微專題Ⅱ－3 力與運動中的STSE問題

力與運動中的STSE問題微專題Ⅱ－3010203目錄(一)與生產(chǎn)、生活實際相結(jié)合(二)與體育運動、娛樂活動相結(jié)合(三)與科技創(chuàng)新、前沿理論相結(jié)合04專題跟蹤檢測

(一)與生產(chǎn)、生活實際相結(jié)合近幾年浙江物理高考中密切聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際的試題在逐漸增多，解決此類問題時要將所學(xué)物理知識與實際情境相聯(lián)系，抓住問題實質(zhì)，將問題轉(zhuǎn)化為熟知的物理模型和物理過程求解。[典例]新能源環(huán)保汽車在設(shè)計階段要對各項性能進行測試。某次新能源汽車性能測試中，如圖甲顯示的是牽引力傳感器傳回的實時數(shù)據(jù)，但由于機械故障，速度傳感器只傳回了第25s以后的數(shù)據(jù)，如圖乙所示。已知汽車質(zhì)量為1500kg，若測試平臺是水平的，且汽車由靜止開始做直線運動，所受阻力恒定。求：(1)18s末汽車的速度是多少？(2)前25s內(nèi)汽車的位移是多少？[化“新”為“熟”]本題以新能源環(huán)保汽車的性能測試為情境，以牽引力傳感器和速度傳感器的傳回數(shù)據(jù)作為解題信息。(1)通過F－t圖像和v－t圖像分析汽車的受力情況和運動規(guī)律。(2)利用牛頓運動定律和勻變速直線運動規(guī)律列出關(guān)系式，求出待求量。[解析]

(1)由題圖知18s后汽車受到的牽引力恒定，又汽車受到的阻力始終恒定，故18s后汽車受到的合力恒定，汽車做勻速運動，此時牽引力為F3＝1.5×103N以牽引力方向為正方向，由平衡條件知，阻力為f＝－F3＝－1.5×103N0～6s內(nèi)，牽引力為F1＝9×103N由牛頓第二定律得F1＋f＝ma1，[答案]

(1)26m/s

(2)608m1.唐代《耒耜經(jīng)》記載了曲轅犁相對直轅犁的優(yōu)勢之一是起土省力。設(shè)牛用大小相等的拉力F通過耕索分別拉兩種犁，F(xiàn)與豎直方向的夾角分別為α和β，α<β，如圖所示，忽略耕索質(zhì)量，耕地過程中，下列說法正確的是(

)[應(yīng)用體驗]A．耕索對曲轅犁拉力的水平分力比對直轅犁的大B．耕索對曲轅犁拉力的豎直分力比對直轅犁的大C．曲轅犁勻速前進時，耕索對犁的拉力小于犁對耕索的拉力D．直轅犁加速前進時，耕索對犁的拉力大于犁對耕索的拉力答案：B

解析：將拉力F正交分解，如圖所示，則在x方向可得出Fx曲

＝

Fsinα，F(xiàn)x直

＝

Fsinβ，在y方向可得出Fy曲

＝

Fcosα，F(xiàn)y直

＝

Fcosβ，由題知α<β，則sinα<sinβ，cosα>cosβ，則可得到Fx曲<Fx直，F(xiàn)y曲>Fy直，A錯誤，B正確；無論是加速還是勻速前進，耕索對犁的拉力與犁對耕索的拉力是一對相互作用力，它們大小相等，方向相反，故C、D錯誤。2．科技改變生活，現(xiàn)有一款放在水平桌面上的手機支架，如圖甲，其表面采用了納米微吸材料，用手觸碰無粘感，接觸到平整光滑的硬性物體時，會牢牢吸附物體。手機可以靜止吸附在該手機支架上，如圖乙所示，若手機的重力為G，支架傾角為θ，則(

)A．手機受到的支持力小于GcosθB．手機受到的摩擦力大于GsinθC．支架對手機的作用力方向豎直向上D．支架對手機的作用力大小為Gsinθ答案：C

解析：由題意知，手機可以靜止吸附在該手機支架上，說明支架會對手機產(chǎn)生一個吸引力。對手機受力分析，其受重力、支持力、靜摩擦力和吸引力，如圖所示。手機處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力平衡，根據(jù)平衡條件可知，在垂直于手機平面方向有FN＝Gcosθ＋F吸，F(xiàn)N大于Gcosθ，選項A錯誤；在平行于手機平面方向，有f＝Gsinθ，選項B錯誤；手機受重力和支架對其的作用力而處于平衡狀態(tài)，可知支架對手機的作用力大小等于重力，方向豎直向上，選項C正確，D錯誤。(二)與體育運動、娛樂活動相結(jié)合體育運動與娛樂活動是高考命題常用的素材，如利用各種球類運動考查拋體運動，通過常見的娛樂活動及游戲工具等考查對運動學(xué)和動力學(xué)的綜合分析能力。[化“新”為“熟”]足球運動是學(xué)生所熟悉的一種體育運動，此題以足球運動為切入點，考查勻變速直線運動規(guī)律及追及、相遇等知識。(1)足球被踢出后在地面上做勻減速直線運動，被門柱反彈后仍做勻減速直線運動。(2)該同學(xué)追趕足球過程做勻加速直線運動，在速度達到v2后若沒追上足球，則繼續(xù)做勻速運動，直到追上，但此時足球是否已停止運動，需做出判斷。因x2＋x3＋x4<x，故足球靜止時該同學(xué)還未追上足球

設(shè)該同學(xué)勻速前進t3時間后追上足球，則x3＋v2t3＝x－x2，解得t3≈1.86s該同學(xué)追上足球所用時間t＝t1＋t3＝5.86s。[答案]

(1)1.5m/s

(2)5.86s[應(yīng)用體驗]答案：BD

2．(多選)如圖所示為兒童樂園里的一項游樂活動示意圖，金屬導(dǎo)軌傾斜固定，傾角為α，導(dǎo)軌上開有狹槽，內(nèi)置一小球，球可沿槽無摩擦滑動，繩子一端與球相連，另一端連接一抱枕，小孩可抱住抱枕與之一起下滑，繩與豎直方向夾角為β，且β保持不變。假設(shè)抱枕質(zhì)量為m1，小孩質(zhì)量為m2，繩的質(zhì)量及空氣阻力忽略不計，則下列說法正確的是(

)A．小孩與抱枕一起做勻速直線運動B．金屬導(dǎo)軌傾角α等于繩與豎直方向的夾角βC．小孩對抱枕的作用力平行導(dǎo)軌方向向下D．繩子拉力與抱枕對小孩作用力之比為(m1＋m2)∶m2答案：BD

隔離小孩和抱枕分析，加速度a＝gsinα＝gsinβ，則α＝β，B正確；對抱枕分析，其受重力、拉力、小孩對抱枕的作用力，因為沿繩子方向合力為零，平行導(dǎo)軌方向的合力為m1a＝m1gsinβ，可知小孩對抱枕的作用力與繩子在同一條直線上，選項C錯誤；對人和抱枕整體分析，根據(jù)力的平行四邊形定則知，繩子的拉力T＝(m1＋m2)gcosβ，抱枕對小孩的作用力方向沿繩子方向向上，大小為m2gcosβ，則繩子拉力與抱枕對小孩的作用力之比為(m1＋m2)∶m2，選項D正確。(三)與科技創(chuàng)新、前沿理論相結(jié)合結(jié)合最新的科技成果考查物理學(xué)相關(guān)知識是近幾年浙江高考的熱點。航天科技、軍事科技在增強民族自信、展示國威軍威方面產(chǎn)生了巨大影響。高考以這些熱門素材命題，旨在引導(dǎo)學(xué)生理解科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境的關(guān)系，逐漸形成良好的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。[典例]據(jù)報道，我國將進行“人造月亮”從發(fā)射、入軌、展開到照明的整體系統(tǒng)演示驗證。“人造月亮”是一種攜帶大型空間反射鏡的人造空間照明衛(wèi)星，將部署在距離地球500km以內(nèi)的低地球軌道上，預(yù)計其光照強度最大將是現(xiàn)在月光的8倍，可提供夜間照明。假設(shè)“人造月亮”繞地球做勻速圓周運動，則“人造月亮”在軌道上運動時(

)A．“人造月亮”的線速度等于第一宇宙速度B．“人造月亮”繞地球運行的角速度大于月球繞地球運行的角速度C．“人造月亮”的向心加速度大于地球表面的重力加速度D．“人造月亮”的公轉(zhuǎn)周期大于月球繞地球運行的周期[答案]

B1．(多選)我國的長征五號遙四運載火箭將火星探測器“天問一號”送入太空的簡化示意圖如圖所示，探測器在A位置脫離地球被送入地火轉(zhuǎn)移軌道(即標(biāo)準霍曼轉(zhuǎn)移軌道)，運動半個周期，在B位置與火星會合。已知火星公轉(zhuǎn)周期為687個地球日，則下列有關(guān)“天問一號”探測器的說法正確的是(

)[應(yīng)用體驗]A．在地球上發(fā)射探測器時的速度必須大于7.9km/s并小于11.2km/sB．探測器在地火轉(zhuǎn)移軌道A位置時的速度比地球公轉(zhuǎn)速度大C．探測器在由A到B的運動過程中，太陽引力做正功D．探測器到達B位置時，地球不可能在C位置答案：BD解析：脫離地球吸引的發(fā)射速度不能低于第二宇宙速度11.2km/s，選項A錯誤；在A位置的速度大于地球公轉(zhuǎn)速度時，探測器才能做離心運動，進而完成軌道轉(zhuǎn)移，選項B正確；在由A到B的過程中，探測器在遠離太陽，則太陽引力對探測器做負功，

選項C錯誤；探測器在標(biāo)準霍曼轉(zhuǎn)移軌道的周期大于地球的公轉(zhuǎn)周期，小于地球公轉(zhuǎn)周期的2倍，可知當(dāng)探測器在轉(zhuǎn)移軌道運動半個周期與火星會合時，地球一定在圖示AB虛線的下面，選項D正確。A．同一恒星表面任意位置的重力加速度相同B．恒星坍縮后表面兩極處的重力加速度比坍縮前的大C．恒星坍縮前后的第一宇宙速度不變D．中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度答案：B

解析：恒星可看成質(zhì)量均勻分布的球體，同一恒星表面任意位置物體受到的萬有引力提供重力加速度和繞恒星自轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的向心加速度，不同位置向心加速度可能不同，故不同位置重力加速度的大小和方向可能不同，A錯誤；專題跟蹤檢測1.如圖所示為手端餐盤準備用餐的情景，假設(shè)餐盤保持水平，盤里的碗、碟、水果的四周都留有空間，并與餐盤保持相對靜止，則下列說法正確的是(

)A．加速向前行走時，盤對碗的作用力水平向前B．減速行走時，水果受到4個力的作用C．將餐盤豎直向下放到餐桌上的過程中，食物都處于失重狀態(tài)D．若途中停下看通知時，餐盤稍微傾斜，但盤和里面的東西都靜止，則盤對碗的支持力垂直盤面向上答案：D

解析：碗與餐盤保持相對靜止，加速向前運動，所以碗所受合力水平向前，對碗受力分析得碗受重力、盤對碗的支持力、盤對碗向前的靜摩擦力，故盤對碗的作用力為支持力與靜摩擦力的合力，方向斜向上，故A錯誤；減速行走時，水果受到3個力的作用，重力、盤對水果的彈力、盤對水果的摩擦力，故B錯誤；將餐盤豎直向下放到餐桌上的過程中，由于不知道豎直方向的加速度，不能判斷食物是否處于失重狀態(tài)，故C錯誤；支持力為盤對物體的彈力，彈力的方向垂直于接觸面向上，故D正確。2．(2023·金華質(zhì)檢)兩同學(xué)在水平冰面上拔河，分界線處于繩子中點正下方，若繩子質(zhì)量不計，冰面阻力可以忽略，則拔河取勝的關(guān)鍵因素是(

)A．同學(xué)的拔河姿勢 B．同學(xué)的質(zhì)量大小C．同學(xué)的收繩速度 D．同學(xué)對繩子的拉力大小答案：B

解析：同一根繩子上的拉力大小相等，所以繩子對甲和乙的拉力大小相等，拔河取勝的關(guān)鍵因素是同學(xué)的質(zhì)量，相同作用力時，質(zhì)量較大則加速度較小，能贏得“拔河”比賽的勝利，故B正確，A、C、D錯誤。A．該游客在隨摩天輪轉(zhuǎn)動的過程中機械能守恒B．該游客在甲、乙、丙三處與安全帶都沒有相互作用力C．游客在甲處有完全失重的感覺D．丙處位置對座位的壓力大小為mg答案：C

4.圖中給出某一通關(guān)游戲的示意圖，安裝在軌道AB上可上下移動的彈射器，能水平射出速度大小可調(diào)節(jié)的彈丸，彈丸射出口在B點的正上方，豎直面內(nèi)的半圓弧BCD的半徑為R＝2.0m，直徑BD水平且與軌道AB處在同一豎直平面內(nèi)，小孔P和圓心O連線與水平方向夾角為37°，游戲要求彈丸垂直于P點圓弧切線方向射入小孔P就能進入下一關(guān)。為了能通關(guān)，彈射器離B點的高度和彈丸射出的初速度分別是(不計空氣阻力)(

)答案：A

5．(2023·舟山高三調(diào)研)2023年5月30日，神舟十六號載人飛船采用自主快速交會對接方式成功對接于空間站天和核心艙徑向端口，如圖所示。兩者對接后所繞軌道視為圓軌道，繞行角速度為ω，距地高度為kR，R為地球半徑，引力常量為G。下列說法中正確的是(

)答案：B

6．“羲和號”是我國首顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗衛(wèi)星。如圖所示，該衛(wèi)星圍繞地球的運動視為勻速圓周運動，軌道平面與赤道平面接近垂直。衛(wèi)星每天在相同時刻，沿相同方向經(jīng)過地球表面A點正上方，恰好繞地球運行n圈。已知地球半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，地球表面重力加速度為g，則“羲和號”衛(wèi)星軌道距地面高度為(

)答案：C7．(多選)浙江省美麗鄉(xiāng)村建設(shè)不僅優(yōu)化了生態(tài)環(huán)境，還讓道路直通到農(nóng)家，提升了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟。兩輛私家車甲、乙在去農(nóng)家樂的同一條路上，行駛的速率v

－t圖像如圖所示，t＝0時刻甲車在乙車前面相距為d0，在后續(xù)的行程中兩車相遇兩次。則(

)A．d0可能等于60mB．若t＝5s時甲、乙兩車第一次相遇，則d0＝37.5mC．0～15s內(nèi)，甲、乙兩車相距最遠時刻一定是t＝10sD．0～15s內(nèi)，甲、乙兩車相距最遠時刻可能是t＝10s答案：BD8．(多選)甲、乙兩名運動員在長為25m的泳池里訓(xùn)練，甲的速率為v1＝1.25m/s，乙的x－t圖像如圖所示。若不計轉(zhuǎn)向的時間，兩人的運動均可視為質(zhì)點的直線運動，則(

)A．乙的速率為v2＝1.0m/sB．若兩人同時從泳池的兩端出發(fā)，經(jīng)過1min共相遇了3次C．若兩人同時從泳池的同一端出發(fā)，經(jīng)過6min共相遇了16次D．兩人一定不會在泳池的兩端相遇答案：ABC

9．(2023·嘉興高三質(zhì)檢)圖(a)是地鐵安檢傳送帶運行圖，為研究問題方便，把它簡化為圖(b)所示，水平傳送帶兩端的距離為L＝2.376m，以v＝0.24m/s的速度勻速運動。將一小物體輕放在傳送帶的左端，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.12。(g取10m/s2)(1)求小物體在傳送帶上運動的總時間；(2)在小物體從傳送帶的左端到右端過程中，傳送帶比小物體多運動的距離。由以上各式可得t1＝0.2s，x1＝0.024m因為x1＜L，所以共速時，小物體還沒有到達傳送帶右端，此后小物體做勻速直線運動，可得L－x1＝vt2，解得t2＝9.8s所以小物體在傳送帶上運動的總時間為t＝t1＋t2＝10s。(2)設(shè)在小物體加速過程中，傳送帶的位移x2＝vt1，傳送帶比小物體多運動的距離為Δx＝x2－x1＝0.024m。答案：(1)10s

(2)0.024m10．某糧庫使用額定電壓U＝380V、內(nèi)阻R＝0.25Ω的電動機運糧。如圖所示，配重和電動機連接小車的纜繩均平行于斜坡，裝滿糧