统考版高考物理复习热点专项练三牛顿运动定律第27练(STSE问题)利用牛顿运动定律解决实际问题含答案

这是一份统考版高考物理复习热点专项练三牛顿运动定律第27练(STSE问题)利用牛顿运动定律解决实际问题含答案，共5页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题
1．如图所示，在近地圆轨道环绕地球运行的“天宫二号”的实验舱内，航天员景海鹏和陈冬在向全国人民敬礼时( )
A．不受地球引力
B．处于平衡状态，加速度为零
C．处于失重状态，加速度约为g
D．地板的支持力与地球引力平衡
2．[2021·河北衡水中学月考]如图所示是旅游景区中常见的滑索．研究游客某一小段时间沿滑索下滑时，可将滑索简化为一直杆，滑轮简化为套在杆上的环，滑轮与滑索间的摩擦力及游客所受空气阻力不可忽略，滑轮和悬挂绳重力可忽略．则游客在某一小段时间内匀速下滑，其状态可能是图中的( )
3．(多选)2020年11月10日，“奋斗者号”在“地球第四极”马里亚纳海沟深度10909米处成功坐底．该潜水器的上升和下潜是通过改变潜水器中的水箱和压载铁的质量来实现的．在某次深潜中，潜水器的下潜过程和上升过程的v­t图象如图所示，其中①为下潜的图象，②为上升的图象，已知加速和减速过程中加速度大小均相等，假设在整个运动过程中，潜水器的体积不变，其所受浮力恒为f，则下列说法正确的是( )
A．匀速下潜过程中浮力做的功为－fv0t0(2N－5)
B．加速下潜过程中潜水器的总质量为 eq \f(f,g＋\f(v0,t0))
C．下潜过程和上升过程中的浮力产生的冲量的比值为 eq \f(2N＋3,N)
D．下潜过程所用的时间为2Nt0－3t0
二、非选择题
4．在冰壶比赛中，运动员用F＝6 N的水平恒力推着质量为m＝20 kg的冰壶由静止开始运动，一段时间后撤去F，冰壶继续沿直线运动，从开始运动到停止的总位移为30 m，冰壶与冰面之间的动摩擦因数为μ＝0.01，重力加速度g取10 m/s2.求：
(1)撤去F之前冰壶运动的位移大小；
(2)冰壶运动的总时间．
5．某飞机场利用如图所示的传送带将地面上的货物运送到飞机上，传送带与地面的夹角θ＝30°，传送带两端A，B的长度L＝10 m．传送带以v＝5 m/s的恒定速度匀速向上运动，在传送带底端A轻轻放一质量m＝5 kg的货物，货物与传送带间的动摩擦因数μ＝ eq \f(\r(3),2) ，求货物从A端运送到B端所需的时间．(g取10 m/s2)

第27练 （STSE问题）利用牛顿运动定律解决实际问题
1．答案：C
解析：天宫二号做匀速圆周运动时航天员处于完全失重状态．此时仍受到地球引力作用，只不过引力恰好充当向心力，向心加速度近似等于g；此时人对地板没有压力，地板对人也没有支持力，故C正确，A、B、D错误．
2．答案：B
解析：设滑索的倾角为α，游客的质量为M，滑轮的质量为m，重力加速度为g，若不考虑任何阻力，对滑轮及游客组成的整体应用牛顿第二定律有（M＋m）g sin α＝（M＋m）a，解得a＝g sin α，当悬挂绳与滑索垂直时，对游客隔离并进行受力分析，有F合＝Ma＝Mg sin α；若滑索与滑轮之间有摩擦，而游客不受空气阻力，则当游客匀速运动时，悬挂绳必须在竖直方向，此时游客受悬挂绳的拉力与自身重力处于平衡状态；若同时考虑滑轮与滑索间的摩擦以及游客所受的空气阻力，则悬挂绳应该在垂直于滑索与竖直方向之间，选项B正确，A、C、D错误．
3．答案：AD
解析：设下潜总时间为T，因下潜和上升的位移相等，v­t图象与t轴围成的面积表示位移，则 eq \f(（T＋T－2t0）,2) v0＝ eq \f(（Nt0＋Nt0－4t0）,2) ·2v0，解得T＝2Nt0－3t0，选项D正确；由I＝ft可知，下潜过程浮力的冲量与上升过程浮力的冲量比值为下潜时间和上升时间的比值，即 eq \f(I下,I上) ＝ eq \f(t下,t上) ＝ eq \f(2N－3,N) ，选项C错误；由v ­t图象可知，潜水器加速下潜过程中的加速度大小为a＝ eq \f(v0,t0) ，根据牛顿第二定律有mg－f＝ma，解得加速下潜过程中潜水器的总质量m＝ eq \f(f,g－\f(v0,t0)) ，选项B错误；匀速下潜过程中，潜水器的位移为x＝v0（2Nt0－5t0），则浮力做的功为W＝－fx＝－fv0t0（2N－5），选项A正确．
4．答案：（1）10 m （2）30 s
解析：（1）冰壶匀加速过程和匀减速过程分别应用牛顿第二定律，得F－μmg＝ma1，μmg＝ma2
由运动学公式，得v2－0＝2a1x1，v2＝2a2x2
根据题意有x1＋x2＝30 m，联立解得x1＝10 m.
（2）根据运动学公式有x1＝ eq \f(1,2) a1t eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(1)) ，x2＝ eq \f(1,2) a2t eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(2))
代入数据得t1＝10 s，t2＝20 s
所以冰壶运动的总时间为t＝t1＋t2＝30 s．
5．答案：3 s
解析：
对货物进行受力分析如图所示．
由牛顿第二定律有μmg cs 30°－mg sin 30°＝ma，
解得a＝2.5 m/s2.
货物匀加速运动的时间t1＝ eq \f(v,a) ＝2 s
货物匀加速运动的位移s1＝ eq \f(1,2) at eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(1)) ＝5 m
随后货物做匀速运动
运动位移s2 ＝L－s1 ＝5 m
匀速运动时间t2＝ eq \f(s2,v) ＝1 s
故所需时间t＝t1＋t2＝3 s．