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A
D
C
C
A
飞出去
在水平方向保持静止


改变
惯性
【分析】
首先,我们需要先确定汽车原来的运动状态和速度,再依据牛顿第一定律判断撤去外力后的运动情况。具体思考步骤:第一步,利用速度公式计算汽车的行驶速度,将“每分钟行驶600m”换算为国际单位制下的速度;第二步,回忆牛顿第一定律的内容——一切物体在不受外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态,汽车原本是匀速直线运动,所以撤去所有外力后会保持原有运动状态不变,进而选出正确选项。
【解析】
1. 计算汽车原来的行驶速度:
已知汽车在$t=60s$内行驶的路程$s=600m$,根据速度公式$v=\frac{s}{t}$,可得:
$v=\frac{600m}{60s}=10m/s$,即汽车原来以$10m/s$的速度做匀速直线运动。
2. 根据牛顿第一定律分析运动状态:
当汽车水平方向受到的一切外力同时撤去时,根据牛顿第一定律,汽车将保持原来的匀速直线运动状态,即继续以$10m/s$的速度匀速直线行驶。因此选项A符合题意,B、C、D错误。
【答案】
A
【知识点】
1. 牛顿第一定律
2. 速度的计算
【点评】
本题结合基础速度计算与牛顿第一定律的应用,重点考查对牛顿第一定律核心内涵的理解,关键是明确物体不受外力时会保持原有运动状态。题目难度较低,旨在帮助学生巩固力学基本规律,需注意先准确计算初始速度,再结合定律判断结果。
【难度系数】
0.8
【分析】
要判断物体是否受力平衡,首先需明确受力平衡的核心特征:物体的运动状态保持不变,即处于静止状态或匀速直线运动状态(此时物体所受合力为零)。接下来逐一分析各选项:
1. 明确运动状态改变的两种情况:速度大小改变、运动方向改变,只要出现其中一种,物体运动状态就改变,受力不平衡;若运动状态不变,则受力平衡。
2. 对每个选项判断:A选项过山车运动方向不断变化,B选项火车速度大小减小,C选项火箭速度大小增大,这三个选项的物体运动状态均改变,受力不平衡;D选项汽车匀速直线行驶,运动状态不变,受力平衡。
【解析】
根据受力平衡的条件:物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,所受合力为零,即受力平衡。
A. 正在圆轨道上转圈的过山车:运动方向持续变化,运动状态改变,受力不平衡;
B. 减速进站的火车:速度大小逐渐减小,运动状态改变,受力不平衡;
C. 腾空加速上升的火箭:速度大小逐渐增大,运动状态改变,受力不平衡;
D. 在马路上匀速直线行驶的汽车:速度大小和方向均保持不变,运动状态不变,受力平衡。
因此,受力平衡的是D选项。
【答案】
D
【知识点】
受力平衡的条件;运动状态的判断
【点评】
本题主要考查受力平衡的判断,重点在于理解“受力平衡的物体运动状态不变”这一关键,需要学生能准确识别物体运动状态是否改变(速度大小或方向变化均属于运动状态改变)。题目注重对基础概念的应用,是力学入门的典型考查题。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先,运动员和降落伞匀速下降,处于平衡状态,根据二力平衡条件,此时空气阻力与人和伞的总重力是一对平衡力,大小相等。因此我们需要先计算出人和伞的总质量,再利用重力公式$G=mg$求出总重力,即可得到空气阻力的大小。
【解析】
1. 计算人和伞的总质量:
$ m_{总} = m_{人} + m_{伞} = 65\ \mathrm{kg} + 5\ \mathrm{kg} = 70\ \mathrm{kg} $
2. 计算总重力:
根据重力公式$ G = mg $,代入数据($ g=10\ \mathrm{N/kg} $)可得:
$ G_{总} = m_{总}g = 70\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 700\ \mathrm{N} $
3. 分析受力平衡:
由于人和伞匀速下降,处于平衡状态,空气阻力$ f $与总重力$ G_{总} $是一对平衡力,大小相等,即$ f = G_{总} = 700\ \mathrm{N} $。
【答案】
C
【知识点】
二力平衡条件;重力的计算
【点评】
本题考查二力平衡条件的应用与重力的计算,解题关键是明确匀速直线运动的物体处于平衡状态,受力平衡,阻力与总重力大小相等,属于基础题型,注重对基础知识的考查。
【难度系数】
0.8
【分析】
要解决本题,需结合惯性、二力平衡条件、平衡状态的判断等核心知识点,逐一分析每个选项:
1. 分析A选项:物体保持运动状态不变的原因是惯性,而非不受力。踢出去的足球仍受重力和空气阻力,继续飞行是因为具有惯性,因此A错误。
2. 分析B选项:二力平衡的关键条件是“作用在同一物体上”,书的重力与书对桌面的压力受力物体不同,不满足二力平衡条件,故B错误。
3. 分析C选项:平衡状态要求物体运动状态不变(静止或匀速直线运动),绕地球飞行的飞船运动方向持续变化,运动状态改变,属于非平衡状态,故C正确。
4. 分析D选项:匀速运动的物体受力平衡,拉力与阻力是平衡力,大小相等,因此D错误。
【解析】
A. 踢出去的足球能继续飞行是因为足球具有惯性,飞行过程中受重力和空气阻力作用,并非不受力,A错误;
B. 二力平衡需满足“同体、等大、反向、共线”,书的重力受力物体是书,书对桌面的压力受力物体是桌面,两力作用在不同物体上,不满足二力平衡条件,B错误;
C. 平衡状态为静止或匀速直线运动状态(运动状态不变),绕地球飞行的飞船运动方向不断改变,运动状态变化,处于非平衡状态,C正确;
D. 列车匀速运动时处于平衡状态,火车头拉车厢的力与车厢所受阻力是平衡力,大小相等,D错误。
【答案】
C
【知识点】
惯性、二力平衡条件、平衡状态判断
【点评】
本题考查力学基础概念的辨析,重点在于准确理解惯性的本质、二力平衡的条件及平衡状态的判断标准,需注意易混淆点(如二力平衡的“同体”要求),属于基础题型,旨在检测学生对核心概念的掌握程度。
【难度系数】
0.7
【分析】
要解决这道题,需先明确毽子在上升和下落过程中的受力情况,再根据同一直线上二力的合成规律计算合力,最后比较合力大小:
1. 首先确定重力的方向始终竖直向下,空气阻力的方向与物体运动方向相反;
2. 上升过程:毽子向上运动,空气阻力向下,此时重力和阻力方向相同,合力为二力之和;
3. 下落过程:毽子向下运动,空气阻力向上,此时重力和阻力方向相反,合力为二力之差;
4. 对比两个合力的表达式,即可得出大小关系。
【解析】
1. 分析上升过程的合力:
毽子竖直上升时,受到竖直向下的重力$ G $和竖直向下的空气阻力$ f $(阻力与运动方向相反),由于二力方向相同,根据同一直线上二力合成规律,合力$ F_1 = G + f $。
2. 分析下落过程的合力:
毽子竖直下落时,受到竖直向下的重力$ G $和竖直向上的空气阻力$ f $(阻力与运动方向相反),由于二力方向相反,合力$ F_2 = G - f $。
3. 比较合力大小:
因为$ G + f > G - f $,所以$ F_1 > F_2 $,对应选项A。
【答案】
A
【知识点】
同一直线二力合成、受力分析
【点评】
本题考查同一直线上二力的合成,核心是准确判断不同运动状态下空气阻力的方向,结合重力方向不变的特点分析合力大小,侧重对受力分析能力和合力计算规律的考查,属于基础力学题。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先思考惯性的基本概念:惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,一切物体都具有惯性,力是改变物体运动状态的原因。
对于(1),用塑料尺打击底部棋子时,底部棋子受到力的作用,运动状态改变,会飞出去;而上面的棋子由于惯性,要保持原来的静止状态,所以会落在原处。
对于(2),要明确惯性的正确表述:惯性是物体的固有属性,不能说“克服惯性”“受到惯性作用”,也不能说物体“没有惯性”,据此找出每个选项的错误之处。
对于(3),结合力和惯性的知识,明确被击中棋子的运动状态改变是因为受力,其他棋子保持静止是因为具有惯性。
【解析】
(1) 用薄塑料尺贴着桌面迅速打击底部的棋子,被击中的棋子受到力的作用,运动状态发生改变,会飞出去;其他棋子由于具有惯性,要保持原来的静止状态,所以会落在原处(或保持静止后下落)。
(2) 对各选项错误处标注如下:
A. 最下面的棋子受到外力作用,克服惯性,飞出去了
B. 上面的棋子没有惯性,所以静止不动
C. 上面的棋子受到惯性作用,所以仍落在原处
(3) 这堆棋子原来都处于静止状态,被击中的棋子由于受到塑料尺的力的作用,改变了静止状态,飞了出去;而其他棋子在水平方向没有受到塑料尺的力的作用,由于具有惯性,将保持原来的静止状态。
【答案】
(1) 飞出去;落在原处(或保持静止后下落)
(2) A. 最下面的棋子受到外力作用,克服惯性,飞出去了;B. 上面的棋子没有惯性,所以静止不动;C. 上面的棋子受到惯性作用,所以仍落在原处
(3) 力;改变;具有惯性
【知识点】
惯性;力与运动的关系
【点评】
本题通过趣味实验考查惯性的相关知识,重点纠正对惯性的错误表述,帮助学生明确惯性是物体的固有属性,不能将惯性当作力,同时理解力是改变物体运动状态的原因。
【难度系数】
0.6
【分析】
1. 对于第(1)问:通过对比图中不同表面(毛巾、棉布、木板)的粗糙程度和小车运动的距离,毛巾最粗糙,小车运动距离最短;木板最光滑,小车运动距离最长,由此可推断表面光滑程度与阻力大小、运动距离的关系。
2. 对于第(2)问:小车从斜面同一高度由静止滑下,根据重力势能与动能的转化,同一高度的小车重力势能相同,滑到水平面时转化的动能相同,结合小车质量不变,可知到达水平面时的速度相同,这是控制变量法的应用,目的是控制单一变量。
3. 对于第(3)问:根据实验中“阻力越小,小车运动越远”的趋势,进行理想化推理,当阻力为零时,小车不受力的作用,将保持原来的运动状态不变。
4. 对于第(4)问:现实中不存在不受力的物体,无法直接通过实验验证牛顿第一定律,所以该定律是在实验事实的基础上,通过科学的推理得出的。
【解析】
(1) 由实验现象可知,表面越光滑,小车受到的阻力越小,运动时受到的阻碍作用越弱,所以它运动得越远。
(2) 让小车从斜面同一高度由静止开始滑下,小车的重力势能转化为动能,同一高度的小车重力势能相同,到达水平面时的动能相同,又因为小车质量不变,所以到达水平面时的速度相同,此操作的目的是使小车到达水平面时的速度相同。
(3) 根据实验结论进行推理:如果小车受到的阻力为零,小车将不受力的作用,根据牛顿第一定律,它将永远做匀速直线运动。
(4) 由于现实中无法找到不受力的物体,牛顿第一定律不能通过直接实验验证,它是在实验的基础上,通过科学的推理而得出的。
【答案】
(1) 小
(2) 速度
(3) 匀速直线运动
(4) 实验;推理
【知识点】
阻力对运动的影响;控制变量法;牛顿第一定律
【点评】
本题是探究阻力对物体运动影响的经典实验,考查了实验现象分析、控制变量法的应用以及科学推理法的理解,是理解牛顿第一定律的基础实验,帮助学生建立力与运动的正确认知。
【难度系数】
0.8