如图所示,质量为M的木板放在倾斜角为θ的光滑斜面上,一个质量为m的人站在木板上,若人相对于木板静止,木板的加速度为多大?人对木板的摩擦力多大?
图3-4-14
【解析】:先以M、m为一整体,受力分析如图所示,取沿
斜面向下为正方向,由牛顿第二定律得:
(M+m)gsinθ=(M+m)a
a=gsinθ
以人为研究对象,设木板对人的摩擦力为f人,方向沿斜面向下,受力分析如图所示.
由牛顿第二定律得:
mgsinθ+f人=ma且a=gsinθ.
可得f人=0,由牛顿第三定律得:人对木板的摩擦力也为零.
.蛙泳(如图甲)时双脚向后蹬水,水受到向后的作用力,则人体受到向前的反作用力,这就是人体获得的推进力,但是在自由泳(如图乙)时,下肢上下打水,为什么却能获得向前的推进力呢?
图3-4-13
【解析】:自由泳时,人的双腿总是交替上下打水,在此过程中,双脚与水的作用力是倾斜的,如图所示,某时刻右脚向下打水,左脚向上打水,则受F1、F2的作用,将F1、F2沿水平和竖直方向分解,得F′1和F′2,则F′1+F′2就是人体获得的向前的推进力.
一质量为m的人站在电梯中,电梯加速上升,加速度大小为g,g为重力加速度.人对电梯底部的压力大小为( )
A.mg B.2mg
C.mg D.mg
【解析】:选D.以人为研究对象,人受重力mg、电梯的支持力N,如图所示.
由牛顿第二定律得:N-mg=ma,把a=g代入得N=mg.由于人对电梯底部的压力N′与N是作用力与反作用力,由牛顿第三定律得N′=N=mg,所以D正确.
利用牛顿第三定律,有人设计了一种交通工具,在平板车上装了一个电风扇,风扇运转时吹出的风全部打到竖直固定在小车中间的风帆上,靠风帆受力而向前运动,如图3-4-12所示.对于这种设计,下列分析中正确的是( )
图3-4-12
A.根据牛顿第二定律,这种设计能使小车运行
B.根据牛顿第三定律,这种设计能使小车运行
C.这种设计不能使小车运行,因为它违反了牛顿第二定律
D.这种设计不能使小车运行,因为它违反了牛顿第三定律
【解析】:选D.风扇吹出的风吹到风帆上时,根据牛顿第三定律,风会给风扇一个反作用力,因此对于整个装置而言,作用力和反作用力是内力,小车不会运行,故选D.
如图所示,一个箱子放在水平地面上,箱内有一固定的竖直杆,在杆上套着一个环.箱和杆质量是M,环的质量为m,已知环沿着杆加速下滑,环与杆的摩擦力大小为f,则此时箱对地面的压力为( )
图3-4-11
A.Mg B.(M+m)g
C.(M+m)g-f D.Mg+f
【解析】:选D.取木箱为研究对象,它受向下的重力Mg、环给它向下的摩擦力f和地面的支持力N三个力的作用而平衡,N=Mg+f.由牛顿第三定律知,箱对地面压力N′=N=Mg+f.
弹簧测力计下悬挂一个重为G=10 N金属块,使金属块部分浸在台秤上的水杯中(水不会溢出),如图3-4-10所示,若弹簧测力计的示数变为6 N,则台秤的示数( )
图3-4-10
A.保持不变
B.增加10 N
C.增加6 N
D.增加4 N
【解析】:选D.金属块浸入水中后,水对金属块产生浮力F,由弹簧测力计的示数知,浮力的大小为F=G-T=(10-6)N=4 N.根据牛顿第三定律,金属块对水也施加一个反作用力F′,其大小F′=F=4 N,通过水和杯的传递,对台秤产生附加压力,所以,台秤的示数增加4 N.
如图所示,用质量不计的轻细绳l1和l2将A、B两重物悬挂起来,下列说法正确的是( )
图3-4-9
A.l1对A的拉力和l2对A的拉力是一对平衡力
B.l2对A的拉力和l2对B的拉力是一对作用力与反作用力
C.l1对A的拉力和A对l1的拉力是一对平衡力
D.l2对B的拉力和B对l2的拉力是一对作用力和反作用力
【解析】:选D.重物A在l1的拉力、l2的拉力和自身重力三个力作用下处于平衡状态,故A错.A、B之间是通过l2发生作用的,没有直接作用,B错.l1对A的拉力和A对l1的拉力是一对作用力和反作用力,不是平衡力,故C错,l2对B的拉力和B对l2的拉力是B和l2之间相互作用而产生的,因而是一对作用力与反作用力,D正确.
“用传感器探究作用力与反作用力的关系”的实验中,两个力传感器同时连接到计算机上,把两个挂钩连接在一起,向相反方向拉动,观察显示器屏幕上出现的结果如图3-4-8所示,观察分析两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线,可以得到以下哪些实验结论( )
图3-4-8
A.作用力与反作用力大小始终相等
B.作用力与反作用力方向相反
C.作用力与反作用力作用在同一物体上
D.牛顿第三定律不仅适用于静止的物体也适用于运动的物体
【解析】:选AB.从图像可知,两力的曲线以时间轴为对称轴,总是大小相等、方向相反的,故A、B正确,C错误.D项结论正确,但不能从实验现象得出,故正确选项为A、B.
物体静止于水平桌面上,则( )
A.桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力,这两个力是一对平衡力
B.物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力
C.物体对桌面的压力就是物体的重力,这两个力是同一种性质的力
D.物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡力
【解析】:选A.物体受到重力和支持力处于平衡状态,因此支持力和重力是一对平衡力,A对,B错.重力和支持力是性质不同的两种力,C错.物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是作用力与反作用力,不是平衡力,D错.
下面说法中正确的是( )
A.以卵击石,鸡蛋“粉身碎骨”,但石头却“安然无恙”是因为鸡蛋对石头的力小于石头对鸡蛋的力
B.马拉车前进,马对车的的拉力等于车对马的拉力的大小
C.物体间的作用力在先的是作用力,其后的是反作用力
D.人压弹簧时“人弱它就强”说明人与弹簧间的相互作用力不是等大的
【解析】:选B.相互作用的两个力总是大小相等的,故B对,A、D错误,两力总是同时产生,同时消失,C错,故选B.