第二次牛顿杯物理竞赛试题
一、选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。在给出的四个备选项中，只有一个选项符合题目要求。）
1．下列仪器中能够直接测量力的工具是（ ）
A．弹簧测力计 B．托盘天平
C．游标卡尺 D．量筒或量杯
2．如图所示的几种现象中，力所产生的作用效果与其它三个不一样的是（ ）
A．手拉开弓 B．运动员罚点球
C．小明压弯跳板 D．熊猫拉弯竹子
3．小华用矿泉水瓶做验证实验：他用水平力轻轻推动底部时，瓶子沿桌面平稳移动；当用水平力轻推瓶盖时，瓶子翻了。他验证的是力的作用效果与（ ）
A．力的大小有关 B．力的方向有关
C．力的作用点有关 D．物体的运动状态
4．小明和弟弟掰手腕，小明获胜。小明对弟弟的力记为F1，弟弟对小明的力记为F2，则（ ）
A．F1>F2 B．F1=F2
C．F1
A．手对弹簧的拉力
B．弹簧对手的拉力
C．墙对弹簧的拉力
D．墙对手的拉力
6．下列物体所受的重力约为3N的是（ ）
A．一支自来水笔 B．一只大象 C．一张课桌 D．一本物理课本
7．下列行为属于防止惯性造成危害的是（ ）
A．跳远助跑 B．套紧锤头
C．系安全带 D．投掷铅球
8．如图所示中，F1和F2是物体所受的方向相反的两个力，下列情况下两个力能平衡的是（ ）
A． B．
C． D．
9．如图所示，同一木块在同一粗糙水平面上，先后以不同的速度被匀速拉动．甲图中速度为v1，乙图中速度为v2，丙图中木块上叠放一重物，共同速度为v3，且v1
C．F甲=F乙
A．在冰雪路面撒煤渣 B．轮滑鞋下装有滑轮
C．冰壶底面打磨得很光滑 D．给车轴加润滑油
二、多选题（本大题共3题，每小题4分，共12分。在每小题列出的四个备选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错得0分。）
11．在下列事例中，受非平衡力作用的物体是
A．人造地球卫星绕地球匀速行驶
B．减速进站的火车
C．腾空而起正在加速上升的火箭
D．在马路上匀速直线行驶的汽车
12．如图所示，甲、乙叠放在一起且静止在水平地面上，下列说法错误的是（ ）
A．甲受到的重力与乙对甲的支持力是一对平衡力
B．甲对乙的压力与乙对甲的支持力是一对相互作用力
C．乙受到的重力与地面对乙的支持力是一对相互作用力
D．乙受到的重力与地面对乙的支持力是一对平衡力
13．如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图乙所示。下列正确的是（ ）
A．0~2s，物体没有被推动，是因为推力小于摩擦力
B．t=3s时，物体所受摩擦力是3N
C．2~4s内物体所受摩擦力逐渐增大
D．t=1s时，物体所受摩擦力是1N
三、填空题（每空2分，共24分。）
14．如图所示，弹簧测力计的测量范围是 N，弹簧测力计的示数是 N。
15．如图所示是物理教材中的插图，坐在船中的人用手推另一只船时，自己坐的船同时后退，说明物体间力的作用是 。人松手后，两船由于 还会继续运动。
16．如图是建筑工人在使用铅垂线作业，铅垂线利用了重力的方向总是 的物理知识；建筑工人所受重力的施力物体是 ；不倒翁被推倒后会自动立起来，是由于它的 较低。
17．如图乙所示，用手握住重8N装满水的瓶子并保持水平静止，手对瓶子的压力为10N，此时瓶子受到的摩擦力为 N，方向 （选填“竖直向上”或“竖直向下”）。现将瓶子里的水倒掉一部分，手用同样10N的力握住瓶子，瓶子保持水平静止，则瓶子受到的摩擦力 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
四、作图题（共4分。）
18．如图所示，燕子归巢时沿图示虚线方向匀速滑翔，请画出燕子的受力分析示意图。
19．如图所示，一物体以某一速度冲上表面粗糙的固定斜面，请在O点作出它所受摩擦力f的示意图。
五、实验探究题（每空2分，共36分。）
20．在探究“阻力对物体运动的影响”实验中，在水平木板上先后铺上粗糙程度不同的毛巾和棉布；让小车从斜面顶端由静止滑下，如图所示，观察和比较小车在毛巾表面，棉布表面和木板表面滑行的距离。
（1）实验中每次均让小车从斜面顶端由静止滑下的目的是：使小车每次在水平面上开始滑行时速度大小 （选填“相等”或“不相等”）；这种实验方法叫做 法（选填“控制变量”或“转换”）。
（2）实验中是通过改变 来改变小车所受阻力大小的。
（3）实验中发现：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，在木板上滑行的距离最远，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越 （选填“快”或“慢”）。
（4）推理：本实验中，如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零，它将做 。
21．如图所示，是小兰利用木块、滑轮和钩码等器材“探究二力平衡的条件”实验。
（1）为了减小摩擦对实验的影响，小兰先后设计了如图甲、乙、丙、丁所示的四个实验方案，请你判断出她改进的先后顺序是： ，其中在如图乙所示的方案中，当木块静止时所受的拉力 相等（选填“可能”或“一定”）；
（2）如图丁所示是她最终确认的实验方案，若卡片的重力对实验造成了影响，主要影响的是二力平衡条件中力的 （选填“大小”或“方向”）；
（3）实验中通过调整钩码个数来改变拉力的 ，松手后观察 （选填“释放瞬间”或“最终”）小卡片能否平衡；
（4）为了探究只有作用在同一直线的两个力才能平衡，小兰将卡片转过一个角度，松手后卡片 平衡，小洋也对同一问题进行了探究，但他在左右支架上配两个滑轮时没有安装在相同的高度（如图戊所示），你认为能否用小洋的装置进行实验 （两空均选填“能”或“不能”）。
22．小刚发现汽车在柏油马路上容易停下来，而在冰雪路面上不容易停下来。
（1）由此小刚猜想：滑动摩擦力的大小可能与 有关。于是小刚利用长木板、毛巾、装有沙子的纸盒A、长方体物块B，以及弹簧测力计做了如图（1）所示的实验；
（2）实验时用弹簧测力计水平拉动木块，使其做 运动，根据 的知识，得出滑动摩擦力与拉力大小相等：
（3）小刚通过比较 两图的弹簧测力计示数，可以验证他的猜想。
（4）小刚还发现，汽车速度越快，越不容易停下来。他想探究“滑动摩擦力大小与物体运动速度的关系”。由此，他改进探究实验的装置，如图（2）A所示，电动传送带做匀速运动，当木块相对地面静止时，弹簧测力计的示数如图（2）B所示；（忽略滑轮的摩擦）
①木块相对地面静止时，木块受到的摩擦力大小为 N；
②小刚改变传送带速度，根据实验数据绘制的速度与时间（v﹣t）和拉力与时间（F﹣t）的关系图像，如图（2）图C、D所示，分析图像可知，滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小 ；（选填“有关“或“无关”）。
六、综合应用题（8分。解答时要求在答题卡相应的答题区域内写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤。只写出最后答案，未写出主要演算过程的，不得分。）
23．今年寒假小明一家回老家过年，爸爸驾驶总质量为1500kg的轿车途中经过六景郁江特大桥，如图所示。小明想估算大桥的长度，根据所学知识，先让爸爸保持90km/h的速度匀速直线行驶通过大桥，并用手表得出过桥所用时间是40s（不计轿车车长），求：
（1）六景郁江特大桥的长度是多少？
（2）轿车在桥上匀速直线行驶时，所受阻力为车重的0.1倍，则轿车牵引力为多少？
试卷第2页，共7页
1．A
【详解】A．弹簧测力计是用来测量力的仪器，故A符合题意；
B．托盘天平是实验室中用来测量质量的工具，故B不符合题意；
C．游标卡尺是测量长度的精密仪器，故C不符合题意；
D．量筒或量杯是用来测量体积的，故D不符合题意。
故选A。
2．B
【详解】A．运动员对弓弦的拉力，使弓发生了形变；
B．运动员罚点球时，把足球踢出，足球由静止变为运动，改变了足球的运动状态；
C．小明对跳板的压力，使跳板发生了形变；
D．熊猫拉弯竹子，是力改变了竹子的形状；
由此可知，B中力的作用效果与其它三个力所产生的作用效果不同，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
3．C
【详解】用水平力推动底部时，瓶子沿桌面平稳地移动；当用水平力轻推瓶盖时，瓶子翻了；两种情况下，推力的作用点不同，力的作用效果不同，这表明力的作用效果与力的作用点有关，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
4．B
【详解】小明和弟弟掰手腕，他们之间的相互作用是一对作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，同时产生，同时消失。故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
5．B
【详解】“弹簧形变产生的力”指的是弹簧由于受到手的拉力，发生弹性形变从而产生的力，施力物体是弹簧，该力与手给弹簧的拉力是相互作用力，故受力物体是手。故B正确，ACD错误。
故选B。
6．D
【详解】由G=mg可知，所以物体的质量为
A．一支自来水笔的质量在15g左右，A不符合题意；
B．一头大象的质量在3t=3000kg左右，B不符合题意；
C．一张课桌的质量在10kg左右，C不符合题意；
D．一本物理课本的质量在300g=0.3kg左右，D符合题意。
故选D。
7．C
【详解】A．跳远助跑可使人具有较快的速度，人起跳后由于惯性会保持原来的运动状态继续向前运动，跳的更远，利用了人的惯性，故A不符合题意；
B．将锤柄在地面上撞击时，锤柄停止运动，锤头由于惯性仍保持原来的运动状态，锤头就紧套在锤柄上，利用了锤头的惯性，故B不符合题意；
C．汽车驾驶员和乘客系安全带，是为了防止汽车紧急刹车时由于惯性带来的危害，故C符合题意；
D．运动员投掷铅球时，使铅球具有较快的速度，铅球由于惯性会保持原来的运动状态继续向前运动，利用了铅球的惯性，故D不符合题意。
故选C。
8．B
【详解】A．图中两个力作用在不同的物体上，不是一对平衡力，故A不符合题意；
B．图中两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上，是一对平衡力，故B符合题意；
C．图中两个力的大小不相等，不是一对平衡力，故C不符合题意；
D．图中两个力不在一条直线上，不是一对平衡力，故D不符合题意。
故选B。
9．C
【详解】滑动摩擦力与接触面的粗糙程度和压力大小有关，与速度大小无关．由于甲乙丙三图中，接触面的粗糙程度相同，甲乙对水平面的压力相同，丙稍大，故摩擦力f甲=f乙
【详解】A．在冰雪路面撒煤渣，是当压力不变时，是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的，故A符合题意；
B．轮滑鞋下装有滑轮，是通过将滑动摩擦变为滚动摩擦的方法来减小摩擦的，故B不符合题意；
C．冰壶表面打磨的很光滑，是当压力不变时，通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力的，故C不符合题意；
D．车轴加润滑油，是当压力不变时，通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力的，故D不符合题意。
故选A。
11．ABC
【分析】解答本题应掌握：当物体处于变速运动状态时，物体处于非平衡状态，受到非平衡力的作用．
【详解】根据牛顿第一定律，物体受平衡力作用时，保持静止状态或匀速直线运动状态．
A. 人造地球卫星绕地球匀速行驶，运动方向在不断变化，人造卫星受非平衡力作用，故A符合题意；
B. 减速进站的火车，速度在发生变化，受非平衡力作用，故B符合题意；
C. 腾空而起正在加速上升的火箭，速度在发生变化，受非平衡力作用，故C符合题意；
D. 在马路上匀速直线行驶的汽车，受平衡力作用，故D不符合题意．
故选ABC．
12．CD
【详解】A．乙对甲的支持力和甲受到的重力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上，是一对平衡力，故A正确，不符合题意；
B．甲对乙的压力与乙对甲的支持力，作用在两个物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上，是一对相互作用力，故B正确，不符合题意；
C．乙受到的重力与地面对乙的支持作用在同一物体上，不是一对相互作用力，故C错误，符合题意；
D．乙受到的重力与地面对乙的支持力大小不相等，不是一对平衡力，故D错误，符合题意。
故选CD。
13．D
【详解】AD．0~2s，物体没有被推动，是因为推力和摩擦力是一对平衡力，推力等于摩擦力；t=1s时，推力为1N，所以，物体所受摩擦力是1N，故A错误，D正确；
BC．4~6s内，物体做匀速直线运动，受到的摩擦力和推力是一对平衡力，大小相等，此过程中推力为2N，所以摩擦力也为2N；2~4s内物体对水平地面的压力及接触面的粗糙程度不变，所以，物体所受摩擦力大小不变，仍为2N，t=3s时，物体所受摩擦力也是2N，故BC错误。
故选D。
14． 0~5 3.6
【详解】[1][2]由图示弹簧测力计可知，其测量范围是0~5N，其分度值是0.2N，示数为3.6N。
15． 相互的 惯性
【详解】[1]坐在船中的人用手推另一只船时，同时自己坐的船受到了另一只船对它施加的力的作用，所以自己坐的船会向后退，表明力的作用是相互的。
[2]人松手后，两船由于具有惯性，因此会继续沿原来的方向运动。
16． 竖直向下 地球 重心
【详解】[1]重力的方向总是竖直向下的，在任何情况下，物体所受的重力都垂直于地面，且指向地球的中心。铅垂线就是利用了重力的方向总是竖直向下制成的。
[2]由于物体在地球上受到重力作用，因此施力物体必然是地球。因此建筑工人所受重力的施力物体是地球。
[3]重心越低物体越稳定，因此不倒翁被推倒后会自动立起来，是由于它的重心较低。
17． 8 竖直向上 变小
【详解】[1][2]用手握住重8N装满水的瓶子并保持水平静止，手对瓶子的压力为10N，此时瓶子受到的摩擦力与重力是平衡力，大小相等，为8N，重力方向竖直向下，摩擦力方向竖直向上。
[3]现将瓶子里的水倒掉一部分，瓶子的重力变小，手用同样10N的力握住瓶子，瓶子保持水平静止，瓶子受到的摩擦力仍与重力是平衡力，大小相等，则摩擦力变小。
18．
【详解】燕子正沿直线朝斜向下方向匀速滑翔，处于平衡状态，则燕子的重力G和空气对它的作用力F是一对平衡力，所以
因为重力方向始终竖直向下，故空气对它的作用力竖直向上，二力的作用点在燕子的重心，如图所示
19．
【详解】因为物体与斜面的相对运动方向沿斜面向上，故其所受摩擦力的方向与之相反，为沿斜面向下，力的作用点画在物体的重心，如图所示：
20． 相等 控制变量 水平面的粗糙程度 慢 匀速直线运动
【详解】（1）[1][2]每次都从斜面上不同位置滑下来，位置越高，小车到达水平面的速度越大，故应控制小车每一次从同一位置静止滑下，从而使小车到水平面时初速度相同，这是运用了控制的变量法的思想。
（2）[3]该实验中，给水平桌面铺上粗糙程度不同的物体，由毛巾表面到棉布表面再到木板表面，接触面的粗糙程度减小，小车受到的阻力的大小不同，这是通过改变接触面的粗糙程度改变阻力。
（3）[4]由题意知，表面越光滑，阻力就越小，小车运动的距离就越远，这说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。
（4）[5]假如小车受到的阻力为零，小车的速度就不会减小，小车将以原来的速度一直运动下去，故小车将做匀速直线运动。
21． 乙、甲、丙、丁 可能 方向 大小 释放瞬间 不能 能
【详解】（1）[1]由图知，甲图中小车与桌面是滚动摩擦，乙图中木块与桌面间是滑动摩擦，C图只有滑轮间的摩擦；丁图中卡片比小车更轻，滑轮处的摩擦力更小，乙图的滑动摩擦力最大，丁图中的滚动摩擦力最小，为了减小摩擦力对实验的影响，实验改进的先后顺序为：乙甲丙丁。
[2]图乙中，木块在向左和向右的拉力作用下处于静止状态，若木块有向左的运动趋势，木块会受到桌面向右的摩擦力f；若木块有向右的运动趋势，木块会受到桌面向左的摩擦力f，两种情况下木块在水平方向上受到三个力处于平衡状态，此时木块受到的拉力不相等；若木块受到拉力的作用没有运动的趋势，则木块受到向左和向右的拉力相等。则木块静止时所受的拉力可能相等。
（2）[3]若卡片的重力对实验造成了影响，由于卡片的重力作用，将两端的细线向下拉，将会导致向左的拉力和向右的拉力不在一条直线上，如图丙，两个力的方向不能相反。
（3）（4）[4][5][6]钩码个数越多，对物体的拉力越大，实验中通过调整钩码个数来改变拉力的大小；当小卡片平衡时，将小卡片转过一个角度，两个拉力不在同一条直线上，松手后释放瞬间不能平衡。
[7]如图戊，由于卡片质量很小，忽略卡片的重力，卡片左右两端的拉力满足大小相等、方向相反、作用同一直线、作用在同一物体上，所以能平衡，因此可以用小洋的装置进行实验。
22． 接触面的粗糙程度 匀速直线 二力平衡 甲乙 4 无关
【详解】（1）[1]柏油马路与冰雪路面的粗糙程度不同，所以可以猜想滑动摩擦力的大小可能与有接触面的粗糙程度有关。
（2）[2][3]实验中应用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动，由二力平衡知识可知，此时受到的滑动摩擦力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力，大小相等。
（3）[4]探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度关系，需要控制压力大小相同，仅改变接触面的粗糙程度，图甲乙符合要求。
（4）①[5]木块相对地面静止时，木块在水平方向上受到弹簧测力计的拉力、水平向左的摩擦力作用，这两个力是一对平衡力，大小相等，由图B可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，指针所在位置的示数为4N，所以此时木块受到的摩擦力大小为4N。
②[6]根据图像可知，在速度不同时，拉力大小不变，由二力平衡知识可知，滑动摩擦力大小不变，所以滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小无关。
23．（1）1000m；（2）1.5×103N
【详解】解：（1）轿车在大桥上运动的速度
v=90km/h=25m/s
六景郁江特大桥的长度
s=vt=25m/s×40s=1000m
（2）轿车的重力
G=mg=1500kg×10N/kg=1.5×104N
由题意可知，轿车受到的阻力
f=0.1G=0.1×1.5×104N=1.5×103N
由于轿车做匀速直线运动，水平方向二力平衡，所以牵引力大小等于阻力大小
F牵=f=1.5×103N
答：（1）六景郁江特大桥的长度是1000m；
（2）轿车的牵引力为1.5×103N。
答案第6页，共7页
答案第7页，共7页
