1、考点规范练8牛顿第二定律的应用一、单项选择题1.如图所示,物块在水平放置的台式弹簧测力计上保持相对静止,弹簧测力计的示数为15 N,下列说法正确的是()A.若该装置此时正放在加速上升的电梯中,则物块的实际重力小于15 NB.若该装置此时正放在经过拱桥最高点的汽车中,则物块的实际重力小于15 NC.若该装置此时正放在月球的表面上,则物块的实际重力小于15 ND.若该装置此时正放在匀速旋转的水平转台上并与水平转台保持相对静止,则物块的实际重力小于15 N2.如图所示,质量m=2 kg的物体在水平向右的拉力作用下,以a=5 m/s2的加速度向右做匀加速运动,以下说法正确的是()A.物体所受的拉力大小
2、一定为10 NB.物体所受的合外力大小一定为10 NC.在任意1 s内的位移大小均为2.5 mD.在某一秒内的速度增加量可以达到10 m/s3.随着我国国力的增强,农业将逐步实行现代化。一架无人机在田间进行农药喷洒,无人机从地面静止起飞,竖直向上运动,然后悬停在空中,接着水平向前做加速运动,后匀速运动喷洒农药。关于这一系列过程,下列说法正确的是()A.竖直向上运动的过程中,无人机一直处于超重状态B.水平向前加速时,空气对无人机的作用力竖直向上C.水平向前加速时,空气对无人机的作用力大于无人机总重力D.在水平方向匀速运动喷洒农药过程中,无人机(含内部未喷洒的农药)机械能保持不变4.载人飞船返回舱
3、质量约为5.4103 kg。某一次进行返回地面的测试时,返回舱在某处弹射出三朵主伞构成伞群,通过伞群减速,安全返回地面,可将这一运动视为竖直方向的匀减速直线运动,加速度大小为1.4 m/s2,三根主伞的伞绳a、b、c均与竖直方向成角,已知sin =0.44,cos =0.90,g取10 m/s2,则返回舱在下落过程中主伞伞绳a上的拉力大小约为()A.2.80103 NB.1.72104 NC.2.28104 ND.6.84104 N5.(2021江西师大附中三模)如图所示,轻绳一端连接一质量为m的物体,另一端固定在左侧竖直墙壁上,轻绳与竖直墙壁间夹角为45,物体右侧与一轻弹簧相连,轻弹簧另一端
4、固定于右侧竖直墙壁上,此时物体对光滑地面的压力恰好为零,重力加速度g取10 m/s2,则()A.此时物体一定受4个力作用B.突然撤去弹簧的瞬间,物体向左加速运动C.突然剪断轻绳的瞬间,物体的加速度大小约为14.1 m/s2D.突然剪断轻绳的瞬间,物体受3个力作用6.如图所示,质量m=3 kg的木块在轻弹簧和轻绳的作用下处于静止状态,此时木块和斜面刚好接触但无压力,轻绳水平,轻弹簧的轴线与斜面平行。已知斜面的倾角=37,木块与斜面间的动摩擦因数=13,重力加速度g取10 m/s2,sin =0.6,则剪断轻绳瞬间木块的加速度大小为()A.14 m/s2B.12 m/s2C.10 m/s2D.8
5、m/s2二、多项选择题7.如图所示,固定在地面上的斜面足够长,其倾角为30,用平行于斜面向上、大小为16 N的力F作用在质量为2 kg的物块上,物块恰好沿斜面匀速上滑,若g取10 m/s2,物块所受最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。下列说法正确的是()A.在撤去力F的瞬间,物块所受摩擦力方向不变B.在撤去力F的瞬间,物块的加速度大小为8 m/s2C.物块与斜面间的动摩擦因数为0.4D.撤去力F后,物块最终将静止在斜面上8.如图所示,一个可以乘坐二十多人的环形座舱套装在竖直柱子上的巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重状态。由升降机将环形座舱送到离地面75 m的高处,然后让座舱无摩擦地自由落下,落到
6、离地面30 m的位置时,制动系统启动,座舱做匀减速运动,到地面时刚好停下。若座舱中某人用手托着质量为0.2 kg的手机,g取10 m/s2,则()A.当座舱落到离地面45 m的位置时,手掌对手机的支持力为0B.当座舱落到离地面45 m的位置时,手掌对手机的支持力为2 NC.当座舱落到离地面15 m的位置时,手掌对手机的支持力为3 ND.当座舱落到离地面15 m的位置时,手掌对手机的支持力为5 N9.如图所示,质量为4 kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上,质量为1 kg的物体B用细线悬挂在天花板上,B与A刚好接触但不挤压,g取10 m/s2。现将细线剪断,则剪断后瞬间,下列结果正确的是()A.A加
7、速度的大小为2.5 m/s2B.B加速度的大小为2 m/s2C.弹簧的弹力大小为50 ND.A、B间相互作用力的大小为8 N10.A、B两球质量分别为m1、m2,从不同高度由静止释放,如图甲所示。两球的v-t图像分别如图乙中的1、2所示。球下落过程所受空气阻力大小Ff满足Ff=kv(v为球的速率,k为常数),t2时刻两球第二次相遇。落地前,两球的速度都已达到各自的稳定值v1、v2。下列判断正确的是()A.m1m2B.B球释放的位置高C.两球释放瞬间,A球的加速度较大D.两球第一次相遇的时刻在t1时刻之前三、非选择题11.(2021浙江临海二模)随着人工智能技术的不断发展,无人机有着非常广阔的应
8、用前景。春播时节,一架携药后总质量m=20 kg的无人机即将在田间执行喷洒药剂任务,无人机悬停在距一块试验田h0=30 m的高空,t=0时刻,它以加速度a1=2 m/s2竖直向下匀加速运动h1=9 m后,立即向下做匀减速运动直至速度为零,重新悬停,然后水平飞行喷洒药剂。若无人机田间作业时喷洒的安全高度为13 m,无人机下降过程中空气阻力恒为20 N。g取10 m/s2。(1)求无人机从t=0时刻到重新悬停在h2=1 m处的总时间t。(2)求无人机在安全高度范围内重新悬停,向下匀减速时能提供的最大竖直升力大小。(3)若无人机在高度h3=3 m处悬停时动力系统发生故障,失去竖直升力的时间为23 s
9、,要使其不落地,恢复升力时的最小加速度。12.如图所示,航空母舰上的起飞跑道由长度l1=1.6102 m的水平跑道和长度l2=20 m的倾斜跑道两部分组成。水平跑道与倾斜跑道末端的高度差h=4.0 m。一架质量m=2.0104 kg的飞机,其喷气发动机的推力大小恒为F=1.2105 N,方向与速度方向相同,在运动过程中飞机受到的平均阻力大小为飞机重力的110。假设航母处于静止状态,飞机质量视为不变并可看成质点,g取10 m/s2。(1)求飞机在水平跑道运动的时间及到达倾斜跑道末端时的速度大小。(2)为了使飞机在倾斜跑道的末端达到起飞速度100 m/s,外界还需要在整个水平跑道对飞机施加助推力,
10、求助推力F推的大小。考点规范练8牛顿第二定律的应用1.A解析:若该装置此时正放在加速上升的电梯中,则物块的加速度向上,物块超重,则实际重力小于15N,故A正确。若该装置此时正放在经过拱桥最高点的汽车中,则物块加速度向下,处于失重状态,其实际重力大于15N,故B错误。若该装置此时正放在月球的表面上,月球表面的重力加速度约为地球表面的16,则物块的实际重力大于15N,故C错误。若该装置此时正放在匀速旋转的水平转台上并与水平转台保持相对静止,则物块既不超重也不失重,实际重力等于15N,故D错误。2.B解析:根据牛顿第二定律:F-Ff=ma,由于摩擦力大小未知,故拉力F无法求出,但是F合=ma=25N
11、=10N,故选项A错误,B正确。从静止开始运动,在开始第1s内位移为x1=12at2=2.5m,随着速度的增加,在相等时间内位移增大,故选项C错误。根据加速度公式得到v=at=51m/s=5m/s,故选项D错误。3.C解析:竖直向上运动的过程中,无人机经历了先向上加速、后向上减速的过程,加速度先向上后向下,无人机先处于超重状态后处于失重状态,故A错误。无人机水平向前加速时,对其进行受力分析,如图所示。合力沿水平方向,空气对无人机的作用力F斜向上,故B错误。水平向前加速时,空气对无人机的作用力F=mgcosmg,故C正确。在水平方向匀速运动喷洒农药过程中,农药质量不断减小,无人机(含内部未喷洒的
12、农药)机械能减小,故D错误。4.C解析:设返回舱在下落过程中主伞伞绳a上的拉力大小为F,根据对称性可知其他两根绳的拉力均为F,以返回舱为研究对象,竖直方向根据牛顿第二定律可得3Fcos-mg=ma,解得F=2.28104N,故C正确,A、B、D错误。5.D解析:当物体对地面的压力恰好为零时,由受力分析可知物体受重力、绳子的拉力和弹簧的弹力共3个力作用,故A错误。若突然撤去弹簧的瞬间,轻绳的拉力突然变为0,物体受重力和地面对物体的支持力,共两个力作用,保持静止,故B错误。在剪断轻绳前,物体受到重力、弹簧弹力和轻绳拉力,如图所示,根据共点力平衡可得,FT=mgtan45=mg,若突然剪断轻绳的瞬间
13、,弹簧的弹力不会突变,物体受重力、地面支持力、弹簧弹力作用,根据牛顿第二定律可得,FT=ma,解得a=10m/s2,故C错误,D正确。6.D解析:剪断轻绳之前,木块和斜面刚好接触但无压力,说明斜面对木块没有支持力,对物块受力分析可得弹簧的拉力F=mgsin37=300.6N=50N。剪断轻绳瞬间,根据牛顿第二定律得F-mgsin-mgcos=ma,解得a=8m/s2,故A、B、C错误,D正确。7.AB解析:物块匀速上滑过程,受到力F、重力、支持力和摩擦力,根据共点力平衡条件,有F-Gsin30-Ff=0,代入数据解得Ff=6N;撤去F后,物块由于惯性继续上滑,其余力均不变,则摩擦力Ff=6N,
14、方向沿斜面向下,根据牛顿第二定律有Ff+Gsin30=ma1,解得a1=8m/s2,选项A、B正确。滑动摩擦力Ff=Gcos30,解得=35,选项C错误。当物块上滑的速度减为零时,因Gsin30Gcos30(即v1,得m1m2,故A正确。速度图像与时间轴围成的面积表示物体通过的位移,由题图可知,0t2时间内,B球下降的高度较大,而t2时刻两球第二次相遇,所以B球释放的位置高,故B正确。释放瞬间v=0,因此空气阻力Ff=0,两球均只受重力,加速度均为重力加速度g,故C错误。在t1t2时间内,A球下落的高度较大,而t2时刻两球第二次相遇,所以两球第一次相遇的时刻在t1时刻之前,故D正确。11.解析
15、:(1)无人机向下匀加速运动过程h1=12a1t12得t1=3sv1=a1t1=6m/s无人机减速过程有h0-h1-h2=v12t2得t2=203s所以总时间t=t1+t2=293s。(2)无人机减速过程有0-v12=-2a2h无人机重新悬停,距试验田的安全高度h3=3m时,加速度a2最大,已知h=h0-h1-h3得a2=1m/s2无人机向下匀减速运动时,由牛顿第二定律可得F+Ff-mg=ma2则升力F=200N。(3)失去竖直升力后,由牛顿第二定律得mg-Ff=ma3恢复动力时v=a3t则v=6m/sh3=v22a3+v22a4联立解得a4=18m/s2。答案:(1)293 s(2)200
16、N(3)18 m/s212.解析:(1)飞机在水平跑道上运动时,水平方向受到推力与阻力作用,设加速度大小为a1、末速度大小为v1,运动时间为t1,有F合=F-Ff=ma1v12-v02=2a1l1v1=a1t1由题干知v0=0,Ff=110mg,代入已知数据可得a1=5.0m/s2,v1=40m/s,t1=8.0s飞机在倾斜跑道上运动时,沿倾斜跑道受到推力、阻力与重力沿斜面分力的作用,设沿斜面方向的加速度大小为a2、末速度大小为v2,沿斜面方向有F合=F-Ff-mgsin=ma2mgsin=mghl2v22-v12=2a2l2代入已知数据可得a2=3.0m/s2v2=1720m/s=41.5m/s。(2)飞机在水平跑道上运动时,水平方向受到推力、助推力与阻力作用,设加速度大小为a1、末速度大小为v1,有F合=F推+F-Ff=ma1v12-v02=2a1l1飞机在倾斜跑道上运动时,沿倾斜跑道受到推力、阻力与重力沿斜面分力的作用没有变化,加速度大小仍有a2=3.0m/s2v22-v12=2a2l2根据题意,v2=100m/s,代入数据解得F推=5.2105N。答案:(1)8.0 s41.5 m/s(2)5.2105 N
