2024年5月28日发(作者：梁骊茹)
高三物理牛顿第三定律试题答案及解析
1. -根轻质弹簧竖直悬挂在天花板上，下端悬挂一小球，小球和弹簧的受力如右图所示，下列说法
正确的是（ ）
A．F
1
的施力者是弹簧
C．F
3
的施力者是地球
B．F
2
的反作用力是F
1
D．F
2
的反作用力是F
3
【答案】D
【解析】由图知，F
1
的施力者是弹地球，故A错误；F
2
的反作用力是F
3
，故B错误；D正确；F
3
的施力者是小球，故C错误。
【考点】本题考查力、牛顿第三定律
2. （20分）
根据玻尔理论，电子绕氢原子核运动可以看作是仅在库仑引力作用下的匀速圆周运动，已知电子
的电荷量为e，质量为m，电子在第1轨道运动的半径为r
1
，静电力常量为k。
（1）电子绕氢原子核做圆周运动时，可等效为环形电流，试计算电子绕氢原子核在第1轨道上
做圆周运动的周期及形成的等效电流的大小；
（2）氢原子在不同的能量状态，对应着电子在不同的轨道上绕核做匀速圆周运动，电子做圆周
运动的轨道半径满足r
n
=n
2
r
1
，其中n为量子数，即轨道序号，r
n
为电子处于第n轨道时的轨道半
径。电子在第n轨道运动时氢原子的能量E
n
为电子动能与“电子-原子核”这个系统电势能的总和。
理论证明，系统的电势能E
p
和电子绕氢原子核做圆周运动的半径r存在关系：E
p
=-k（以无穷
远为电势能零点）。请根据以上条件完成下面的问题。
①试证明电子在第n轨道运动时氢原子的能量E
n
和电子在第1轨道运动时氢原子的能量E
1
满足
关系式
②假设氢原子甲核外做圆周运动的电子从第2轨道跃迁到第1轨道的过程中所释放的能量，恰好
被量子数n=4的氢原子乙吸收并使其电离，即其核外在第4轨道做圆周运动的电子脱离氢原子核
的作用范围。不考虑电离前后原子核的动能改变，试求氢原子乙电离后电子的动能。
【答案】（1）（2）①证明见解析；②E
k
=。
【解析】（1）设电子绕氢原子核在第1轨道上做圆周运动的周期为T
1
，形成的等效电流大小为
I
1
，根据牛顿第二定律有
则有
又因为
有
（2分）
（1分）
（2分）
（1分）
（2）①设电子在第1轨道上运动的速度大小为v
1
，根据牛顿第二定律有
（1分）
电子在第1轨道运动的动能 （1分）
电子在第1轨道运动时氢原子的能量 E
1
= -k
同理，电子在第n轨道运动时氢原子的能量 E
n
=-k
又因为 r
n
=n
2
r
1
则有 E
n
=-k=-k
="-" k （2分）
=-k （2分）
命题得证。 （1分）
② 由①可知，电子在第1轨道运动时氢原子的能量 E
1
=-k
电子在第2轨道运动时氢原子的能量 E
2
==-k （1分）
（2分）
（1分）
电子从第2轨道跃迁到第1轨道所释放的能量 ΔE=
电子在第4轨道运动时氢原子的能量 E
4
==-k
设氢原子电离后电子具有的动能为E
k
，根据能量守恒有
E
k
= E
4
+ΔE （2分）
解得E
k
=-k+= （1分）
说明:以上各题用其他方法解答正确均可得分。
【考点】圆周运动的规律，牛顿第二定律，能量守恒定律等。
3. 用牛顿第三定律判断下列说法正确的是（ ）
A．轮船的螺旋桨旋转时，向后推水，水同时给螺旋桨一个反作用力，推动轮船前进
B．发射火箭时，燃料点燃后喷出的气体给空气一个作用力，推动火箭前进
C．马拉车前进，只有马对车的拉力大于车对马的拉力时，车才能前进
D．一个作用力和它的反作用力的合力为零
【答案】A
【解析】根据牛顿第三定律，力的作用是相互的，轮船的螺旋桨旋转时，向后推水，水同时给螺
旋桨一个反作用力，推动轮船前进，A正确；同理，发射火箭时，燃料点燃后喷出的气体给空气
一个作用力，空气对火箭一个反作用，推动火箭前进，B错误；根据牛顿第三定律，作用力与反
作用力大小相等，马拉车前进，马对车的拉力等于车对马的拉力，C错误；一个作用力和它的反
作用力分别作用在两个不同的物体上，不能求合力，D错误。
【考点】本题考查了牛顿第三定律。
4. 如图所示，A、B两物块始终静止在水平地面上，有一轻质弹簧一端连接在竖直墙上P点，另
一端与A相连接，下列说法正确的是（ ）
A.如果B对A无摩擦力，则地面对B也无摩擦力
B.如果B对A有向左的摩擦力，则地面对B也有向左的摩擦力
C.P点缓慢下移过程中，B对A的支持力一定减小
D. P点缓慢下移过程中，地面对B的摩擦力一定增大
【答案】AB
【解析】如果B对A无摩擦力，根据作用力和反作用力的关系，则A对B也无摩擦力，由力的
平衡条件，可知地面对B也无摩擦力；如果B对A有向左的摩擦力，根据作用力和反作用力的关
系，则A对B也有向右摩擦力，再力的平衡条件，地面对B有向左的摩擦力；由于弹簧是处于拉
伸状态还是压缩状态未知，因此，P点缓慢下移过程中，B对A的支持力和地面对B的摩擦力的
变化无法判断，所以正确选项为A、B。
【考点】本题考查了牛顿第三定律的应用。
5. 以下说法中正确的是 （ ）
A．人走路时，只有地对脚的作用力大于脚蹬地的作用力，人才能前进
B．以卵击石，石头无恙而鸡蛋碎了，是因为鸡蛋对石头的作用力小于石头对鸡蛋的作用力
C．运动员从地上跳起，是由于地面给运动员的作用力大于运动员给地面的作用力
D．甲、乙两队拔河，甲队胜，并不能说甲对绳的拉力大于乙对绳的拉力
【答案】D
【解析】A选项中，地对脚的力和脚蹬地的力是一对相互作用力，其大小相等，方向相反，所以
A选项错误；B选项中，鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力是相互作用力，大小相等，但鸡蛋壳
的抗撞击力较差，所以鸡蛋碎了，所以B选项错误；运动员能够从地面跳起是因为地面给运动员
的力大于运动员自身的重力，所以C选项错误；甲乙两队拔河比赛，甲对乙的力和乙对甲的力是
相互作用力，大小相等，但甲队胜是因为甲队受到地面的摩擦力大于乙队受到地面的摩擦力。所
以D选项正确。
【考点】本题考查对作用力与相互作用力的关系的理解。
6. 下列说法正确的是（）
A．拔河比赛时，胜方拉对方的力大于输方拉对方的力
B．马能拉车前进是因为马对车的拉力大于车对马的拉力
C．太阳对地球的引力与地球对太阳的引力大小一定相等
D．用锤钉钉子，锤对钉的打击力与钉对锤的作用力是一对平衡力
【答案】C
【解析】，拔河比赛中，胜方拉对方的力等于输方拉对方的力，胜方拉力大于所受摩擦力，故A
错误;马能拉车前进时因为马拉车的力大于车所受阻力，马对车的拉力和车对马的拉力是一对相互
作用力，大小相等，B错误；太阳对地球的引力与地球对太阳的引力大小一定相同，C正确; 用锤
子钉钉子，锤子对钉子的作用力与钉子对锤子的作用力，属于相互作用的力，其大小一定相等，
D错误；
【考点】本题主要考察相互作用力和平衡力的区别，
点评：相互作用力作用于两个物体上，平衡力作用于同样一个物体上，
7. 如右图所示，是利用传感器记录的两个物体间的作用力和反作用力的变化图线，根据图线可以
得出的结论是（ ）
A．作用力大时，反作用力小
B．作用力和反作用力的方向总是相反的
C．作用力和反作用力是作用在同一个物体上的
D．相互作用的两个物体一定都处于静止状态
【答案】B
【解析】作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上的，A、C错，B
对．牛顿第三定律反映的规律与运动状态无关，D错，故选B
【考点】考查作用力与反作用力
点评：难度较小，作用力与反作用力总是大小相等方向相反，作用在两个物体上
8. 下列叙述中正确的是( )
A．作用力与反作用力一定是作用在一个物体上
B．作用力与反作用力总是同时产生,同时消失
C．作用力与反作用力有时可以是平衡力
D．作用力与反作用力方向一定是相同的
【答案】B
【解析】作用力与反作用力一定是作用在两个物体上，A错；同理C错；作用力和反作用力方向
一定相反，D错；
9. 牛顿三大运动定律构成了物理学和工程学的基础,它的推出、地球引力的发现和微积分的创立
使得牛顿成为过去一千多年中最杰出的科学巨人之一.下列说法中正确的是( )
A．牛顿第一定律揭示了力是维持物体运动状态的原因
B．牛顿第二定律适用于宏观、低速的物体
C．两物体之间的作用力和反作用力是一对平衡力
D．为纪念牛顿，人们把“力”规定为基本物理量，其单位 “牛顿”是基本单位
【答案】B
【解析】牛顿第一定律揭示了力不是维持物体运动状态的原因,A错; 平衡力是作用在一个物体上
的,作用力和反作用力作用在两个物体上,C错;牛顿不是基本单位,D错;
10. 如图所示，用细绳把小球悬挂起来，当小球静止时，下列说法中正确的是（ ）
A．小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对作用力和反作用力
B．小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对作用力和反作用力
C．小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对平衡力
D．小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对平衡力
【答案】C
【解析】小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对平衡力，Ａ错；小球受到的重力和小球对细
绳的拉力涉及到4个物体，既不是相互作用力又不是平衡力，BD错；
11. (10分)如图14所示，轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定，杆的B点通过水平细绳AB使
杆与竖直墙壁保持30°的夹角．若在B点悬挂一个定滑轮(不计重力)，某人用它匀速地提起重
物．已知重物的质量m＝30 kg，人的质量M＝50 kg，g取10 m/s
2
.试求：
(1)此时地面对人的支持力的大小；
(2)轻杆BC和绳AB所受力的大小．
【答案】(1)200 N (2)400 N 200 N
【解析】(1)因匀速提起重物，则F
T
＝mg.且绳对人的拉力为mg，所以地面对人的支持力
为：F
N
＝Mg－mg＝(50－30)×10 N＝200 N，方向竖直向上．
2024年5月28日发(作者：梁骊茹)
高三物理牛顿第三定律试题答案及解析
1. -根轻质弹簧竖直悬挂在天花板上，下端悬挂一小球，小球和弹簧的受力如右图所示，下列说法
正确的是（ ）
A．F
1
的施力者是弹簧
C．F
3
的施力者是地球
B．F
2
的反作用力是F
1
D．F
2
的反作用力是F
3
【答案】D
【解析】由图知，F
1
的施力者是弹地球，故A错误；F
2
的反作用力是F
3
，故B错误；D正确；F
3
的施力者是小球，故C错误。
【考点】本题考查力、牛顿第三定律
2. （20分）
根据玻尔理论，电子绕氢原子核运动可以看作是仅在库仑引力作用下的匀速圆周运动，已知电子
的电荷量为e，质量为m，电子在第1轨道运动的半径为r
1
，静电力常量为k。
（1）电子绕氢原子核做圆周运动时，可等效为环形电流，试计算电子绕氢原子核在第1轨道上
做圆周运动的周期及形成的等效电流的大小；
（2）氢原子在不同的能量状态，对应着电子在不同的轨道上绕核做匀速圆周运动，电子做圆周
运动的轨道半径满足r
n
=n
2
r
1
，其中n为量子数，即轨道序号，r
n
为电子处于第n轨道时的轨道半
径。电子在第n轨道运动时氢原子的能量E
n
为电子动能与“电子-原子核”这个系统电势能的总和。
理论证明，系统的电势能E
p
和电子绕氢原子核做圆周运动的半径r存在关系：E
p
=-k（以无穷
远为电势能零点）。请根据以上条件完成下面的问题。
①试证明电子在第n轨道运动时氢原子的能量E
n
和电子在第1轨道运动时氢原子的能量E
1
满足
关系式
②假设氢原子甲核外做圆周运动的电子从第2轨道跃迁到第1轨道的过程中所释放的能量，恰好
被量子数n=4的氢原子乙吸收并使其电离，即其核外在第4轨道做圆周运动的电子脱离氢原子核
的作用范围。不考虑电离前后原子核的动能改变，试求氢原子乙电离后电子的动能。
【答案】（1）（2）①证明见解析；②E
k
=。
【解析】（1）设电子绕氢原子核在第1轨道上做圆周运动的周期为T
1
，形成的等效电流大小为
I
1
，根据牛顿第二定律有
则有
又因为
有
（2分）
（1分）
（2分）
（1分）
（2）①设电子在第1轨道上运动的速度大小为v
1
，根据牛顿第二定律有
（1分）
电子在第1轨道运动的动能 （1分）
电子在第1轨道运动时氢原子的能量 E
1
= -k
同理，电子在第n轨道运动时氢原子的能量 E
n
=-k
又因为 r
n
=n
2
r
1
则有 E
n
=-k=-k
="-" k （2分）
=-k （2分）
命题得证。 （1分）
② 由①可知，电子在第1轨道运动时氢原子的能量 E
1
=-k
电子在第2轨道运动时氢原子的能量 E
2
==-k （1分）
（2分）
（1分）
电子从第2轨道跃迁到第1轨道所释放的能量 ΔE=
电子在第4轨道运动时氢原子的能量 E
4
==-k
设氢原子电离后电子具有的动能为E
k
，根据能量守恒有
E
k
= E
4
+ΔE （2分）
解得E
k
=-k+= （1分）
说明:以上各题用其他方法解答正确均可得分。
【考点】圆周运动的规律，牛顿第二定律，能量守恒定律等。
3. 用牛顿第三定律判断下列说法正确的是（ ）
A．轮船的螺旋桨旋转时，向后推水，水同时给螺旋桨一个反作用力，推动轮船前进
B．发射火箭时，燃料点燃后喷出的气体给空气一个作用力，推动火箭前进
C．马拉车前进，只有马对车的拉力大于车对马的拉力时，车才能前进
D．一个作用力和它的反作用力的合力为零
【答案】A
【解析】根据牛顿第三定律，力的作用是相互的，轮船的螺旋桨旋转时，向后推水，水同时给螺
旋桨一个反作用力，推动轮船前进，A正确；同理，发射火箭时，燃料点燃后喷出的气体给空气
一个作用力，空气对火箭一个反作用，推动火箭前进，B错误；根据牛顿第三定律，作用力与反
作用力大小相等，马拉车前进，马对车的拉力等于车对马的拉力，C错误；一个作用力和它的反
作用力分别作用在两个不同的物体上，不能求合力，D错误。
【考点】本题考查了牛顿第三定律。
4. 如图所示，A、B两物块始终静止在水平地面上，有一轻质弹簧一端连接在竖直墙上P点，另
一端与A相连接，下列说法正确的是（ ）
A.如果B对A无摩擦力，则地面对B也无摩擦力
B.如果B对A有向左的摩擦力，则地面对B也有向左的摩擦力
C.P点缓慢下移过程中，B对A的支持力一定减小
D. P点缓慢下移过程中，地面对B的摩擦力一定增大
【答案】AB
【解析】如果B对A无摩擦力，根据作用力和反作用力的关系，则A对B也无摩擦力，由力的
平衡条件，可知地面对B也无摩擦力；如果B对A有向左的摩擦力，根据作用力和反作用力的关
系，则A对B也有向右摩擦力，再力的平衡条件，地面对B有向左的摩擦力；由于弹簧是处于拉
伸状态还是压缩状态未知，因此，P点缓慢下移过程中，B对A的支持力和地面对B的摩擦力的
变化无法判断，所以正确选项为A、B。
【考点】本题考查了牛顿第三定律的应用。
5. 以下说法中正确的是 （ ）
A．人走路时，只有地对脚的作用力大于脚蹬地的作用力，人才能前进
B．以卵击石，石头无恙而鸡蛋碎了，是因为鸡蛋对石头的作用力小于石头对鸡蛋的作用力
C．运动员从地上跳起，是由于地面给运动员的作用力大于运动员给地面的作用力
D．甲、乙两队拔河，甲队胜，并不能说甲对绳的拉力大于乙对绳的拉力
【答案】D
【解析】A选项中，地对脚的力和脚蹬地的力是一对相互作用力，其大小相等，方向相反，所以
A选项错误；B选项中，鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力是相互作用力，大小相等，但鸡蛋壳
的抗撞击力较差，所以鸡蛋碎了，所以B选项错误；运动员能够从地面跳起是因为地面给运动员
的力大于运动员自身的重力，所以C选项错误；甲乙两队拔河比赛，甲对乙的力和乙对甲的力是
相互作用力，大小相等，但甲队胜是因为甲队受到地面的摩擦力大于乙队受到地面的摩擦力。所
以D选项正确。
【考点】本题考查对作用力与相互作用力的关系的理解。
6. 下列说法正确的是（）
A．拔河比赛时，胜方拉对方的力大于输方拉对方的力
B．马能拉车前进是因为马对车的拉力大于车对马的拉力
C．太阳对地球的引力与地球对太阳的引力大小一定相等
D．用锤钉钉子，锤对钉的打击力与钉对锤的作用力是一对平衡力
【答案】C
【解析】，拔河比赛中，胜方拉对方的力等于输方拉对方的力，胜方拉力大于所受摩擦力，故A
错误;马能拉车前进时因为马拉车的力大于车所受阻力，马对车的拉力和车对马的拉力是一对相互
作用力，大小相等，B错误；太阳对地球的引力与地球对太阳的引力大小一定相同，C正确; 用锤
子钉钉子，锤子对钉子的作用力与钉子对锤子的作用力，属于相互作用的力，其大小一定相等，
D错误；
【考点】本题主要考察相互作用力和平衡力的区别，
点评：相互作用力作用于两个物体上，平衡力作用于同样一个物体上，
7. 如右图所示，是利用传感器记录的两个物体间的作用力和反作用力的变化图线，根据图线可以
得出的结论是（ ）
A．作用力大时，反作用力小
B．作用力和反作用力的方向总是相反的
C．作用力和反作用力是作用在同一个物体上的
D．相互作用的两个物体一定都处于静止状态
【答案】B
【解析】作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上的，A、C错，B
对．牛顿第三定律反映的规律与运动状态无关，D错，故选B
【考点】考查作用力与反作用力
点评：难度较小，作用力与反作用力总是大小相等方向相反，作用在两个物体上
8. 下列叙述中正确的是( )
A．作用力与反作用力一定是作用在一个物体上
B．作用力与反作用力总是同时产生,同时消失
C．作用力与反作用力有时可以是平衡力
D．作用力与反作用力方向一定是相同的
【答案】B
【解析】作用力与反作用力一定是作用在两个物体上，A错；同理C错；作用力和反作用力方向
一定相反，D错；
9. 牛顿三大运动定律构成了物理学和工程学的基础,它的推出、地球引力的发现和微积分的创立
使得牛顿成为过去一千多年中最杰出的科学巨人之一.下列说法中正确的是( )
A．牛顿第一定律揭示了力是维持物体运动状态的原因
B．牛顿第二定律适用于宏观、低速的物体
C．两物体之间的作用力和反作用力是一对平衡力
D．为纪念牛顿，人们把“力”规定为基本物理量，其单位 “牛顿”是基本单位
【答案】B
【解析】牛顿第一定律揭示了力不是维持物体运动状态的原因,A错; 平衡力是作用在一个物体上
的,作用力和反作用力作用在两个物体上,C错;牛顿不是基本单位,D错;
10. 如图所示，用细绳把小球悬挂起来，当小球静止时，下列说法中正确的是（ ）
A．小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对作用力和反作用力
B．小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对作用力和反作用力
C．小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对平衡力
D．小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对平衡力
【答案】C
【解析】小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对平衡力，Ａ错；小球受到的重力和小球对细
绳的拉力涉及到4个物体，既不是相互作用力又不是平衡力，BD错；
11. (10分)如图14所示，轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定，杆的B点通过水平细绳AB使
杆与竖直墙壁保持30°的夹角．若在B点悬挂一个定滑轮(不计重力)，某人用它匀速地提起重
物．已知重物的质量m＝30 kg，人的质量M＝50 kg，g取10 m/s
2
.试求：
(1)此时地面对人的支持力的大小；
(2)轻杆BC和绳AB所受力的大小．
【答案】(1)200 N (2)400 N 200 N
【解析】(1)因匀速提起重物，则F
T
＝mg.且绳对人的拉力为mg，所以地面对人的支持力
为：F
N
＝Mg－mg＝(50－30)×10 N＝200 N，方向竖直向上．