2021屆新高考物理二輪復(fù)習(xí) 創(chuàng)新應(yīng)用1　物理與生產(chǎn)、生活實際 學(xué)案

創(chuàng)新應(yīng)用1物理與生產(chǎn)、生活實際

題組1交通安全

1.（2020.山東荷澤模擬）如圖所示，一輛汽車正通過一彎道半徑為R的道路（己知車輛通過

該路段時的轉(zhuǎn)彎半徑均為R）,道路左低右高，其水平寬度為s,右側(cè)與左側(cè)之間的豎直高度為

h,重力加速度為g,考慮到雨雪天氣，路面結(jié)冰，此路段應(yīng)限速為（C）

【解析】路面結(jié)冰后道路與車胎之間的摩擦很小，可不考慮摩擦力，汽車通過此路段

時做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動，傾斜路面對汽車的支持力和汽車的重力在水平方向的合力提

供向心力，設(shè)汽車質(zhì)量為m,路面傾角為6,則有/ngtan6=nr^,tan聯(lián)立解得

選項C正確.

2.（2020?四川瀘州模擬）在考駕駛證的科目二階段，有一項測試叫半坡起步，這是一條類

似于凸形橋面設(shè)計的坡道，要求學(xué)員在半坡定點(diǎn)位置a啟動汽車，一段時間后勻速率通過最

高點(diǎn)匕以及剩下路段，如圖所示，下列說法正確的是（C）

A.若汽車以額定功率從。點(diǎn)加速到〃點(diǎn)，則牽引力一直增大

B.在最高點(diǎn)b汽車處于平衡狀態(tài)

C.在最高點(diǎn)方汽車對路面的壓力小于汽車的重力

D.汽車從a運(yùn)動到。的過程中，合力做功為零

【解析】由P=Fo可知，若汽車以額定功率從a點(diǎn)加速到b點(diǎn)，則牽引力一直減小，

選項A錯誤；在最高點(diǎn)b汽車做圓周運(yùn)動，加速度向下，不是平衡狀態(tài)，是失重狀態(tài)，在最

高點(diǎn)6汽車對路面的壓力小于汽車的重力，選項B錯誤，選項C正確；汽車從a運(yùn)動到b的

過程中，動能增大，由動能定理可知，合力做正功，選項D錯誤.

3.2019年元旦前夕，某市啟動“機(jī)動車文明禮讓斑馬線”活動.交警部門為樣板斑馬線

配上了新型電子警察，第一個月，查處違規(guī)機(jī)動車近3000輛次，“逼迫”各位駕駛員學(xué)會“文

明禮讓”.一輛質(zhì)量為2.0X103kg的汽車，以54km/h的速度沿平直道路勻速行駛，距斑馬

線還有30m時，駕駛員發(fā)現(xiàn)有行人通過斑馬線，經(jīng)過0.5s的反應(yīng)時間，汽車制動開始做勻減

速運(yùn)動，恰好在斑馬線前停住.重力加速度g取lOm/s?

(1)不考慮制動過程中汽車的牽引力作用，求汽車制動過程中所受的阻力大?。?/p>

(2)若汽車正常行駛時所受阻力為車重的0.05倍，要使汽車從靜止開始做勻加速運(yùn)動，10s

后速度重新達(dá)到54km/h.求牽引力的大小.

【答案】(l)1.0X104N(2)4.0XI03N

【解析】(1)設(shè)汽車在反應(yīng)時間內(nèi)行駛距離為X|,制動過程中行駛距離為X2,加速度大

小為“I,所受阻力大小為Ff,反應(yīng)時間A)=0.5s

由牛頓第二定律得Ff—ma\

由題意得xi=o”o,X2=x—xt,vi=2a\X2

4

聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得Ff=1.0X10N.

(2)設(shè)汽車做勻加速運(yùn)動的過程中加速度大小為“2,牽引力大小為F

由牛頓第二定律得F-f=ma2,其中『=0.05機(jī)g

由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律得=》，，其中f加=10s

聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得F=4,oxio3N

題組2消防安全

4.如圖中所示是高層建筑配備的救生緩降器材，由調(diào)速器、安全帶、安全鉤、緩降繩索

等組成.發(fā)生火災(zāi)時，使用者先將安全鉤掛在室內(nèi)窗戶、管道等可以承重的物體上，然后將

安全帶系在腰部，通過緩降繩索安全著陸，如圖乙所示，在某中學(xué)某次火災(zāi)逃生演練過程中，

一體重為60kg的逃生者從離地面18m的高處，利用緩降器材由靜止開始勻加速下滑，當(dāng)速

度達(dá)到6m/s時，以大小為2.5m*的加速度減速，到達(dá)地面時速度恰好為零，假設(shè)逃生者在

下降過程中懸空且不接觸墻面，不計空氣阻力(g取lOm/s)求：

繩索?

轉(zhuǎn)盤*

甲乙

(1)逃生者減速下滑過程中的位移大?。?/p>

(2)減速下滑時逃生者對緩降繩索的拉力大?。?/p>

(3)從開始到到達(dá)地面整個過程的時間.

【答案】(1)7.2m(2)750N(3)6.0s

【解析】(1)設(shè)所求位移為xi,由題意可知減速過程中有"=20xi

解得Xi=7.2m.

(2)設(shè)緩降繩索對逃生者的作用力為尸，減速過程中由牛頓第二定律得F-mg=ma\

解得F=750N

根據(jù)牛頓第三定律可知，逃生者對緩降繩索的拉力大小為750N.

..,,_.h~x\(18—7.2)m

(3)加速過程時間=3.6S

。111/0

減速過程時間及=鳥=守1=2.4s

II3

故ti.=t\+t2=6.0s.

5.在一次消防演練中，演習(xí)者被困在公寓的第24層樓的房間內(nèi)，通過救生緩降器進(jìn)行

自救，開始下滑的位置離地面72m,要求他在離地面高6.1m后，以1m/s的速度勻速著地.演

習(xí)者調(diào)節(jié)調(diào)速器先加速下滑一段時間后再減速下滑，剛好按要求到達(dá)地面.已知演習(xí)者的質(zhì)

量為60kg,加速時加速度最大可達(dá)到6m/s2,減速時加速度最大允許值為5m/s2,g取10m/s2.

要求演習(xí)者以最短時間到達(dá)地面，忽略空氣阻力，求：

(1)演習(xí)者加速下滑過程中的位移；

(2)整個過程中，演習(xí)者克服緩降器的拉力所做的功.

【答案】(1)30m⑵43170J

【解析】(1)當(dāng)演習(xí)者以最大加速度加速和減速時，所用時間最短.設(shè)演習(xí)者加速下滑

過程中加速度為0,位移為XI,末速度為01,減速下滑過程中加速度是S,位移為X2,末速

度為02,開始下滑的位置離地面高度為H,最后勻速下滑的位移為〃

取向下為正方向，則有“i=6m/s2,02——5m/s2,Vz—\m/s,H=12m,/z=6.1m

由題意得沈=2“iXi,虎一況=2。2初，H=x\

聯(lián)立解得X2=35.9m,xi=30m.

(2)設(shè)整個過程中緩降器的拉力對演習(xí)者做的功為W,由動能定理可得〃?gH+W=%加-0

解得W=-43170J

即演習(xí)者克服緩降器的拉力做的功為43170J.

題組3公共景觀

6.(2020.北京海淀區(qū)模擬)如圖甲所示，校園中的噴泉將水以相同傾斜角度和速率噴射而

出，噴出的水落到水面泛起漣漪甚為美觀.噴出的水的運(yùn)動可視為一般的拋體運(yùn)動，在水平

方向不受力，在豎直方向只受重力，我們可以仿照研究平拋運(yùn)動的方法來研究一般的拋體運(yùn)

動.噴泉噴出水的運(yùn)動軌跡示意圖如圖乙所示，噴出的水上升的最大高度為/?,落在水面的位

置距噴水口的水平距離為”.已知噴水口的水流量為。(水流量。為單位時間內(nèi)噴出水的體積)，

水的密度為"，重力加速度為g,忽略空氣阻力.

甲

(1)求噴出的水上升至最大高度時水平速度內(nèi)的大?。?/p>

(2)假設(shè)水落在水面上時速度立即變?yōu)榱?，且在極短時間內(nèi)落到水面的水受到的重力可忽

略不計，求水落到水面時對水面豎直向下的平均作用力a的大??；

(3)該噴泉利用水泵將水先從地下水池由靜止提升至噴泉水面，然后再噴射出去，己知地

下水池的水面距噴泉水面的高度恒為“，若，=〃，d=4h,水泵的效率為〃，求水泵的平均功

率P.

【答案】(1g2h(2)PS/麗⑶紅滑

【解析】(1)噴出的水在到達(dá)最高點(diǎn)后做初速度為“?的平拋運(yùn)動，由運(yùn)動的合成與分解

及平拋運(yùn)動規(guī)律可知豎直方向上有力=上戶，水平方向上有

聯(lián)立解得V4旦

2/r

(2)極短時間加內(nèi)落在水面上的水的質(zhì)量

水落在水面上豎直方向的速度0V=4麗

設(shè)水受到的水面豎直向上的平均作用力為F,取豎直向下為正方向

由動量定律得一必/=0一△加%，，解得F=pQ\j2gh

根據(jù)牛頓第三定律，可得水落到水面上時對水面在豎直方向上的平均作用力的大小Fy=

pQ^lgh.

(3)在A/時間內(nèi)，噴射出水的質(zhì)量\m=pQM

對加時間內(nèi)噴出的水，在最高點(diǎn)豎直方向速度為零，此時其動能&=；△巾*

由功能關(guān)系得r]P\t=Amg(H+/?)+反

聯(lián)立解得尸=為例.

7.香港迪士尼游樂園入口旁有一噴泉，在水泵作用下鯨魚模型背部會噴出豎直向上的水

柱，將站在沖浪板上的米老鼠模型托起，穩(wěn)定地懸停在空中，伴隨著音樂旋律，米老鼠模型

能夠上下運(yùn)動，引人駐足，如圖所示.這一景觀可做如下簡化，水柱以一定的速度從噴口豎

直向上噴出，流量為Q(流量定義：在單位時間內(nèi)向上通過水柱橫截面的水的體積)，設(shè)同一高

度水柱橫截面上各處水的速率都相同，沖浪板底部為平板且其面積大于水柱的橫截面積，保

證所有水都能噴到?jīng)_浪板的底部，沖擊沖浪板前水柱在水平方向的速度可忽略不計，沖擊沖

浪板后，水在豎直方向的速度立即變?yōu)榱?，在水平方向朝四周均勻散開，沖浪板靜止在水柱

上.已知米老鼠模型和沖浪板的總質(zhì)量為水的密度為p,重力加速度大小為g,空氣阻力

及水的粘滯阻力均可忽略不計.

(1)求噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量；

(2)由于水柱頂部的水與沖浪板相互作用的時間很短，因此在分析水對沖浪板的作用力時

可忽略這部分水所受的重力.試計算米老鼠模型在空中懸停時，水到達(dá)沖浪板底部的速度大

?。?/p>

(3)要使米老鼠模型在空中懸停的高度發(fā)生變化，需調(diào)整水泵對水做功的功率.水泵對水

做功的功率定義為單位時間內(nèi)從噴口噴出的水的動能.請根據(jù)第(2)問中的計算結(jié)果，推導(dǎo)沖

浪板底部距離噴口的高度h與水泵對水做功的功率方之間的關(guān)系式.

【答案】⑴pQ⑵歌⑶仁息一演

【解析】(1)由題干定義知，單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量為加=p。.

(2)由題意知米老鼠模型和沖浪板在空中懸停時，沖擊沖浪板底面的水的速度由v變?yōu)?,

設(shè)加時間內(nèi)這些水對板的作用力為尸，板對水的作用力為F,以豎直向下為正方向，不考

慮時間內(nèi)水的重力，根據(jù)動量定理有

FAz=0—，必f(—v)

根據(jù)牛頓第三定律得F=~F'

由于米老鼠模型在空中懸停，根據(jù)力的平衡條件得一尸=Mg

聯(lián)立解得。=符.

(3)設(shè)米老鼠模型和沖浪板懸停時其底面距離噴口的高度為h,水離開水泵噴口時的速度為

vo,對于Ar時間內(nèi)噴出的水，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得多〃△/+/山應(yīng)〃=；,必切很

5加△城

水泵對水做功的功率為2

聯(lián)立解得力=暑一騫邑.

gQp2加

題組4生產(chǎn)實際

8.（2020?廣東佛山模擬）在港珠澳大橋建設(shè)中，將數(shù)根直徑22米、高40.5米的鋼筒，打入

海底圍成人工島，創(chuàng)造了快速筑島的世界紀(jì)錄.鋼筒質(zhì)量為M,由如圖所示的起重機(jī)用8根

對稱分布的、長為22米的鋼索吊起，則鋼筒靜止時每根鋼索受到的拉力大小為（B）

C.當(dāng)MgD.如g

【解析】由題意知，鋼索與豎直方向的夾角為30。，設(shè)每根鋼索的拉力大小為F,鋼筒

處于靜止?fàn)顟B(tài)時，由平衡條件得8Fcos30°=Mg,解得尸=告吸，選項B正確.

9.（2020?浙江溫州九校聯(lián)考）據(jù)《科技日報》2018年7月17日報道，上海中車公司生產(chǎn)的

全球最大馬力無人遙控潛水器近日在上海下線.該潛水器自重5義IO,kg,主要用于深海搜尋

和打撈等.若在某次作業(yè)中，潛水器帶著4X103kg的重物從3000m深的海底一起勻速上升

到了海面，已知上升過程中潛水器的機(jī)械功率恒為180kW,水對潛水器（含重物）的浮力和阻

力相互平衡，則潛水器上升的時間為（C）

A.0.5X1()3$B.1.0X103s

C.1.5X103SD.2.0X10%

【解析】由題意可知，潛水器（含重物）勻速運(yùn)動，動力等于重力，F(xiàn)=mg,由P=Fo可

得上升速度為0=2m/s,由/!="解得潛水器上升的時間為f=1.5Xl（）3s,選項C正確.

10.圖甲所示是工業(yè)上探測物件表面層內(nèi)部是否存在缺陷的渦流探傷技術(shù).其原理是用

通有交流電的線圈使物件內(nèi)產(chǎn)生渦電流，借助探測線圈測定渦電流的改變，從而獲得物件內(nèi)

部是否斷裂及位置的信息；圖乙所示是真空冶煉爐；圖丙是將一個帶鐵芯的線圈乙、開關(guān)S和

電源用導(dǎo)線連接起來的跳環(huán)實驗裝置，將一個套環(huán)置于線圈L上且使鐵芯穿過其中，閉合開

關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起；圖丁所示是阻尼擺.以下說法不正確的是(A)

丙跳環(huán)實驗丁阻尼擺

A.圖甲所示的渦流探傷技術(shù)運(yùn)用了互感原理，圖丙所示的跳環(huán)實驗所接電源必須是交變

電流的電源

B.圖甲中能被探測的物件和圖丙所示的實驗所用的套環(huán)必須都是導(dǎo)電材料

C.圖乙的真空冶煉爐是利用渦流來熔化金屬的裝置

D.圖丁所示的阻尼擺擺動時產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運(yùn)動

【解析】圖甲所示的渦流探傷技術(shù)運(yùn)用了互感原理，圖丙所示的跳環(huán)實驗中的套環(huán)可

視為線圈，運(yùn)用的也是互感原理，跳環(huán)實臉?biāo)B接電源是穩(wěn)恒電源時，在開關(guān)閉合的瞬間可

看到套環(huán)跳起，選項A錯誤；圖甲中能被探測的物件和圖丙所示的實驗所用的套環(huán)必須都是

導(dǎo)電材料，選項B正確；圖乙的真空冶煉爐是利用渦流來熔化金屬的裝置，選項C正確；圖

丁所示的阻尼擺擺動時產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運(yùn)動，選項D正確.

11.(2020?河南鄭州一模)新能源環(huán)保汽車在設(shè)計階段要對各項性能進(jìn)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(jī)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(yùn)動，所受阻力恒定.

(1)18s末汽車的速度是多少？

(2)前25s內(nèi)汽車的位移是多少？

【答案】(1)26m/s(2)608m

【解析】(1)由圖甲知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，汽車做勻加速運(yùn)動或勻速運(yùn)動，由圖乙可知，18s后汽車做勻速

運(yùn)動，此時牽引力為Fi=1.5X1()3N

以牽引力方向為正方向，由平衡條件知，阻力為尸一代=-1.5X1()3N

0?6s內(nèi)，牽引力為FI=9X103N

由牛頓第二定律得F|十六％0,

代入數(shù)據(jù)解得0=5m/s2

6s末汽車的速度為m=30m/s

在6?18s內(nèi)，牽引力為&=1X1()3N

由牛頓第二定律得份+尸加痣，解得他=一4m/s2

18s末汽車的速度為。2=。|+僅。2=26m/s.

(2)汽車在0?6s內(nèi)的位移為xi=5in=90m

在6?18s內(nèi)的位移為》2=＞口'''=336m

在18~25s內(nèi)的位移為刈=。213=182m

故汽車前25s內(nèi)的位移為了=即+及+》3=608m.

12.(2020?湖南株洲一模)一足夠長的光滑水平面上，有10個相同的小球沿直線等間隔均

勻分布，總長度為/,并以相同的速度。o向右運(yùn)動，如圖甲所示，在小球的正前方有一“加速

帶”A8,當(dāng)小球從左端4進(jìn)入加速帶后在水平恒力作用下被加速，直至從右端5離開，小球

經(jīng)過加速帶前后速度的變化情況如圖乙所示.已知1