課時分層作業(yè)(八)　牛頓第二定律的應用基礎性題組1．SpaceX公司的“獵鷹9號”火箭成功將載有2名宇航員的“飛龍?zhí)枴卑l(fā)射升空，并成功對接國際空間站．下列說法錯誤的是(　　)A．火箭點火加速，上升的階段，宇航員處于超重狀態(tài)B．“飛龍?zhí)枴陛d人飛船與空間站對接時不能視為質點C．宇航員在國際空間站中可以用體重計測量體重D．火箭通過向后噴射氣體提供動力，火箭與氣體之間的相互作用力大小相等2．人站在力傳感器上完成“起立”和“下蹲”動作，圖中呈現的是力傳感器的示數隨時間變化的情況，由此可以判斷(　　)A.此人先下蹲后起立B．此人先起立后下蹲C．起立時先失重后超重D．下蹲時先超重后失重3．(多選)一個原來靜止的物體，質量是2 kg，受到兩個大小都是50 N且互成120°角的力的作用，此外沒有其他的力，關于該物體，下列說法正確的是(　　)A．物體受到的合力為50 NB．物體的加速度為25 m/s2C．3 s末物體的速度為75 m/sD．3 s內物體發(fā)生的位移為125 m 4．[2022·四川省攀枝花市高三統(tǒng)考]如圖所示，吊籃P懸掛在天花板上，與P質量相同的小球Q被固定在吊籃中的輕彈簧上端，保持靜止狀態(tài)．重力加速度為g，當懸掛吊籃的細繩被剪斷的瞬間，小球Q、吊籃P的加速度大小分別為(　　)A．g，g      B．0，gC．0，2g     D．2g，05．如圖，風靡全球的《蜘蛛俠2》電影中，蜘蛛俠利用蜘蛛絲粘住墻體產生的阻力，來拯救一列質量為1×106 kg的速度為360 km/h飛馳的失去制動性能的列車，使列車在其正前方400 m斷軌處剛好停止．若鐵軌和空氣的阻力為車重的0.25倍，g取10 m/s2，列車的運動可視為勻減速直線運動，則蜘蛛絲對列車產生的平均阻力為(　　)A．1×105N    B．1×106NC．1×107N    D．1×108N6．如圖所示，有一半圓，其直徑水平且與另一圓的底部相切于O點，O點恰好是下半圓的圓心，它們處在同一豎直平面內．現有三條光滑軌道AOB、COD、EOF，它們的兩端分別位于上下兩圓的圓周上，軌道與豎直直徑的夾角關系為α>β>θ.現讓一小物塊先后從三條軌道頂端由靜止下滑至底端，則小物塊在每一條傾斜軌道上滑動時所經歷的時間關系為(　　)A．tAB＝tCD＝tEF    B．tAB＞tCD＞tEFC．tAB＜tCD＜tEF    D．tAB＝tCD＜tEF7．從地球極地處豎直向上發(fā)射一科研火箭，由火箭內部的壓力傳感器傳來的信息表明：火箭發(fā)射的最初10 s內火箭里所有物體對支持面的壓力是火箭發(fā)射前的1.8倍，此后火箭無推動力飛行．而在火箭從最高點落回到地面的過程中，火箭里所有物體對支持面的壓力為0，認為火箭受到的地球引力不變，g取10 m/s2.求從火箭發(fā)射到落回地面所用的時間．            8.[2022·浙江寧波期末]某型號的艦載機質量為M＝2×104 kg，在航空母艦的平直跑道上加速時，艦載機發(fā)動機產生的最大推力為F＝1×105 N，所受到的阻力大小恒為f＝1×104 N，方向與運動方向相反．已知平直跑道L＝100 m，艦載機所需的最小起飛速度為v1＝50 m/s.(1)若航母不動，艦載機從靜止開始啟動，則其到達跑道末端的最大速度v2為多大？(2)航母上一般安裝有彈射系統(tǒng)，其中一種為蒸汽彈射器，如圖所示，其作用相當于給艦載機一個沿運動方向上的推力．若航母以速度v3＝10 m/s航行，假定蒸汽彈射器和艦載機上的發(fā)動機在100 m，加速全過程中都施以恒力，則蒸汽彈射器至少需要提供多大的力F1來幫助艦載機起飛？              綜合性題組9．[2022·四川省宜賓市高三一診](多選)如圖a，質量m＝1 kg的物體沿傾角θ＝37°的固定粗糙斜面由靜止開始向下運動，風對物體的作用力沿水平方向向右，其大小與物體的速度v成正比，比例系數用k表示．物體加速度a與速度v的關系如圖b所示，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.下列說法正確的是(　　)A.物體沿斜面做勻變速運動B．當速度v＝5 m/s時，物體沿斜面下滑的速度最大C．物體與斜面間的動摩擦因數為0.25D．比例系數k為 kg/s10．某同學探究小球沿光滑斜面頂端下滑至底端的運動規(guī)律，現將兩質量相同的小球同時從斜面的頂端釋放，在甲、乙圖的兩種斜面中，通過一定的判斷分析，你可以得到的正確結論是(　　)A.甲圖中小球在兩個斜面上運動的時間相同B．甲圖中小球下滑至底端的速度大小與方向均相同C．乙圖中小球在兩個斜面上運動的時間相同D．乙圖中小球下滑至底端的速度大小相同11．[2021·上海卷]如圖，在傾角為θ的斜面ABC上，AB段光滑且長為L，BC段粗糙(動摩擦因數恒定)且足夠長．一質量為m的物體在平行于斜面的力F作用下，從靜止開始運動，在AB段做勻加速直線運動，經過時間t0到達B點．重力加速度為g，求：(1)AB段的拉力F的大??；(2)物體運動到B點時拉力的功率PB；(3)若BC段拉力的功率恒為PB，且物體做減速運動．定性畫出物體由A運動到C的v - t圖像．     課時分層作業(yè)(八)　牛頓第二定律的應用1．解析：火箭點火加速，上升的階段，加速度向上，宇航員處于超重狀態(tài)，選項A正確，不符合題意；“飛龍?zhí)枴陛d人飛船與空間站對接時，飛船的大小不能忽略，不能視為質點，選項B正確，不符合題意；宇航員在國際空間站中由于處于完全失重狀態(tài)，則不可以用體重計測量體重，選項C錯誤，符合題意；火箭通過向后噴射氣體提供動力，火箭與氣體之間是相互作用力，其大小相等，選項D正確，不符合題意．答案：C2．解析：人下蹲動作分別有失重和超重兩個過程，先是加速下降失重，到達一個最大速度后再減速下降超重，對應先失重再超重；起立對應先超重再失重，對應圖像可知，該同學先做了一次下蹲，后做了一次起立的動作，故選項A正確，B錯誤；由以上分析可知，起立時先超重后失重；下蹲時先失重后超重，故選項C、D錯誤．答案：A3．解析：兩個夾角為120°的50 N的力，其合力仍為50 N，加速度a＝＝25 m/s2，3 s末速度v＝at＝75 m/s，3 s內位移x＝at2＝112.5 m，故A、C正確，B、D錯誤．答案：AC4．解析：剪斷細繩前，對小球Q受力分析，受到重力mg、彈簧的彈力F，由于Q處于平衡狀態(tài)，則F＝mg，方向向上，則彈簧對P的彈力大小為F，方向向下．剪斷細繩的瞬間，吊籃P所受重力和彈簧的彈力均不變，細繩的拉力減為零，故吊籃P受到的合力等于mg＋F，根據牛頓第二定律得mg＋F＝maP，所以aP＝2g，小球Q受到的力不變，合力為零，所以aQ＝0，故A、B、D錯誤，C正確．答案：C5．解析：v＝360 km/h＝100 m/s，設蜘蛛絲對列車產生的平均阻力為f，由牛頓第二定律得：f＋0.25mg＝ma，由＝2ax得：v2＝2ax，聯立解得：f＝1×107 N，故選項C正確，A、B、D錯誤．答案：C6．解析：如圖所示，過D點作OD的垂線與豎直虛線交于G，以OG為直徑作圓，可以看出F點在輔助圓內，而B點在輔助圓外，由等時圓結論可知，tAB＞tCD＞tEF，B正確．答案：B 7.解析：火箭發(fā)射時，火箭上所有物體對支持面的壓力是火箭發(fā)射前的1.8倍，F＝1.8mg，根據牛頓第二定律，有：F－mg＝ma，解得：a＝0.8g根據位移與時間的關系公式，有：x1＝at2末速度為：v1＝at發(fā)動機關閉后火箭做豎直上拋運動，以向上為正方向，有：x2＝由于最后回到出發(fā)點，故：x1＝－x2聯立各式解得：t1＝20 s(負值舍去)故火箭運動的總時間為：t總＝t＋t1＝30 s.答案：30 s8．解析：(1)對艦載機，根據牛頓第二定律可得F－f＝Ma解得a＝4.5 m/s2根據速度—位移公式可得＝2aL解得v2＝30 m/s.(2)設艦載機的加速度為a′，則有＝2a′L解得a′＝12 m/s2對艦載機受力分析，根據牛頓第二定律可得F1＋F－f＝Ma′解得F1＝1.5×105 N.答案：(1)30 m/s　(2)1.5×105 N9．解析：由圖b可知，隨著速度的增大，物體的加速度逐漸減小，所以物體沿斜面不是做勻變速運動，故A錯誤；由圖b可知，速度為5 m/s時加速度為零，速度最大，故B正確；初始時刻，沒有風的作用，物體的加速度大小為a0＝4 m/s2，對物體受力分析，根據牛頓第二定律，沿斜面的方向：mg sin θ－μmg cos θ＝ma0，解得：μ＝＝0.25，故C正確；物體加速度為零時，受力分析可得：mg sin θ－μN－kv cos θ＝0，又N＝mg cos  θ＋kv sin θ，由圖b可知，此時v＝5 m/s，代入上式解得：k＝＝ kg/s，故D正確．答案：BCD10．解析：小球在斜面上運動的過程中只受重力mg和斜面的支持力FN作用，做勻加速直線運動，設斜面傾角為θ，斜面高為h，底邊長為x，根據牛頓第二定律可知，小球在斜面上運動的加速度為a＝g sin θ，根據勻變速直線運動規(guī)律和圖中幾何關系有s＝at2，s＝＝，解得小球在斜面上的運動時間為t＝＝ ，根據機械能守恒定律有mgh＝mv2，解得小球下滑至底端的速度大小為v＝，顯然，在甲圖中，兩斜面的高度h相同，但傾角θ不同，因此小球在兩個斜面上運動的時間不同，故選項A錯誤；在甲圖中，小球下滑至底端的速度大小相等，但沿斜面向下的方向不同，故選項B錯誤；在乙圖中，兩斜面的底邊長x相同，但高度h和傾角θ不同，因此小球下滑至底端的速度大小不等，故選項D錯誤；又由于在乙圖中兩斜面傾角θ的正弦與余弦的積相等，因此小球在兩個斜面上運動的時間相等，故選項C正確．答案：C
11.解析：(1)解法一　物體在AB段運動時，受力分析如圖甲所示，則由牛頓第二定律得F－mg sin θ＝ma又由運動學公式得L＝整理得F＝解法二　對物體由A到B的過程，由動量定理得(F－mg sin θ)t0＝mvB又由運動學公式得＝整理得F＝.(2)由＝得物體在B點的速度大小為vB＝，則物體運動到B點時拉力的功率PB＝FvB整理得PB＝.(3)物體運動到BC段后，受力分析如圖乙所示由題意知該過程保持功率PB恒定，且物體做減速運動，則由公式P＝Fv可知，牽引力F逐漸增大．根據牛頓第二定律mg sin θ＋Ff－F＝ma可知，物體的加速度逐漸減小，當物體的加速度等于0，即mg sin θ＋Ff＝F時，物體的速度減小到最小，此后保持該速度做勻速直線運動．由以上分析可知，物體在AB段做初速度為零的勻加速直線運動，BC段先做加速度逐漸減小的減速運動，再做勻速直線運動．該過程的速度隨時間的變化圖像如圖丙所示．答案：(3)見解析圖

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