11.如图所示,水平放置的小瓶内装有水,其中有气泡,当瓶子从静止状态突然向右加速运动时,小气泡在瓶内将向何方运动?当瓶子从向右匀速运动状态突然停止时,小气泡在瓶内又将如何运动?
[答案] 见解析
[解析] 在许多学生的答卷中这样写道:当瓶子从静止状态突然向右运动时,小气泡在瓶内由于惯性将向左运动;当瓶子从向右匀速运动状态突然停止时,小气泡在瓶内由于惯性将向右运动.
而正确答案刚好与之相反.因为当瓶子从静止状态突然向右加速运动时,瓶中的水由于惯性要保持原有的静止状态,相对瓶来说是向左运动,气泡也有惯性,但相比水来说质量很小,惯性小可忽略不计,所以气泡相对水向右移动.同理,当瓶子从向右匀速运动状态突然停止时,小气泡在瓶内将向左运动.
另外,该题也用转换研究对象的方法予以定量解决.设想有一块水,其体积、形状和气泡相同,当玻璃管向右加速运动时,这块水就和周围的水一起向右加速运动,相对于玻璃管不会有相对运动,这块水所受的外力F由周围的水对它产生,设这块水的体积为V,水的密度为ρ水,玻璃管的加速度为a,则F=m水a=ρ水Va.现在将这块水换成气泡,显然,在其他条件不变的情况下,周围水对气泡的作用力仍为F,气泡将在该力作用下做加速运动.则a气=F/m气=ρ水Va/ρ气V,∵ρ水>ρ气,∴a气>a,即气泡相对于玻璃管向右运动.
10.有一仪器中电路如图所示,其中M是质量较大的金属块,将仪器固定在一辆汽车上,汽车启动时和急刹车时,发现其中一盏灯亮了,试分析是哪一盏灯亮了.
[答案] 汽车启动时绿灯亮,急刹车时红灯亮
[解析] 汽车启动时,金属块M由于惯性,相对汽车向后运动,绿灯所在的支路被接通,所以绿灯亮;
汽车急刹车时,由于惯性,金属块M相对汽车向前运动,红灯所在的支路被接通,所以红灯亮.
9.蛙泳时,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,在自由泳时,下肢是上下打水,为什么却获得向前的推进力呢?
[答案] 见解析
[解析] 如图表示人体作自由泳时,下肢在某一时刻的动作:右脚向下打水,左脚向上打水.由图可见,由于双脚与水的作用面是倾斜的,故双脚所受的作用力P和Q是斜向前的(水所受的作用力是斜向后的).P的分力为P1和P2,而Q的分力为Q1和Q2,P1和Q1都是向前的分力,也就是下肢获得的推进力.同样道理,鱼类在水中左右摆尾,却获得向前的推力,也是由于向前的分力所致.
8.如图所示为杂技“顶竿”表演,一人站在地上,肩上扛一质量为M的竖直竹竿,当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时,竿对“底人”的压力大小为 ( )
A.(M+m)g
B.(M+m)g-ma
C.(M+m)g+ma
D.(M-m)g
[答案] B
[解析] 对竿上的人分析:受重力mg,摩擦力Ff,有
mg-Ff=ma
竿对人有摩擦力,人对竿也有反作用力--摩擦力,且大小相等,方向相反,对竿分析:受重力Mg,摩擦力Ff,方向向下,支持力FN, Mg+Ff=FN,又因为竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力是一对作用力与反作用力,由牛顿第三定律,得到FN=(M+m)g-ma.
7.在谷物的收割和脱粒过程中,小石子、草屑等杂物很容易和谷物混在一起,另外谷粒中也有瘪粒.为了将它们分离,湖北农村的农民常用一种叫“风谷”的农具即扬场机分选,如图所示它的分选原理是 ( )
A.小石子质量最大,空气阻力最小,飞得最远
B.空气阻力对质量不同的物体影响不同
C.瘪谷粒和草屑质量最小,在空气阻力作用下,反向加速度最大,飞得最远
D.空气阻力使它们的速度变化不同
[答案] D
[解析] 由题意知,小石子、实谷粒和瘪谷粒及草屑在离开“风谷机”时具有相等的初速度,空气阻力可视为相差不大,但小石子和实谷粒的质量较大,而质量是惯性的唯一量度,则在飞行过程中,小石子的速度变化最小,飞得最远,瘪谷粒和草屑速度变化最大,飞得最近.
6.(2009·安徽)为了节省能量,某商场安装了智能化的电动扶梯.无人乘行时,扶梯运转得很慢;有人站上扶梯时,它会先慢慢加速,再匀速运转.一顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程,如图所示.那么下列说法中正确的是 ( )
A.顾客始终受到三个力的作用
B.顾客始终处于超重状态
C.顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方,再竖直向下
D.顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方,再竖直向下
[答案] C
[解析] 本题主要考查受力分析与牛顿运动定律,加速时由于加速度沿斜向上方向,所以人应受重力,支持力和摩擦力三个力作用,匀速时加速度为零,人只受重力和支持力二个力作用,且二力平衡,故A、B错.加速时,由于扶梯对人的作用力为支持力和水平向前的摩擦力的合力,所以此时顾客对扶梯的作用力方向指向左下方,匀速时竖直向下,C正确,D错,正确答案C.
5.如图所示,将两弹簧测力计a、b连结在一起,当用力缓慢拉a弹簧测力计时,发现不管拉力F多大(未超出量程),a、b两弹簧测力计的示数总是相等,这个实验说明
( )
A.这是两只完全相同的弹簧测力计
B.弹力的大小与弹簧的形变量成正比
C.作用力与反作用力大小相等、方向相反
D.力是改变物体运动状态的原因
[答案] C
[解析] 两个弹簧测力计的示数对应两弹簧测力计钩上的拉力,不管拉力F多大,a、b两弹簧测力计的示数总相等,正好说明作用力与反作用力大小相等,方向相反,故C正确.
4.一天,下着倾盆大雨.某人乘坐列车时发现,车厢的双层玻璃窗内积了水.列车进站过程中,他发现水面的形状如图中的 ( )
[答案] C
[解析] 列车进站时刹车,速度减小,而水由于惯性仍要保持原来较大的速度,所以水向前涌,液面形状和选项C一致.
3.在都灵冬奥会上,张丹和张昊(如图)一起以完美表演赢得了双人滑比赛的银牌.在滑冰表演刚开始时他们静止不动,随着优美的音乐响起在相互猛推一下之后他们分别向相反方向运动.假定两人与冰面间的动摩擦因数相同.已知张丹在冰上滑行的距离比张昊远,这是由于 ( )
A.在推的过程中,张丹推张昊的力小于张昊推张丹的力
B.在推的过程中,张丹推张昊的时间小于张昊推张丹的时间
C.在刚分开时,张丹的初速度大小大于张昊的初速度大小
D.在刚分开时,张丹的加速度大小小于张昊的加速度大小
[答案] C
[解析] 根据牛顿第三定律,在推的过程中,作用力和反作用力是等大、反向、共线的,它们总是同时产生、同时消失、同时变化的,所以推力相等,作用时间相同.由于冰刀和冰面的动摩擦因数相同,根据牛顿第二定律求得两人的加速度相同(均为μg),由运动学公式v2=2as可知,加速度相同,张丹在冰上滑行的距离比张昊远,说明在刚分开时,张丹的初速度大于张昊的初速度,故选C.
2.(2009·山师附中模拟)下列说法中错误的是 ( )
A.放在水平桌面上静止的物体,其重力与物体对桌面的压力大小相等,是一对平衡力
B.人向前走是因为地面对人脚的作用力大于脚对地面的作用力
C.鸡蛋掉在地上破了,而地面未损坏,说明地面对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对地面的作用力
D.跳高运动员从地面上跳起,是由于地面给运动员的支持力大于运动员所受的重力
[答案] ABC
[解析] 放在桌面上静止的物体,其重力和对桌面的压力大小相等,但他们分别作用在物体和桌面上,不是一对平衡力,A错误;人脚对地面的作用力,地面与鸡蛋间的作用力均为作用力反作用力,由牛顿第三定律知,它们的大小均相等,B、C错误;运动员从地面上跳起时,有向上的加速度,因此,地面给运动员的支持力一定大于运动员的重力,D正确.
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