专题3.8 与牛顿定律相关实际问题（解析版）.doc

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=,θ=30°2原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!【参考答案】D【名师解析】对桌子受力分析,如图所示。根据平衡条件可知,水平方向有Fcosθ–Ff=0,竖直方向有FN+Fsinθ–G=0,其中Ff=μFN,故F=,令μ=tanα,则F=;当θ=α时,F有最小值,Fmin=Gsinα=50N,α=30°,故μ=tan30°=,θ=30°,选项D正确。3.(2018开封质检)某实验小组设计了一个模型火箭,由测力计测得其重力为G。通过测量计算此火箭发射时刻提供大小为F=2G的恒定推力,且持续时间为t。随后小明又对设计方案进行了改进,采用二级推进的方式,即当火箭飞行经过t/2时,火箭丢弃一半的质量,剩余t/2时间,火箭推动剩余的一半继续飞行。若采用原来的方法火箭可上升的高度为H,则采用改进后方案火箭最高可上升的高度为(重力加速度取g,不考虑燃料消耗引起的质量变化)()【参考答案】C【名师解析】原方案,加速上升过程,由牛顿运动定律,F-G=ma,解得a=g;加速上升高度h1=at2=gt2,t时刻向上的速度v=at=gt,失去推力后,做竖直上抛运动,上升高度h2===gt2,H=h1+h2=gt2。改为二级推进后,开始加速上升过程,由牛顿运动定律,F-G=ma1,解得a1=g;t/2时间加速上升高度H1=a1(t/2)2=gt2,t/2时刻向上的速度v1=a1t/2=gt/2,丢弃一般质量后,由牛顿运动定律,F-G=ma2,解得a2=3g;t/2时间加速上升高度H2=v1t/2+a2(t/2)2=gt2,t时刻向上的速度v2=v1+a2t/2=2gt,失去推力后,做竖直上抛运动,上升高度H3===2gt2,H’=H1+H2+H3=gt2+gt2+2gt2=gt2=H=,选项C正确。4原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!4.(2018洛阳一模)如图所示,某科研单位设计了一空间飞行器,飞行器从地面起飞时,发动机提供的动力方向与水平方向夹角α=60°,使飞行器恰恰与水平方向成θ=30°角的直线斜向右上方匀加速飞行,经时间t后,将动力的方向沿逆时针旋转60°同时适当调节其大小,使飞行器依然可以沿原方向匀减速飞行,飞行器所受空气阻力不计,下列说法中正确的是( )【参考答案】BC【命题意图】本题考查力的合成、牛顿运动定律及其相关的知识点。【名师解析】画出使飞行器恰恰与水平方向成θ=30°角的直线斜向右上方匀加速飞行时的受力矢量图,如图1所示,由2mgcos30°=F,可得加速时动力的大小等于F=mg,选项A错误;动力F与飞船重力mg的合力等于mg,所以飞船加速时加速度的大小为g,选项B正确;画出使飞行器沿原方向匀减速飞行时的受力矢量图,如图2所示,由sin60°=F’/mg可得减速时动力的大小等于F’=mg,选项C正确;加速飞行时间t后的速度为v=at=gt。减速飞行的合外力大小为mgcos60°=mg/2,减速飞行的加速度大小为g/2,减速飞行时间2t后速度为零,选项D错误。。它是能体验强烈失重、超重感觉的娱乐设施,先把乘有十多人的座舱,送到76m高的地方,让座舱自由落下,当落到离地面28m时制动系统开始启动,,,侵权必究!2,则:?,,,,【参考答案】BD【名师解析】当座舱落到离地面高度为40m的位置时,处于完全失重状态;。座舱自由落体过程,有:v2=2g(H-h)…①座舱匀减速运动到地面过程,根据速度位移公式,有:v2=2ah…②由①②解得:a=120/7m/s2=,饮料瓶处于超重状态,有:F-mg=ma,解得F=,即当座舱落到离地面高度为15m的位置时,,选项C错误D正确。。开始时遥控直升机悬停在C点正上方。若遥控直升机从C点正上方运动到D点正上方经历的时间为t,已知CD之间距离为L,直升机的质量为M,直升飞机的运动视作水平方向的匀加速直线运动。在拍摄过程中悬挂摄影机的轻绳与竖直方向的夹角始终为β,假设空气对摄像机的作用力始终水平。则5原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!=mg/==【参考答案】AD【名师解析】对摄像机受力分析,摄像机受到轻绳拉力FT和重力mg,由FTcosβ=mg,解得轻绳中的拉力FT=mg/cosβ,选项A正确。由L=at2,解得遥控直升机加速度a=,选项B错误。直升机所受的合外力为F合=Ma=,选项C错误。设摄像机受到的风力为F,绳子拉力为T,重力为mg。则FTsinβ-F=ma,FTcosβ=mg,解得:,选项D正确。7.(2019黑龙江大庆三模):将压敏电阻、定值电阻R、电流显示器、电源E连成电路,~t1时间内升降机停在某一楼层处,t1时刻升降机开始运动,( )6原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!t1--,从t1时刻开始,经向下加速、匀速、减速,,从t1时刻开始,经向上加速、匀速、减速,最后停在10楼【参考答案】AC【名师解析】t1~t2时间内电路中电流i比升降机静止时小,说明压敏电阻增大,压力减小,重物处于失重状态。故A正确。t3~t4时间内电路中电流i比升降机静止时大,说明压敏电阻减小,压力增大,重物处于超重状态。故B错误。根据重物的状态可知,若升降机开始时停在10楼,则t1时刻开始,向下加速、匀速、减速,最后停在1楼。故C正确。若升降机开始时停在l楼,t1时刻开始向上加速、匀速、减速,重物应先处于超重、既不超重也不失重、失重状态,与上分析不符,故D错误。二、计算题1.(9分)(2019浙江台州模拟)2019年1月3日,中国的“嫦娥四号”成为了人类历史上第一个在月球背面成功实施软着陆的人类探测器。“嫦娥四号“探测器在距离月面100m高度的A点时,利用发动机的反推力作用悬停,用自身的三维成像敏感器对着陆区进行障碍检测,选出月面C点为最安全的着陆点。此时,探测器调整发动机的反推力,沿水平方向从静止匀加速直线运动,然后再以相同加速度大小匀减速直线运动,刚好在C点正上方的B点减速为零。已知AB长10m,从A到B的运动时间为20s,探测器总质量为300kg(忽略喷气对探测器质量的影响),探测器在月球表面的重力为地球表面的,求探测器:(1)从A运动到B过程中的最大速率;(2)匀加速运动时的加速度大小:(3)匀减速运动时发动机的反推力大小。【命题意图】本题以“嫦娥四号“探测器为情景,考查匀变速直线运动和牛顿运动定律及其相关的知识点。【解题思路】(1)探测器从A运动到B的平均速度为:==m/s=:vm=2=,侵权必究!(2)加速时间t1==10s加速度大小a==,(3)x轴方向的合力:Fx=ma=30N根据力的平行四边形法则可得:F==10N≈500N。2.(2019福建龙岩三模)《道路交通安全法》规定汽车通过红绿灯路口时,需按信号灯指示行驶。若某路口有等待通行的多辆汽车,第一辆汽车前端刚好与路口停止线对齐,汽车质量均为m=1500kg,车长均为L=,前后相邻两车之间的距离均为x=。每辆汽车匀加速起动t1=4s后保持v=10m/s的速度匀速行驶,运动过程中阻力恒为f=1800N,求:(1)汽车匀加速阶段的牵引力F大小;(2)由于人的反应时间,绿灯亮起时,第一个司机滞后△t=,,绿灯时长20s。绿灯亮起后经多长时间第五辆汽车最后端恰好通过停止线。【名师解析】解:(1)依题意得,汽车前4s的加速度=①由牛顿第二定律得②解得F=5550N③(2)第五辆车最后端通过停止线,需前进距离m④汽车匀加速阶段加速时间s⑤汽车匀加速的位移20m⑥汽车匀速行驶时间=⑦8原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!第五辆车延迟时间s⑧第五辆汽车最后端恰好通过停止线的时间s<20s⑨3.(16分)(2019上海嘉定一模)某电动机工作时输出功率P与拉动物体的速度v之间的关系如图(a)所示。现用该电动机在水平地面内拉动一物体(可视为质点),运动过程中轻绳始终处在拉直状态,且不可伸长,如图(b)所示。已知物体质量m=1kg,与地面的动摩擦因数μ1=,离出发点左侧s距离处另有一段动摩擦因数为μ2、长为d的粗糙材料铺设的地面。(g取10m/s2)(1)若s足够长,电动机功率为2W时,物体在地面能达到的最大速度是多少?(2)在μ1=,,加速度为多少?(3)若s=,物体与粗糙材料之间动摩擦因数μ2=。启动电动机后,分析物体在达到粗糙材料之前的运动情况。,则d应为多少?【名师解析】.(16分)(6分)(1)电动机拉动物体后,水平方向受拉力F和摩擦力f1f1=μ1N,N=mg,f1=(2分)物体速度最大时,加速度为零,F1=f1(1分)根据P=Fv,vm=P/F1=P/f1,vm=4/7m/s(3分)(4分)(2)当v=,由图像及P=Fv可知,拉力F2=P/v=4N(2分)由牛顿第二定律F=maF2-f1=ma1a1=(2分)(6分)(3)由(2)知,,拉力F恒定,物体做初速为零的匀加速直线运动。a1=(1分)速度达到v1=,应经过s’=v12/2a1=>,到达粗糙材料时速度v1==(2分)(或假设物体做匀加速直线运动到达粗糙材料,则速度v==,,假设成立。)9原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!注:写出匀加速直线运动(1分),加速度a1正确(1分),速度v1正确(1分)。在粗糙材料上运动时,f2=μ2N,N=mg,f2=-f2=ma2,a2=-(1分)小物体停止前最多滑行d2=v22-v12/2a2=(2分)注:摩擦力f2正确或加速度a2正确(1分),d2正确(2分)。,,,当崩塌体速度较低、坡面较缓时,、初速度为零,当地重力加速度为g,θ为坡面与水平面的夹角,H为崩塌体距水平面的高度,:(1)崩塌体滑动到坡底A点时的速度大小;(2)水平面上安全位置距A点的最小距离.【参考答案】(1)(2)H(-).【名师解析】(1)设崩塌体滑到A点的速度为v,则由动能定理得:mgH-μmgcosθ=mv2-0解得:v=2gH(1-)(2)设最小安全距离为x,则由动能定理得-μmgx=0-mv2解得:x=H(-)5(山西省太原市2016届高三下学期模拟试题(一)理科综合试题)(13分)如图是一架小型四旋翼无人机,它是一种能够垂直起降的遥控飞行器,具有体积小、使用灵活、飞行高度低、机动性强等优点。现进行试验:=20s上升到h=47m,,速度达到v=6m/s。之后,不断调整功率继续上升,最终悬停在高H==4kg,无论动力是否启动,无人机上升、下降过程中均受空气阻力,且大小恒为f==10m/s2,求(1)无人机的额定功率;11原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!(2)当悬停在H高处时,,2s末启动动力设备,无人机立即获得向上的恒力F,使其到达地面时速度恰好为0,则F是多大?【参考答案】(1)107W(2)【名师解析】(1),Pt-(mg+f)h=mv2,解得:P=107W.(2)失去升力后下落过程,由牛顿第二定律,mg-f=ma1,经过2s后的速度为:v1=a1t1,下落高度:h1=a1t12,恢复升力后减速下落,0-v12=2a2(H-h1),由牛顿第二定律,mg-f-F=ma2,联立解得:F=。考点:牛顿第二定律的综合应用6.(2019浙江G12名校协作体模拟)跳楼机是能体验强烈失重、超重感觉的娱乐场所,,让座舱自由落下,当落到离地面44m时制动系统开始启动,座舱匀减速运动到地面时刚好停止,若某游客手中托着质量为100g的手机进行这个游戏,g取10m/s2(空气阻力不计,可能用到的数据442=1936)试求:(1)当座舱落到地面高度为50m的位置时,手机对手的作用力:(2)从最高点运动到地面,整个过程的总时间:(3)当座舱落到离地面高度为15