专题3 运动和力的关系 专项提升练 -2024届高考物理三轮复习情境试题习题+答案

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随着国家教育政策和考试评价体系的不断变化，情境化试题已成为高考物理命题的必然趋势.情境化试题通过创设真实的生产生活、科技创新、体育运动等情境，提出实际问题，让学生在实际问题的解决过程中展现自己的核心素养，既为高校选拔出具有发展潜能的高素质人才，也为知识取向教学转向素养导向教学、落实立德树人教育根本任务指引了方向.
科技情境类试题频繁出现在高考物理试题和一些省市的模拟试题中，这类试题以科技领域的真实情境为测试载体，以物理学科核心素养为测试宗旨，聚焦关键能力、学科素养和思维品质的考查，能较好地契合新课程改革理念及新高考评价体系的要求，也能反映科技领域最新的研究成果，从而引导考生树立民族自信心与自豪感。
一．牛顿第一定律
1．（2023•梅州一模）早在2300年前，墨子在《墨经》中就对力的概念提出了初步的论述：“力，形之所以奋也。”这句话的意思是说，力是使物体开始运动或加快运动的原因。则下列关于力的说法正确的是（ ）
A．墨子的观点与亚里士多德关于力和运动的观点基本相同
B．物体受到变力作用，速度大小一定会改变
C．力不是维持物体运动的原因
D．当物体不受力时，物体将停止运动
二．牛顿第二定律
2．（2024•天心区校级模拟）采棉机（如图（a））在运输圆柱形棉包的过程中缓慢经过一段如图（b）所示路面（运动时，圆柱形棉包在前，路段足够长），CD、EF为水平路面，M点为倾角最大的位置，倾角为30°。棉包放在如图（c）所示的“V”形挡板上，两板间夹角恒为120°，初始时OA与水平面的夹角为30%。运动过程中，忽略“V”形挡板对棉包的摩擦力，已知重力加速度为g。则（ ）
A．从D到M路面对采棉机的作用力越来越小
B．从D到M棉包对OA板的压力先增大后减小
C．从D到M棉包对OB板的压力一直增大
D．采棉机在EF段做减速运动，加速度可以为3g
3．（2024•仓山区校级模拟）如图所示，蜘蛛静止在竖直平面内蜘蛛网的中央时A、B、C三点的连线构成正三角形，三根蜘蛛丝a、b、c的延长线过三角形的中心，蜘蛛丝c沿竖直方向，c中有张力。则（ ）
A．蜘蛛静止在网中央时，c中张力等于b中张力
B．在水平风力吹拂下，a、b、c蛛蛛丝中c最不容易断
C．蜘蛛在网中央由静止向上加速，a和b的张力可能不等
D．蜘蛛在网中央由静止向上加速，c中张力变大
4．（2024•乌鲁木齐模拟）杭州复兴号亚运会动车组由8节车厢组成，为4动4拖的分散型车组，其中第1、3、5、7节车厢带动力，其余4节车厢不带动力。若每节车厢的质量均相同，在平直轨道上运行时、每节动力车厢的牵引力均相同，每节车厢受到的阻力均相同。已知动车组在平直轨道上匀加速运行时，7、8节车厢之间的作用力为F0。则6、7节车厢之间的作用力F67和5、6节车厢之间的作用力F56分别为（ ）
A．F67＝0，F56＝F0B．F67＝F0，F56＝F0
C．F67＝2F0，F56＝3F0D．F67＝3F0，F56＝2F0
5．（2024•昌乐县校级模拟）如图甲所示，生活中常用两根并排的竹竿将砖块从高处运送到低处。将竹竿简化为两根平行放置、粗细均匀的圆柱形直杆，一长方体砖块放在两竹竿的正中间，由静止开始从高处下滑。图乙为垂直于运动方向的截面图（砖块截面为正方形）。若仅将两竹竿间距减少一些，则（ ）
A．竹竿对砖块的弹力变小
B．竹竿对砖块的摩擦力变大
C．砖块的加速度不变
D．砖块下滑到底端的时间变短
6．（2024•雨花区校级模拟）随着工作压力的增大以及生活水平的提高，越来越多的人选择在假期出行旅游放松。若车厢上放置一与地板成θ角的木板，木板上静置一木块。某段时间内，木块随车厢一起斜向上做加速度为a的匀加速运动。已知缆绳与水平方向夹角也为θ。若木板与车厢底板夹角缓慢增大稍许，木块、木板与车厢始终保持相对静止，则关于木块对木板的压力FN和木块对木板的摩擦Ff，下列说法正确的是（ ）
A．FN减小，Ff减小B．FN增大，Ff增大
C．FN减小，Ff增大D．FN增大，Ff减小
7．（2024•新郑市校级一模）如图甲所示，某同学利用橡皮筋悬挂手机的方法模拟蹦极运动，并利用手机的加速度传感器研究加速度随时间变化的图像，如图乙所示。手机保持静止时，图像显示的加速度值为0，自由下落时，图像显示的加速度值约为﹣10m/s2，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．t＝0.6s时，手机已下降了约1.8m
B．t＝0.8s时，手机正向上加速运动
C．加速度约为70m/s2时，手机速度为0
D．0.6﹣0.8s时间内，橡皮筋的拉力逐渐减小
8．（2023•南京二模）潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域，浮力顿减，称之为“掉深”。如图甲所示，某潜艇在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行。t＝0时，该潜艇“掉深”，随后采取措施成功脱险，在0～30s时间内潜艇竖直方向的v﹣t图像如图乙所示（设竖直向下为正方向）。不计水的粘滞阻力，则（ ）
A．潜艇在“掉深”时的加速度为1m/s2
B．t＝30s潜艇回到初始高度
C．潜艇竖直向下的最大位移为100m
D．潜艇在10～30s时间内处于超重状态
9．（2023•福州模拟）2022年9月中国自主研制的全世界最大吨位2600t全地面起重机在超大型装备调试试验基地下线。如图该起重机能够实现160m高度吊重173t（相当于100多辆家用汽车加起来的重量）的极限工况，它转台转场时可以携带的总重达317t，最高车速可达10km/h，可以通过更狭窄、起伏的山地。起重机（ ）
A．相关参数中的单位“t”、“km/h”、“m”，均为国际单位制的基本单位
B．将货物从地面吊起瞬间，货物加速度为零
C．将货物吊起全过程，货物都处于超重状态
D．将货物吊起过程中，货物相对于起重机车头是运动的
10．（2023•广东二模）如图甲所示为丽江古城古老的住宅楼和万古楼，万古楼的“飞檐”屋顶是中国传统建筑的重要表现之一、现把住宅楼和万古楼的屋顶分别看成平直轨道ABC及弯曲轨道ADC，如图乙所示。一颗松果（可看成质点）从A点由静止开始分别沿两轨道滑下到C点，不计阻力，下列速率v﹣t图像可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
11．（2023•佛山模拟）“水火箭”是一项深受学生喜欢的科技活动，某学习小组利用饮料瓶制作的水火箭如图甲所示，其发射原理是通过打气使瓶内空气压力增大，当瓶口与橡皮塞脱离时，瓶内水向后喷出，水火箭获得推力向上射出，图乙是某次竖直发射时测绘的水火箭速度v与时间t的图像，其中t0时刻为“水火箭”起飞时刻，DE段是斜率绝对值为g的直线，忽略空气阻力，关于“水火箭”的运动，下列说法正确的是（ ）
A．在t1、t2、t3、t4时刻中，加速度大小都等于g
B．在t2时刻达到最高点
C．在t3时刻失去推力
D．t3∼t4时间做自由落体运动
12．（2023•道里区校级模拟）2023年5月6日，哈三中举行春季趣味运动会。趣味比赛“毛毛虫竞速”锻炼体能的同时，考验班级的团队协作能力。某班级在比赛中六位同学齐心协力，默契配合，发令后瞬间加速度达到10m/s2。已知“毛毛虫”道具重10kg，重力加速度g的大小取10m/s2。则在发令后瞬间平均每位同学对道具的作用力约为（ ）
A．17NB．20NC．24ND．33N
13．（2023•洪山区校级模拟）如图所示，生产车间有两个完全相同的水平传送带甲和乙，它们相互垂直且等高，正常工作时都匀速运动，速度大小分别为v甲、v乙，将工件（视为质点）轻放到传带甲上，工件离开传送带甲前已经与传送带甲的速度相同，并平稳地传送到传送带乙上，且不会从传送带乙的右侧掉落。两传送带正常工作时，对其中一个工件A在传送带乙上留下的痕迹，图中可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
14．（2023•镇海区模拟）图甲所示为生活中巧妙地利用两根并排的竹竿，将长方体砖块从高处运送到低处的场景。将竹竿简化为两根平行放置，粗细均匀的圆柱形直杆，砖块放在两竹竿的正中间，由静止开始从高处下滑，图乙所示为垂直于运动方向的截面图（砖块截面为正方形）。若仅将两竹竿间距增大一些，则砖块（ ）
A．下滑过程中竹竿对砖块的弹力变大
B．下滑过程中竹竿对砖块的摩擦力不变
C．下滑的加速度变小
D．下滑到底端的时间变短
15．（2023•温州三模）如图为“H225”应急救援直升机在永嘉碧莲镇执行灭火任务时的情景．直升机沿水平方向匀速直线飞往水源地取水时，悬挂空水桶的悬索与竖直方向的夹角为37°；直升机取水后飞往火场灭火，沿水平方向以5m/s2的加速度匀加速直线飞行时，悬挂水桶的悬索与竖直方向的夹角也为37°。若空气阻力大小不变，空桶质量为400kg，忽略悬索的质量，则此时水桶中水的质量为（sin37°＝0.6，cs37°＝0.8）（ ）
A．260kgB．500kgC．800kgD．1000kg
16．（2024•西城区校级模拟）跳楼机可以使人体验失重和超重（如图所示）。现让升降机将座舱送到距地面H＝78m的高处，然后让座舱自由下落，落到距地面h＝30m的位置时开始制动，使座舱均匀减速，座舱落到地面时刚好停下。在该体验中，小明将质量m＝10kg的书包平放在大腿上（不计空气阻力，g取10m/s2）。求：
（1）当座舱落到距地面h1＝50m的位置时，小明对书包的作用力大小F1；
（2）跳楼机制动后（匀减速阶段）加速度a的大小；
（3）当座舱落到距地面h2＝15m的位置时，小明对书包的作用力大小F2。
三．力学单位制
17．（2024•西城区校级模拟）近10年来我国大力发展空军和海军，新增舰船是除美国外其他国家的总和。无论是飞机还是战舰设计，都需要复杂的流体力学知识。当流体流动时，根据流动特征可以分成湍流和层流：如果流体质点的轨迹（一般说随初始空间坐标x、y、z随时间t而变）是有规则的光滑曲线（最简单的情形是直线），这种流动叫层流，此时流体分层流动，各层互不混合，没有这种性质的流动叫湍流。不同状态的流体动力学方程不一样。流体力学中用一个无量纲的数﹣﹣雷诺数Re（Reynldsnumber），来表征流体的这一特征，一般情况下，雷诺数小的时候是层流，雷诺数大的时候是湍流。已知雷诺数由四个变量决定，流体的流速v、流体的密度ρ、特征长度d，黏性系数μ．请根据所学知识对雷诺数的表达式做出判断，以下表达式中可能正确的是：（已知黏性系数μ为流体中相距dx的两平行液层，由于内摩擦，使垂直于流动方向的液层间存在速度梯度dvdx，当速度梯度为1个单位，相邻层“单位”接触面S上所产生的黏滞力F（亦称内摩擦力）即黏性系数，以μ表示：μ=FSdvdx/它的单位是Pa•s）（ ）
A．Re=ρvdμB．Re=ρvdμC．Re=ρvd2μD．Re=ρvdμ3
18．（2024•安徽模拟）1948年，荷兰理论物理学家卡西米尔预言，在真空中的两块不带电的金属板相距很近时，它们之间会存在一种作用力，这个效应被称为卡西米尔效应。已知这两块金属板间的作用力F与普朗克常量h、真空中电磁波的波速c、平行金属板间的距离d、以及两正对板的长度a和宽度b有关。根据所学的量纲知识对F表达式做出合理的判断，在表达式中引入一个无单位的物理常量k。下列表达式中可能正确的是（ ）
A．F=kℎcabd4B．F=kℎca2b2d4
C．F=kℎabcd3D．F=kℎca2b2d3
四．牛顿运动定律的应用——从运动情况确定受力
19．（2024•南宁一模）某种海鸟可以像标枪一样一头扎入水中捕鱼，假设其在空中的俯冲看作自由落体运动，进入水中后可以看作匀减速直线运动，其v﹣t图像如图所示，自由落体运动的时间为t1，整个过程的运动时间为53t1，最大速度为vm＝6m/s，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．t1＝1s
B．整个过程中，鸟下落的高度为3m
C．t1至53t1时间内，鸟的加速度大小为20m/s2
D．t1至53t1时间内，鸟所受的阻力是重力的1.5倍
20．（2024•顺德区二模）2023年10月31日，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。当返回舱距离地面1.2m时，返回舱的速度为8m/s，此时返回舱底部的4台反推火箭点火工作，使返回舱触地前瞬间速度降至2m/s，实现软着陆。若该过程飞船始终竖直向下做匀减速运动，返回舱的质量变化和受到的空气阻力均忽略不计。返回舱的总质量为3×103kg，g取10m/s2，则4台反推火箭点火工作时提供的推力大小为（ ）
A．3×104NB．7.5×104NC．2.6×104ND．1.05×105N
五．牛顿运动定律的应用——超重和失重
21．（2023•浑南区校级三模）“神舟十六号”返回舱载着三名航天员于10月31日返回地面，图甲是返回舱降落的场景，从引导伞、主伞依次打开到返回舱即将落地，返回舱的简化v﹣t图如图乙所示。舱内航天员的超重感觉最明显的时段是（ ）
A．从t1到t2B．从t2到t3C．从t3到t4D．从t4到t5
22．（2023•广东模拟）在某次无人机操控比赛中，一名选手操纵无人机沿竖直方向运动，无人机的v﹣t图像如图所示，取竖直向上为正方向，对无人机的运动过程，下列说法正确的是（ ）
A．0～0.5s内的加速度大于0.5s～1.0s内的加速度
B．0.5s～1.0s内的加速度方向发生变化
C．0.5s时距离地面的高度最大
D．1.5s～2.0s内无人机处于超重状态
23．（2023•宜春一模）北京时间2022年12月4日20时09分，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。在太空执行任务183天后，“最忙出差三人组”的陈冬、刘洋、蔡旭哲于21时01分安全顺利出舱。返回过程中返回舱速度195m/s时在距离地表10km的地方打开降落伞，返回舱先做匀变速直线运动最终降低到5m/s，之后保持匀速运动，匀速时间99.8s。待高度只剩1m时，底部的反推发动机点火，让返回舱进行最后一次减速至3m/s，使其安全触地。忽略空气阻力，g＝10m/s2，以下说法中正确的是（ ）
A．从开伞到着地过程中，航天员始终处于超重状态
B．开伞后匀变速运动过程中返回舱的加速度为1.9m/s2
C．反推发动机点火的推力至少为返回舱重力的1.8倍
D．设返回舱重力mg，则从开伞到落地重力的冲量为95.25mg
24．（2023•罗湖区校级三模）舞蹈《只此青绿》表演中，需要舞者两脚前后分开，以胯部为轴，上半身缓慢后躺，与地面近乎平行，在舞者缓慢后躺的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．舞者对地面的压力就是舞者的重力
B．地面对舞者的支持力和舞者的重力是一对平衡力
C．舞者受到地面的摩擦力向前
D．舞者处于失重状态
（多选）25．（2024•汕头一模）2023年10月2日，杭州第十九届亚运会田径项目，中国运动员熊诗麒夺得女子跳远的第一枚亚运会金牌，跳远可拆分为助跑、起跳、腾空、落地这四个过程，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．在腾空的最高点，运动员的速度为0
B．在腾空上升阶段，运动员处于超重状态
C．在起跳时，运动员对地面的压力大于重力
D．在助跑过程中，地面给人脚静摩擦力作用，使运动员加速向前运动
六．牛顿运动定律的综合应用
26．（2024•贵阳模拟）蹴球是中国少数民族的一种传统体育项目，比赛在一块正方形水平地面上进行，比赛用球为硬塑实心球。如图所示，静止在场地中的球1与球2、球2与边线间的距离均为L，两球质量相同，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为μ，一队员用脚给球1一个水平冲击力使其获得水平速度，球1与球2发生弹性正碰后，球2恰好能到达边线，重力加速度为g。则球2运动的时间为（ ）
A．2LμgB．L2μgC．2LμgD．3Lμg