备考2024届高考物理一轮复习强化训练第三章运动和力的关系第2讲牛顿第二定律的基本应用热点2牛顿运动定律 运动情境

热点2　牛顿运动定律＋运动情境1.[球形飞行器/2022湖南/多选]球形飞行器安装了可提供任意方向推力的矢量发动机，总质量为M.飞行器飞行时受到的空气阻力大小与其速率平方成正比（即F阻＝kv2，k为常量）.当发动机关闭时，飞行器竖直下落，经过一段时间后，其匀速下落的速率为10m/s；当发动机以最大推力推动飞行器竖直向上运动，经过一段时间后，飞行器匀速向上的速率为5m/s.重力加速度大小为g，不考虑空气相对于地面的流动及飞行器质量的变化，下列说法正确的是（　BC　）A.发动机的最大推力为1.5MgB.当飞行器以5m/s匀速水平飞行时，发动机推力的大小为174MgC.发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时，飞行器速率为53m/sD.当飞行器以5m/s的速率飞行时，其加速度大小可以达到3g解析　当飞行器关闭发动机以速率v1＝10m/s匀速下落时，有Mg＝kv12，可得k＝0.01MgN·s2·m－2，当飞行器以速率v2＝5m/s匀速向上运动时，有Mg＋kv22＝Fmax，联立解得Fmax＝1.25Mg，A错误；当飞行器以速率v2＝5m/s匀速水平飞行时，飞行器受重力、推力和空气阻力作用且处于平衡状态，由平衡条件有F2＝（Mg）2＋（kv22）2，解得F＝174Mg，B正确；当飞行器以最大推力Fmax推动飞行器水平飞行时，由平衡条件有Fmax2－（Mg）2＝（kv32）2，解得v3＝53m/s，C正确；当飞行器以最大推力向下，飞行器以5m/s的速率向上减速飞行时，其加速度向下达到最大值，由牛顿第二定律有Mg＋Fmax＋kv22＝Mamax，解得amax＝2.5g，D错误.2.[神舟十四号/2024浙江杭州模拟]神舟十四号航天员乘组被称为“最忙乘组”，在空间站工作期间他们迎来了问天实验舱、梦天实验舱、天舟五号和神舟十五号.如图，神舟十四号飞船返回地球穿越大气层时对返回舱起主要减速作用的降落伞（主伞）面积达1200m2，质量为120kg，由96根坚韧的伞绳均匀连接返回舱悬挂点和降落伞边缘，降落伞边缘为圆形，半径为15m，设每一根伞绳长度为39m，返回舱（不含航天员）的质量为2670kg，舱内三个航天员的质量每人平均计70kg.设某一段过程，返回舱受到的空气阻力为返回舱总重力的0.05倍，降落伞中轴线保持竖直，返回舱以0.5m/s2的加速度竖直向下减速.此过程的重力加速度可以近似取g＝10m/s2.则下列分析正确的是（　C　）A.在迎接神舟十五号的时候，神舟十四号处于完全失重状态，不受外力B.题中减速阶段，伞绳对返回舱的合力大于返回舱（含航天员）的总重力 C.题中减速阶段，每根伞绳的拉力为325ND.题中减速阶段，降落伞受到的空气阻力为31500N解析　在迎接神舟十五号的时候，神舟十四号在地球的万有引力作用下环绕地球运动，所以神舟十四号处于完全失重状态，选项A错误；减速阶段，返回舱的总重力(含航天员)为G舱＝(M＋3m人)g＝(2670＋3×70)×10N＝28800N，根据牛顿第二定律F绳合＋0.05(M＋3m人)g－(M＋3m人)g＝(M＋3m人)a，可得伞绳对返回舱的合力F绳合＝28800N＝G舱，故题中减速阶段，伞绳对返回舱的合力等于返回舱的总重力，故选项B错误；设伞绳与竖直方向的夹角为θ，有sinθ＝1539＝513，对返回舱受力分析有F绳合＝96×Tcosθ，可得题中减速阶段，每根伞绳的拉力为T＝325N，选项C正确；题中减速阶段，对返回舱、航天员、降落伞整体受力分析有F空＋0.05(M＋3m人)g－(M＋3m人＋m伞)g＝(M＋3m人＋m伞)a，解得降落伞受到的空气阻力为F空＝30060N，选项D错误.3.[物流公司装货物/2022浙江1月]物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中，如图所示，倾斜滑轨与水平面成24°角，长度l1＝4m，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接.若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为μ＝29，货物可视为质点（取cos24°＝0.9，sin24°＝0.4，g＝10m/s2）.（1）求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a1的大小；（2）求货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小；（3）若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2m/s，求水平滑轨的最短长度l2.答案　（1）2m/s2　（2）4m/s　（3）2.7m解析　（1）由牛顿第二定律可得mgsin24°－μmgcos24°＝ma1解得a1＝2m/s2（2）货物在倾斜滑轨上做匀加速直线运动，由运动学公式可得v2＝2a1l1解得v＝4m/s（3）货物在水平滑轨上做匀减速直线运动，由运动学公式可得v12－v2＝2a2l2 又a2＝－μg解得l2＝2.7m.