛顿第一定律表明，物体在不受外力作用时，保持原来运动状态不变的性质叫惯性，故牛顿第一定律又叫惯性定律，A错误．牛顿运动定律都是在宏观、低速的情况下得出的结论，在微观、高速的情况下不成立，B正确．牛顿第一定律说明了两点含义，一是所有物体都有惯性，二是物体不受力时的运动状态是静止或匀速直线运动，牛顿第二定律并不能完全包含这两点意义，C错误．伽利略的理想实验是牛顿第一定律的基础，D正确．答案BD2．(多选)一汽车在路面情况相同的公路上沿直线行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑行位移的讨论，正确的是( )．A．车速越大，它的惯性越大B．质量越大，它的惯性越大C．车速越大，刹车后滑行的位移越长D．车速越大，刹车后滑行的位移越长，所以惯性越大解析要理解质量是惯性大小的唯一决定因素，惯性是物体的固有属性，其大小由物体的质量确定，质量越大，惯性越大，所以A错、B正确．滑行位移应由刹车时的速度确定，因为刹车过程中，其加速度是相同的，根据v2－v20＝2ax，所以车速越大，其滑行位移越长，而与其惯性大小无关，所以C正确、D错误．答案BC3．(单选)就一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以解释，其中正确的是( )．A．采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机，这表明可以通过科学进步使小质量的物体获得大惯性B．射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性变小了C．货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性D．摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，通过调控人和车的惯性达到转弯的目的解析采用了大功率的发动机后，可以提高车速，但功率的大小与惯性无关．只要质量不变，惯性就不变，故A错；惯性与运动时间无关，故B错；摘下或加挂车厢，会使列车的质量减小或增大，惯性发生变化，故C对；摩托车转弯时，身体稍微向里倾斜是改变其受力情况，惯性与力无关，故D错．答案 C二、对牛顿第三定律的理解4．(多选)关于牛顿第三定律，下列说法正确的是( )．A．对重力、弹力、摩擦力等都适用B．当相互作用的两个物体相距很远时不适用C．当相互作用的两个物体做加速运动时不适用D．相互作用的两个物体没有直接接触时也适用解析对于牛顿第三定律，适用于重力、弹力、摩擦力等几乎所有的力，而且不管相互作用的两物体的质量如何、运动状态怎样、是否相互接触都适用．例如，地球吸引地球表面上的石块，石块同样以相同大小的力吸引地球，且不管接触不接触，都互相吸引，所以B、C错误，A、D正确．答案AD5．(单选)人在沼泽地行走时容易下陷，下陷时有关力的大小关系下列说法正确的是( )．A．人对沼泽地面的压力大于沼泽地面对人的支持力B．人对沼泽地面的压力等于沼泽地面对人的支持力C．人对沼泽地面的压力小于沼泽地面对人的支持力D．人所受合外力为零解析人对沼泽地面的压力与沼泽地面对人的支持力是一对作用力与反作用力，所以大小相等、方向相反，即B正确，A、C均错．人下陷，则说明沼泽地面对人的支持力小于重力，即人所受合外力竖直向下，所以D错误．答案 B6．(多选)如图3－1－2所示，图3－1－2我国有一种传统的民族体育项目叫做“押加”，实际上相当于两个人拔河，如果甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是( )．A．甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力，所以甲获胜B．当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小C．当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力D．甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜解析物体的运动状态是由其自身的受力情况决定的，只有当物体所受的合外力不为零时，物体的运动状态才会改变，不论物体处于何种状态，物体间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，由于它们作用在不同的物体上，其效果可以不同．甲加速前进的原因是甲受到的地面的摩擦力大于绳子对甲的拉力；乙加速后退的原因是绳子对乙的拉力大于乙受到的地面的摩擦力；但是，根据牛顿第三定律，甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小．B、D正确．答案BD。
第3讲牛顿运动定律的综合应用时间：60分钟1．关于超重和失重的下列说法中，正确的是()．A．超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了B．物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以做自由落体运动的物体不受重力作用C．物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有向下的速度时处于失重状态D．物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化解析物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，超重和失重并非物体的重力发生变化，而是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化，综上所述，A、B、C均错，D正确．答案 D2．2012年9月19日凌晨3时10分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，以“一箭双星”方式，成功将第14和15颗北斗导航卫星发射升空并送入预定轨道．相关图片如图3-3-15所示．则下列说法不正确的是()．图3-3-15A．火箭发射时，喷出的高速气流对火箭的作用力大于火箭对气流的作用力B．发射初期，火箭处于超重状态，但它受到的重力却越来越小C．高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力大小相等D．发射的两颗卫星进入轨道正常运转后，均处于完全失重状态解析由作用力与反作用力大小相等，可知A错误；火箭发射初期，因为火箭向上加速运动，故处于超重状态，随着火箭距地越来越远，所受的重力也越来越小，B正确；由作用力与反作用力的关系可知C正确；卫星进入轨道正常运转后，所受的万有引力充当向心力，此时各卫星均处于完全失重状态，D正确．答案 A3．如图3-3-16所示，在托盘测力计的托盘内固定一个倾角为30°的斜面，现将一个重为4 N的物体放在斜面上，让它自由下滑，那么测力计因4 N物体的存在而增加的读数不可能是()．图3-3-16A．4 N B．2 3 NC．2 N D．3 N解析当斜面光滑时，物体沿斜面下滑时有竖直向下的分加速度a y，处于失重状态，托盘测力计增加的示数为ΔF＝mg－ma y，而a y＝a sin θ，又因mg sin θ＝ma，所以ΔF＝mg－mg sin2θ＝3 N；当斜面粗糙时，物体有可能匀速下滑，此时托盘测力计增加的示数为ΔF＝mg＝4 N，而当物体沿斜面加速下滑时，托盘测力计增加的示数应满足3 N≤ΔF≤4 N，所以选C.答案 C4．某人在地面上最多可举起60 kg的物体，某次，他在沿竖直方向匀变速运动的电梯中却举起了80 kg的物体．关于电梯的加速度和运动情况，下列说法正确的是(g＝10 m/s2)()．A．电梯的加速度大小为2.5 m/s2，方向竖直向下B．电梯的加速度大小为2.5 m/s2，方向可竖直向下也可竖直向上C．电梯一定是加速下降D．电梯可能加速上升也可能减速下降解析人在地面上最多可举起60 kg的物体，则他对物体的最大支持力F N＝m1g＝600 N，人在电梯中举起m2＝80 kg的物体时，物体处于失重状态，受力分析如图，由牛顿第二定律得m2g－F N＝m2a，解得a＝2.5 m/s2，方向竖直向下，A项正确；电梯可能向上做匀减速运动，也可能向下做匀加速运动，D项错误．答案 A5．(2012·北京东城区期末)如图3-3-17所示，质量为m的小物块以初速度v0冲上足够长的固定斜面，斜面倾角为θ，物块与该斜面间的动摩擦因数μ＞tan θ，(规定沿斜面向上为速度v和摩擦力f的正方向)则下图中表示该物块的速度v和所受摩擦力f随时间t变化的图象正确的是()．图3-3-17解析由于μ＞tan θ，即滑动摩擦力μmg cos θ＞mg sin θ.当物块匀减速冲上斜面，到最高点时，下滑力小于最大静摩擦力，因此物块处于静止状态，A对B错；上滑时，摩擦沿斜面向下，C错；到达最高点时，其静摩擦力f＝mg sin θ＜μmg cos θ，D错．答案 A6．物体由静止开始做直线运动，则上下两图对应关系正确的是(图中F表示物体所受的合力，a表示物体的加速度，v表示物体的速度)()．解析由F＝ma可知加速度a与合外力F同向，且大小成正比，故F-t图象与a-t图线变化趋势应一致，故选项A、B均错误；当速度与加速度a同向时，物体做加速运动，加速度a是定值时，物体做匀变速直线运动，故选项C正确，D错误．答案 C7．用一水平力F拉静止在水平面上的物体，在F从0开始逐渐增大的过程中，加速度a随外力F变化的图象如图3-3-18所示，g＝10 m/s2，则不可以计算出()．图3-3-18A．物体与水平面间的最大静摩擦力B．F为14 N时物体的速度C．物体与水平面间的动摩擦因数D．物体的质量解析由aF图象可知，拉力在7 N之前加速度都是0，因此可知最大静摩擦力为7 N，选项A可计算出；再由图象可知，当F＝7 N时，加速度为0.5 m/s2，当F＝14 N时，加速度为4 m/s2，即F1－μmg＝ma1，F2－μmg＝ma2，可求得动摩擦因数及物体的质量，选项C、D可计算出；物体运动为变加速运动，不能算出拉力为14 N时物体的速度，选项B符合题意．答案 B8. 如图3-3-19所示，公共汽车沿水平面向右做匀变速直线运动，小球A用细线悬挂在车顶上，质量为m的一位中学生手握扶杆始终相对于汽车静止站在车厢底板上．学生鞋底与公共汽车间的动摩擦因数为μ.若某时刻观察到细线向右偏离竖直方向θ角，则此刻公共汽车(包括杆)对学生产生的作用力的大小和方向为()．图3-3-19A ．mg ，竖直向上B.mg cos θ，斜向左上方 C ．mg tan θ，水平向右D ．mg 1＋μ2，斜向右上方 解析 对小球受力分析，如图甲所示，有F 合＝m 1g tan θ，由牛顿第二定律，小球(整体)的加速度a ＝g tan θ；设车(包括杆)对人的作用力为F ，且F 与竖直方向的夹角为α，人的受力情况如图乙所示，则有F sin α＝ma ，F cos α＝mg ，所以α＝θ，F ＝mg cos θ，B 选项正确。
【全程复习】2014届高考物理第一轮复习方略 3.1牛顿第一定律牛顿第三定律课时提能演练《全程复习》2014届高考物理全程复习方略（人教版-第一轮）课时提能演练（含详细解析）3.1牛顿第一定律牛顿第三定律(40分钟 100分)一、选择题(本题共8小题，每题9分，至少一个答案正确，选不全得5分，共72分)1.以下几种情况中，不需要对物体施加力的是( )A.物体从静止变为运动B.物体从运动变为静止C.物体的运动方向不断改变D.物体的速度大小和运动方向都不改变2.伽利略的理想实验证明了( )①要使物体运动必须有力的作用，没有力的作用物体将静止②要使物体静止必须有力的作用，没有力的作用物体将运动③要使物体由静止变为运动，必须受不为零的合外力的作用④物体不受力时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态A.①②B.③④C.①③D.②④3.下列说法正确的是( )A.运动越快的汽车越不容易停下来,是因为汽车运动得越快,惯性越大B.同一物体在地球上不同的位置受到的重力是不同的,但它的惯性却不随位置的变化而变化C.一个小球竖直上抛,抛出后能继续上升,是因为小球在运动过程中受到了向上的推力D.物体的惯性大小只与本身的质量有关,质量大的物体惯性大,质量小的物体惯性小4.(2012·赤峰模拟)在向前行驶的客车上，某时刻驾驶员和乘客的身体姿势如图所示，则对客车运动情况的判断正确的是( )A.客车一定做匀加速直线运动B.客车一定做匀速直线运动C.客车可能是突然减速D.客车可能是突然加速5.一个榔头敲在一块玻璃上把玻璃打碎了.对这一现象，下列说法正确的是( )A.榔头敲玻璃的力大于玻璃对榔头的作用力，所以玻璃才碎裂B.榔头受到的力大于玻璃受到的力，只是由于榔头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂C.榔头和玻璃之间的作用力应该是等大的，只是由于榔头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂D.因为不清楚玻璃和榔头的其他受力情况，所以无法判断它们之间的相互作用力的大小6.在水平面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定一盛满水的碗.现突然发现碗中的水洒出，水洒出的情况如图所示，则关于小车在此种情况下的运动叙述正确的是( )A.小车匀速向左运动B.小车可能突然向左加速运动C.小车可能突然向左减速运动D.小车可能突然向右减速运动7.一根轻绳的上端悬挂在天花板上,下端挂一个灯泡,则( )A.灯泡受到的重力和灯泡对绳的拉力是一对平衡力B.灯泡受到的重力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力C.灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力D.绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对平衡力8.2010年10月1日晚在西昌卫星发射中心，“长征”系列火箭第131次发射，成功将“嫦娥二号”卫星送入奔月轨道.下面关于卫星与火箭起飞的情形，叙述正确的是( )A.火箭尾部向下喷气，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上的推力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，由于没有空气，火箭虽然向下喷气，但也无法获得前进的动力D.卫星进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力二、计算题(本大题共2小题，共28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)9.(15分)如图所示，在台秤上放上盛有水的杯子，台秤示数为G′=50 N，另用挂在支架上的弹簧测力计悬挂边长为a=10 cm的正方体金属块，金属块的密度ρ=3×103 kg/m3，当把弹簧测力计下的金属块平稳地浸入水深h=4 cm时(水未溢出)，弹簧测力计和台秤的示数分别为多少？(ρ水=103 kg/m3，g取10 m/s2)10.(2012·成都模拟)(13分)如图所示，一辆卡车后面用轻绳拖着质量为m的物体A，A与地面的摩擦不计.(1)当卡车以11a g2的加速度运动时，绳的拉力为56mg，则A对地面的压力为多大？(2)当卡车的加速度a2=g时，绳的拉力为多大？答案解析1.【解析】选D.物体从静止变为运动，从运动变为静止，表明物体的速度大小变化；物体的运动方向不断改变，表明物体的速度方向变化.力是使物体速度发生变化的原因，所以，物体的速度发生变化，一定受到力的作用.A、B、C错误，D正确.2.【解析】选B.力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，故①②均错，③正确；物体的运动不需要力来维持，在物体不受力时，物体由于惯性保持原来的运动状态不变，故④正确.3.【解析】选B、D.惯性是物体本身的固有属性,其大小只与物体的质量大小有关,与物体的受力及运动情况无关,故B、D正确;速度大的汽车要停下来时,速度变化大,由Δv=at可知需要的时间长,惯性未变,故A错;小球上抛时是由于惯性才继续向上运动,并未受到向上的推力,故C错.4.【解析】选C.由图中可以看出，驾驶员和乘客向前倾，说明驾驶员和乘客相对于车厢有向前运动的速度，所以客车可能突然减速、刹车或由静止状态突然倒车，故选项C正确.5.【解析】选C.这里要明确作用力和反作用力的作用效果的问题，因为相同大小的力作用在不同的物体上效果往往不同，所以不能从效果上去比较作用力与反作用力的大小关系.故选项C正确.6.【解析】选B、D.如果小车正在向左匀速运动，突然加速，则碗中的水由于惯性仍保持原有的速度，就会向右洒出，故B正确；如果小车正向右匀速运动，突然减速，则碗中的水由于惯性仍保持原来的速度，就会向右洒出,故D正确.7.【解析】选C.一对作用力与反作用力的特点是:成对出现在相互作用的物体之间,大小相等、方向相反、作用在同一直线上;分别作用在相互作用的两个物体上;同时存在,同时消失;一定是同一种性质的力.灯泡受到的重力与绳对灯泡的拉力是一对平衡力,灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力与反作用力,A、B错误,C正确;绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对作用力与反作用力,D错误.【变式备选】狗拉着雪橇从静止开始运动，下面说法正确的是( )A.狗对雪橇的拉力和雪橇对狗的拉力是一对作用力与反作用力B.狗对雪橇的拉力先产生，运动后雪橇才对狗产生拉力C.当狗拉着雪橇加速前进时，狗拉雪橇的力大于雪橇拉狗的力D.狗对雪橇的拉力和雪橇对狗的拉力的合力为零【解析】选A.狗对雪橇的拉力和雪橇对狗的拉力是一对作用力与反作用力，作用力与反作用力总是大小相等、同时产生，且与运动状态无关，A正确，B、C错误；作用力与反作用力作用在两个相互作用的物体上，不能分解合成，作用效果不能相互抵消，D错误.8.【解析】选A、D.火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体，火箭向下喷气时，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推力，此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的，因而与是否飞出大气层，是否在空气中飞行无关，因而B、C选项错误，A选项正确；当卫星进入轨道后，卫星与地球之间依然存在着相互吸引力，即地球吸引卫星，卫星也吸引地球，这是一对作用力和反作用力，故D选项正确. 【总结提升】判断作用力和反作用力的方法判断一对作用力和反作用力，主要看两个方面：一是看作用点，作用力和反作用力应作用在两个物体上；二是看产生的原因，作用力和反作用力是由于相互作用而产生的，一定是同种性质的力.9.【解题指南】解答本题时可按以下思路进行:(1)对金属块进行受力分析：重力、弹力、浮力.(2)由平衡条件求得弹簧测力计的示数.(3)根据牛顿第三定律得金属块对水的作用力大小为F浮,故台秤的示数为G F.'+浮【解析】金属块的重力为：G金=ρga3=3×103×10×0.13 N=30 N(4分)金属块所受水的浮力为F浮=ρ水ga2h=103×10×0.12×0.04 N=4 N(4分)弹簧测力计的示数为FT =G金-F浮=26 N(4分)根据牛顿第三定律得金属块对水的作用力大小为F浮,故台秤的示数为FN =G′+F浮=54 N(3分)答案:26 N 54 N10.【解析】(1)卡车和A 的加速度一致，由图知绳的拉力的分力使A 产生了加速度，故有： 51mgcos m g 62α= (2分)解得34cos sin 55α=α=， (2分) 设地面对A 的支持力为F N ，则有N51F mg mg sin mg 63=-α= (3分)由牛顿第三定律得：A 对地面的压力为13mg. (1分)(2)设地面对A 弹力为零时，物体的临界加速度为a 0，则03a g cot g 4=α= (2分)故当a 2=g>a 0时，物体已飘起，此时物体所受合力为mg ，则由三角形知识可知，拉力2F == (3分) 答案：(1) 13mg mg。
第3讲专题牛顿运动定律的综合应用对应学生用书P50一、动力学中的临界问题1．动力学中的临界极值问题在应用牛顿运动定律解决动力学问题中，当物体运动的加速度不同时，物体有可能处于不同的状态，特别是题目中出现“最大”、“最小”、“刚好”等词语时，往往会有临界值出现．2．发生临界问题的条件(1)接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离，临界条件是：弹力F N＝0.(2)相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到最大值．(3)绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限的，绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是：F T＝0.(4)加速度最大与速度最大的临界条件：当物体在受到变化的外力作用下运动时，其加速度和速度都会不断变化，当所受合外力最大时，具有最大加速度；合外力最小时，具有最小加速度．当出现速度有最大值或最小值的临界条件时，物体处于临界状态，所对应的速度便会出现最大值或最小值．【即学即练】1．如图3－3－1所示，图3－3－1在倾角为θ＝30°的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B，它们的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态．现开始用一沿斜面方向的力F拉物块A使之向上做匀加速运动，当物块B刚要离开C时F的大小恰为2mg.求从F开始作用到物块B刚要离开C的时间．解析令x1表示未加F时弹簧的压缩量，由胡克定律和牛顿第二定律可知：mg sin 30°＝kx1，令x2表示B刚要离开C时弹簧的伸长量，a表示此时A的加速度，由胡克定律和牛顿第二定律可知kx2＝mg sin 30°，F－mg sin 30°－kx2＝ma，将F＝2mg和θ＝30°代入以上各式，又由x1＋x2＝12at2，解得t＝2mk.答案2m k二、动力学中的图象问题在牛顿运动定律中有这样一类问题：题目告诉的已知条件是物体在一过程中所受的某个力随时间的变化图线，要求分析物体的运动情况；或者已知物体在一过程中速度、加速度随时间的变化图线，要求分析物体的受力情况，我们把这两种问题称为牛顿运动定律中的图象问题．这类问题的实质仍然是力与运动的关系问题，求解这类问题的关键是理解图象的物理意义，理解图象的轴、点、线、截、斜、面六大功能．【即学即练】图3－3－22．(单选)(2013·苏北摸底调研)如图3－3－2所示，是空中轨道列车(简称空轨)悬挂式单轨交通系统，无人驾驶空轨行程由计算机自动控制．在某次研究制动效果的试验中，计算机观测到制动力逐渐增大，下列各图中能反映其速度v随时间t变化关系的是( )．答案 D对应学生用书P51题型一 动力学中的图象问题【典例1】 (单选)(2012·江苏卷，4)将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比．下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a 与时间t 关系的图象，可能正确的是( )．解析 皮球上升过程中受重力和空气阻力作用，由于空气阻力大小与速度成正比，速度v 减小，空气阻力f ＝kv 也减小，根据牛顿第二定律mg ＋f ＝ma ，知a ＝kvm＋g ，可知，a随v 的减小而减小，且v 变化得越来越慢，所以a 随时间t 减小且变化率减小，选项C 正确． 答案 C【变式跟踪1】 一个物块置于粗糙的水平地面上，受到的水平拉力F 随时间t 变化的关系如图3－3－3(a)所示，速度v 随时间t 变化的关系如图(b)所示．取g ＝10 m/s 2，求：(a) (b)图3－3－3(1)1 s 末物块所受摩擦力的大小F f1； (2)物块在前6 s 内的位移大小x ； (3)物块与水平地面间的动摩擦因数μ.解析 (1)从题图(a)中可以读出，当t ＝1 s 时，F f1＝F 1＝4 N(2)由题图(b)知物块在前6 s 内的位移大小x ＝（2＋4）×42m ＝12 m (3)从题图(b)中可以看出，在t ＝2 s 至t ＝4 s 的过程中，物块做匀加速运动，加速度大小为a ＝Δv Δt ＝42m/s 2＝2 m/s 2由牛顿第二定律得F 2－μmg ＝maF 3＝F f3＝μmg所以m ＝F 2－F 3a ＝12－82kg ＝2 kg μ＝F 3mg ＝82×10＝0.4答案 (1)4 N (2)12 m (3)0.4,阅卷老师叮咛1．牛顿第二定律与图象的综合问题是高考的重点和热点动力学中常见的有a －F 、a －1m、F －t 、v －t 、x －t 图象等，抓住图象的斜率、截距、面积、交点、拐点等信息，结合牛顿第二定律和运动学公式分析解决问题． 2．分析图象问题时常见的误区(1)没有看清纵、横坐标所表示的物理量及单位． (2)不注意坐标原点是否从零开始．(3)不清楚图线的点、斜率、面积等的物理意义． (4)忽视对物体的受力情况和运动情况的分析．借题发挥求解图象问题的思路题型二 动力学中的临界问题 【典例2】 (2012·重庆卷，25)图3－3－4某校举行托乒乓球跑步比赛，赛道为水平直道，比赛距离为s .比赛时，某同学将球置于球拍中心，以大小为a 的加速度从静止开始做匀加速直线运动，当速度达到v 0时，再以v 0做匀速直线运动跑至终点．整个过程中球一直保持在球拍中心不动．比赛中，该同学在匀速直线运动阶段保持球拍的倾角为θ0，如图3－3－4所示．设球在运动中受到的空气阻力大小与其速度大小成正比，方向与运动方向相反，不计球与球拍之间的摩擦，球的质量为m ，重力加速度为g .(1)求空气阻力大小与球速大小的比例系数k ；(2)求在加速跑阶段球拍倾角θ随速度v 变化的关系式；(3)整个匀速跑阶段，若该同学速度仍为v 0，而球拍的倾角比θ0大了β并保持不变，不计球在球拍上的移动引起的空气阻力变化，为保证到达终点前球不从球拍上距离中心为r 的下边沿掉落，求β应满足的条件． 规范解答 (1)在匀速运动阶段，有mg tan θ0＝kv 0 得k ＝mg tan θ0v 0. (2)加速阶段，设球拍对球的支持力为N ′，有N ′sin θ－kv ＝ma ，N ′cos θ＝mg ，得tan θ＝a g ＋v v 0tan θ0.(3)以速度v 0匀速运动时，设空气阻力与重力的合力为F ，有F ＝mgcos θ0，球拍倾角为θ0＋β时，空气阻力与重力的合力不变，设球沿球拍面下滑的加速度大小为a ′，有F sin β＝ma ′，设匀速跑阶段所用时间为t ，有t ＝s v 0－v 02a ，球不从球拍上掉落的条件12a ′t 2≤r ，得sin β≤2r cos θg ⎝ ⎛⎭⎪⎫s v 0－v 02a 2.答案 见解析 【变式跟踪2】图3－3－5(单选)如图3－3－5所示，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μmg ，现用水平拉力F 拉B ，使A 、B 以同一加速度运动，则拉力F 的最大值为( )．A ．μmgB ．2μmgC ．3μmgD ．4μmg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μmg由牛顿第二定律知a A ＝μmgm＝μg对于A 、B 整体，加速度a ＝a A ＝μg 由牛顿第二定律得F ＝3ma ＝3μmg .答案 C , 以题说法临界问题的解法一般有三种1．极限法：在题目中如出现“最大”“最小”“刚好”等词语时，一般隐含着临界问题，处理这类问题时，应把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，达到尽快求解的目的．2．假设法：临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可能时，或变化过程中可能出现临界条件，也可能不出现临界条件时，往往用假设法解决问题．3．数学方法：将物理过程转化为数学公式，根据数学表达式解出临界条件．特别提醒临界问题一般都具有一定的隐蔽性，审题时应尽量还原物理情境，利用变化的观点分析物体的运动规律，利用极限法确定临界点，抓住临界状态的特征，找到正确的解题方向．对应学生用书P53物理建模3 滑块—滑板模型模型特点涉及两个物体，并且物体间存在相对滑动．两种位移关系滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和滑板同向运动，位移之差等于板长；反向运动时，位移之和等于板长．阅卷教师提醒易失分点1．不清楚滑块、滑板的受力情况，求不出各自的加速度．2．画不好运动草图，找不出位移、速度、时间等物理量间的关系．3．不清楚每一个过程的末速度是下一个过程的初速度．4．不清楚物体间发生相对滑动的条件．建模指导审清题目巧解题典例如图3－3－6所示，图3－3－6薄板A 长L ＝5 m ，其质量M ＝5 kg ，放在水平桌面上，板右端与桌边相齐．在A 上距右端s ＝3 m 处放一物体B (可看成质点)，其质量m ＝2 kg.已知A 、B 间动摩擦因数μ1＝0.1，A 与桌面间和B 与桌面间的动摩擦因数均为μ2＝0.2，原来系统静止．现在在板的右端施加一大小一定的水平力F 持续作用在A 上直到将A 从B 下抽出才撤去，且使B 最后停于桌的右边缘．求： (1)B 运动的时间． (2)力F 的大小．解析 (1)对于B ，在未离开A 时，其加速度为：a B 1＝μ1mg m＝1 m/s 2设经过时间t 1后B 离开A ，离开A 后B 的加速度为：a B 2＝－μ2mg m＝－2 m/s 2设物体B 离开A 时的速度为v B ，有v B ＝a B 1t 1和12a B 1t 21＋v 2B －2a B 2＝s ，代入数据解得t 1＝2 s ，t 2＝v B－a B 2＝1 s ，所以B 运动的时间是：t ＝t 1＋t 2＝3 s. (2)设A 的加速度为a A ，则根据相对运动的位移关系得12a A t 21－12a B 1t 21＝L －s解得：a A ＝2 m/s 2，由牛顿第二定律得F －μ1mg －μ2(m ＋M )g ＝Ma A ，代入数据得：F ＝26 N.答案 (1)3 s (2)26 N 【应用】 如图3－3－7所示，图3－3－7一质量为m B ＝2 kg 的木板B 静止在光滑的水平面上，其右端上表面紧靠一固定斜面轨道的底端(斜面底端与木板B 右端的上表面之间有一段小圆弧平滑连接)，轨道与水平面的夹角θ＝37°.一质量也为m A ＝2 kg 的物块A 由斜面轨道上距轨道底端x 0＝8 m 处静止释放，物块A 刚好没有从木板B 的左端滑出．已知物块A 与斜面轨道间的动摩擦因数为μ1＝0.25，与木板B 上表面间的动摩擦因数为μ2＝0.2，sin θ＝0.6，cos θ＝0.8，g 取10 m/s 2，物块A 可看做质点．请问：(1)物块A 刚滑上木板B 时的速度为多大？(2)物块A 从刚滑上木板B 到相对木板B 静止共经历了多长时间？木板B 有多长？ 解析 (1)物块A 从斜面滑下的加速度为a 1，则m A g sin θ－μ1m A g cos θ＝m A a 1， 解得a 1＝4 m/s 2物块A 滑到木板B 上的速度为v 1＝2a 1x 0＝2×4×8 m/s ＝8 m/s.(2)物块A 在木板B 上滑动时，它们在水平方向上的受力大小相等，质量也相等，故它们的加速度大小相等，数值为a 2＝μ2m A g m A＝μ2g ＝2 m/s 2，设木板B 的长度为L ，二者最终的共同速度为v 2，在达到最大速度时，木板B 滑行的距离为x ，利用位移关系得v 1t 2－12a 2t 22－12a 2t 22＝L .对物块A 有v 2＝v 1－a 2t 2，v 22－v 21＝－2a 2(x＋L )．对木板B 有v 22＝2a 2x ，联立解得相对滑行的时间和木板B 的长度分别为：t 2＝2 s ，L ＝8 m.答案 (1)8 m/s (2)2 s 8 m对应学生用书P54一、动力学中的图象问题1．(多选)如图3－3－8甲所示，质量为m 的木块放在动摩擦因数为μ的水平面上静止不动．现对木块施加水平推力F 的作用，F 随时间t 的变化规律如图乙所示，则图丙反。
