高考物理三轮必做创新题-情景应用 专题 1质点的运动（有解析）

中小学教育资源及组卷应用平台
1质点的运动
一、单选题
1．如图“50TFSI”为长春产某品牌汽车的尾部标识，其中“50”称为G值，G值越大，车辆加速性能越好。G值的大小为车辆从静止加速到100km/h这一过程平均加速度的10倍，若某车这一过程加速时间约为7s，由此推算，该车尾标应该是（　　）
A．30TFSI B．35TFSI C．40TFSI D．45TFSI
2．如图，自行车在水平地面上做匀速直线运动。车轮外边缘半径为，气门芯距轮心的距离为，自行车行驶过程中轮胎不打滑，初始时刻气门芯在最高点，不考虑车轮的形变。气门芯从初始时刻到第一次运动至最低点过程位移的大小为（　　）
A． B．
C． D．
3．福建土楼兼具居住和防御的功能，承启楼是圆形土楼的典型代表，如图（a）所示。承启楼外楼共四层，各楼层高度如图（b）所示。同一楼层内部通过直径约的圆形廊道连接。若将质量为的防御物资先从二楼仓库搬到四楼楼梯口M处，再用沿廊道运送到N处，如图（c）所示。重力加速度大小取，则（　　）
A．该物资从二楼地面被运送到四楼M处的过程中，克服重力所做的功为
B．该物资从M处被运送到N处的过程中，克服重力所做的功为
C．从M处沿圆形廊道运动到N处，位移大小为
D．从M处沿圆形廊道运动到N处，平均速率为
4．近几年，中国的动力电池技术快速发展，电动汽车产品选代升级，可供消费者选择的车型和品牌也会越来越丰富，如图为蔚来的ES8车型，下列表中数据为ES8的动力系统部分数据：
蔚来ES8部分数据
前后轮输出功率 前160kW 标准电池的能量 75kW·h
后240kW 标准电池电荷量 200Ah
最大扭矩 725N·m 匀速行驶最大里程 450km
0-100km/h加速时间 4.9s 交流充电口 220V/32A，效率80%
最高车速 200km/h 直流充电口 420V/250A，效率90%
则下列说法正确是（　　）A．若0~100km/h加速是匀加速直线运动，则汽车的加速度约为20m/s2
B．按照匀速行驶最大里程，汽车行驶过程受到平均阻力为6000N
C．用交流电充电，如果能保持充电电流为32A，则充满标准电池需要约7.8h
D．用直流电充电，如果能保持充电电流为250A，则充满标准电池需要约0.8h
5．2022年6月17日，我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰福建舰正式下水，舰上配置电磁弹射装置可以有效缩短舰载机起飞距离。如图所示，若舰载机先由电磁弹射区从静止开始运动，在电磁弹射装置辅助下可以做加速度为40的匀加速直线运动，通过电磁弹射区之后舰载机只在喷气动力作用下做加速度为25的匀加速直线运动。已知电磁弹射区域长度为80m，舰载机离舰起飞速度为100m/s。航空母舰始终处于静止，舰载机可以视为质点，则由于采用该电磁弹射装置，舰载机起飞距离缩短了（　　）
A．36m B．48m C．72m D．80m
6．利用智能手机安装的软件可以测量自由落体运动加速度。让手机由手中静止释放，然后再用手接住手机，手机上显示加速度随时间变化的图线如图所示。其中表示自由落体加速度的时间段是（　　）
A．0~0.900s B．0.900~1.00s C．1.00~1.20s D．1.20~1.30s
7．目前，我国（电子不停车收费系统）已实现全国联网，大大缩短了车辆通过收费站的时间。如图为甲、乙两辆车以相同的速度开始减速并通过收费站的图像，根据图像下列描述正确的是（　　）
A．甲车进入的是人工通道，乙车进入的是通道
B．两车通过收费站相同路程（乙车内的路程）的时间差为
C．甲车进入通道中的加速度为，乙车进入通道中的加速度为
D．甲车进入通道，当速度减为后，匀速前进
8．雷达是一种利用电磁波来测定物体位置和速度的设备，某防空雷达发现一架飞机正在以水平速度朝雷达正上方匀速飞来。某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图甲所示，经过，雷达向正上方发射和接收到的波形如乙所示，已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为，电磁波的速度为，则该飞机的飞行速度大小约为（　　）
A．1200m/s B．900m/s C．600m/s D．300m/s
9．汽车的制动安全和制动舒适性是考量制动性能的两大标准，ABS系统能让车辆在紧急制动时保有理想的抓地力而让制动依然可控，车速平稳下降从而化解险情。检测人员在某直线路段测试，如图为当ABS启动时车身速度—时间图像和车轮的转速—时间图像，则制动后，以下判断正确的是（　　）
A．车轮转速不断减小
B．车身的加速度不断减小
C．车身做匀减速直线运动
D．车身速度大小始终与车轮转速大小相等
10．近年来有一种测g值的方法叫“对称自由下落法”，将真空长直管沿竖直方向放置，自其中O点向上抛小球又落至原处的时间为，在小球运动过程中经过比O点高H的P点，小球离开P点至又回到P点所用的时间为，测得、和H，可求得g等于（　　）
A． B． C． D．
11．如图（a）所示，停在公路旁的公安巡逻车利用超声波可以监测车速：巡逻车上的测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，就能测出车速。在图（b）中，、是测速仪先后发出的超声波信号，、分别是测速仪检测到的、经反射后的信号。设测速仪匀速扫描，与之间的时间间隔为0.9秒，超声波在空气中传播的速度为340米/秒。则被测车的车速为（　　）
A． B． C． D．
12．2020年11月10日8时12分，中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10909米，创造了我国载人深潜新纪录。假设“奋斗者”号完成海底任务后竖直上浮，从上浮速度为v时开始计时，此后“奋斗者”号匀减速上浮，经过时间t，上浮到海面，速度恰好减为零，则“奋斗者”号在t0（t0A． B． C．vt0 D．
13．如图甲是运动员在蹦床比赛中的一个情景．设蹦床运动员仅在竖直方向上运动，她的脚在接触蹦床过程中，蹦床对她的弹力F在内随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来，如图乙所示，重力加速度，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．运动员的质量为 B．运动员的最大加速度为
C．运动员自由下落的最长时间为 D．运动员上升的最大高度为
14．蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术。两根足够长的光滑杆竖直放置，两杆之间水平距离为6m。两杆上分别套有具有蓝牙功能的环A、B，两环在10m距离内可实现蓝牙有效通讯。现环A由某高度由静止释放，同时环B以初速度2m/s与环A相同高度处下滑。从两环开始运动计时，则两环可实现有效通讯时长为（　　）
A．1s B．2s C．3s D．4s
二、多选题
15．一段高速公路上限速120km/h，为监控车辆是否超速，设置了一些“电子警察”系统，其工作原理如图所示：路面下，距离L埋设两个传感器线圈A和B，当有车辆经过线圈正上方时，传感器能向数据采集器发出一个电信号；若有一辆汽车（在本题中可看作质点）经过该路段，两传感器先后向数据采集器发送信号，时间间隔为，经微型计算机处理后得出该车的速度。若超速，则计算机将控制架设在路面上方的照相机C对汽车拍照，留下违章证据。根据以上信息，下列说法正确的是（ ）
A．计算汽车速度的表达式
B．计算汽车速度的表达式
C．若，，照相机将会拍照
D．若，，照相机将会拍照
16．电子设备之间在一定距离范围内可以通过蓝牙连接进行数据交换，已经配对过的两电子设备，当距离小于某一值时，会自动连接；一旦超过该值时，蓝牙信号便会立即中断，无法正常通讯。某次实验中，分别安装在甲、乙两小车上的两电子设备已通过蓝牙配对成功，其正常通讯的有效距离为。两车运动路线在同一条直线上（两车略微错开，不会相撞）。如图所示，甲车以的初速度经过O点，向右做加速度大小的匀加速直线运动。同时乙车以初速度向右经过O点左侧6m处，并立即以的加速度刹车。以此时刻为计时起点，忽略蓝牙信号连接延迟，下列说法正确的是（　　）
A．时信号第一次中断
B．时信号第一次恢复
C．信号第二次中断时，甲在O右边55m处
D．从信号第一次恢复到信号第二次中断，甲的位移为20m
17．如图所示，拧开自来水水龙头，水龙头出水口的横截面积为S1，当水流稳定且速度不大时，流出的水柱上下截面并不相同，现测得距出水口一小段距离H处水柱的横截面积为S2，重力加速度g取10m/s2，假定水在流动的过程中不散开，以下说法正确的是（　　）
A．水龙头中水的流量（单位时间内通过任一横截面的水的体积）是S1S2
B．上、下两段相同长度的水柱的机械能相等
C．一段水柱下落的两相邻的相等时间内的动能增加量相等
D．若水龙头的出水速度为1m/s，水下落75cm时水的横截面面积变为S1
18．2022年10月9日搭载天基太阳天文台“夸父一号”的长征二号丁运载火箭成功发射。下图为火箭发射后，第6秒末的照片，现用毫米刻度尺对照片进行测量，刻度尺的0刻度线与刚发射时火箭底部对齐。假设火箭发射后6秒内沿竖直方向做匀加速直线运动，且质量不变。已知火箭高为40.6米，起飞质量为250吨，重力加速度g取。则下列估算正确的是（ ）
A．火箭竖直升空的加速度大小为
B．火箭竖直升空的加速度大小为
C．火箭升空所受到的平均推力大小为
D．火箭升空所受到的平均推力大小为
三、解答题
19．足够宽的泳池中装有折射率为的均匀液体，池底放有足够大的反光平面镜。池水深度，在泳池中间某处有一静止的点光源S，点光源可以向各个方向移动。初始时刻，在液面上观察到面积为27π的圆形光斑。（不考虑光线射向泳池侧壁反射、折射后的反射情况）
（I）求点光源S的初始位置离池底高度h；
（II）让点光源S向某个方向匀速移动，发现光斑最右侧边沿B位置不动，最左侧边沿A向右以速度移动，侧面图如图所示，求点光源S移动的速度大小和方向。
20．图甲是一种智能减震装置的示意图，轻弹簧下端固定，上端与质量为m的减震环a连接，并套在固定的竖直杆上，a与杆之间的智能涂层材料可对a施加大小可调节的阻力，当a的速度为零时涂层对其不施加作用力。在某次性能测试中，质量为0.5m的光滑环b从杆顶端被静止释放，之后与a发生正碰；碰撞后，b的速度大小变为碰前的λ倍、方向向上，a向下运动2d时速度减为零，此过程中a受到涂层的阻力大小f与下移距离s之间的关系如图乙。已知a静止在弹簧上时，与杆顶端距离为4.5d，弹簧压缩量为2d，重力加速度为g。求
（1）与a碰前瞬间，b的速度大小；
（2）λ的值。
21．石智勇在东京奥运会举重男子73公斤比赛中夺得金牌。在挺举比赛中，运动员做好预备姿势后，先用一个连续的动作将杠铃从举重台上提起并置于胸上如图，随后站起如图3，稳定后迅速把杠铃从胸上挺起并迅速下蹲，同时将双臂在头上伸直并锁肩支撑如图4，最后直臂起立两脚对称地站稳在一条横线上如图5。若石智勇举起杠铃过程中，杠铃第一次竖直上升高度为（图），用时。从图3到图4过程中杠铃位置可看作不变。杠铃第二次竖直上升高度为（图），用时。
（1）杠铃第一次上升过程中杠铃运动的平均速度为多大？
（2）这次挺举比赛中石智勇对杠铃做了多少功？
（3）若杠铃每次上升过程均看成杠铃先做匀加速直线运动紧接着做匀减速直线运动，加速过程和减速过程加速度大小相等，则这次挺举过程中石智勇对杠铃的最大推力为多大？
参考答案：
1．C
【详解】由题可知
v=100km/h=27.8m/s
根据加速度的定义式有
可知该车的G值为
所以其新尾标应为40TFSI。
故选C。
2．D
【详解】当气门芯由轮子的正上方第一次运动到轮子的正下方时，轮子向前运动半个周长，气门芯的初位置与末位置
由几何知识得，气门芯的位移大小为
故选D。
3．A
【详解】A．该物资从二楼地面被运送到四楼M处的过程中，克服重力所做的功为
故A正确；
B．该物资从M处被运送到N处的过程中，由于M、N高度差为零，所以克服重力做功为零，故B错误；
C．从M处沿圆形廊道运动到N处，位移大小为，故C错误；
D．从M处沿圆形廊道运动到N处，平均速率为
故D错误。
故选A。
4．D
【详解】A．由加速度定义式得
A错误；
B．汽车匀速行驶时，牵引力等于阻力，由能量守恒知
B错误；
CD．考虑能量转化
用交流电充电，充电电流为32A时，则充满标准电池需要用时
用直流电充电，充电电流为250A时，则充满标准电池需时
C错误，D正确。
故选D。
5．B
【详解】在借助电磁弹射装置的情况下，先在电磁区域加速距离为，舰载机获得速度
代入数据计算得
之后继续加速，需要的加速距离
总的加速距离为
若不借助电磁弹射装置，加速距离为
所以由于采用该电磁弹射装置。舰载机起飞距离缩短了
故选B。
6．C
【详解】根据自由落体运动的加速度为重力加速度，接近，可知表示自由落体加速度的时间段是1.00~1.20s。
故选C。
7．D
【详解】A．经过人工通道缴费时车的速度应减为零，然后再启动，而经过ETC通道的不需要停车即可通过，由图可知甲只是减速，但速度并没有减为零，所以甲车进入的是ETC通道，乙车进入的是人工收费通道，故A错误；
B．由v-t图像图线与坐标轴所围的面积表示位移，通过收费站相同路程为
乙车用了18s时间，而甲车用了大于5s时间（0-5s时间内，甲图线与时间轴围成的面积小于40m），故两车通过收费站相同路程的时间差小于，故B错误；
C．甲车进入通道的加速度大小为
乙车进入通道的加速度大小为
故C错误；
D．由v-t图像图线与坐标轴所围的面积表示位移，甲车进入通道，当速度减为后，匀速前进
故D正确。
故选D。
8．D
【详解】由题图甲得雷达第一次发射电磁波时，飞机距离雷达的距离为
由题图乙得雷达第二次发射电磁波时，飞机和雷达的竖直距离为
设该段时间内飞机水平飞行的距离为s2，则s1、s2、h在空间构成一个直角三角形，利用数学关系得
飞机的飞行速度
故选D。
9．C
【详解】A．从车轮的转速—时间图像可知，车轮做减速—加速—减速—加速……的变速运动，并不是不断减小，故A错误；
BC．从车身的速度—时间图像可知，速度与时间的图像关系为斜率恒定的直线，直线斜率表示加速度，因此车身做的是加速度恒定的匀减速运动，故B错误，C正确；
D．车身的速度—时间图像与车轮转速—时间图像不重叠，因此车身速度大小与车轮转速大小并不相等，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】设O点速度为，P点速度为，自其中O点向上抛小球又落至原处为竖直上抛运动，则
在小球运动过程中经过比O点高H的P点，小球离开P点又回到P点，同理可得
再利用公式
得
解得
故选C。
11．A
【详解】由图（b）中的数据可知，、的间隔的刻度值为4.5个格，时间长为0.9s，、之间的间隔的刻度值为1.5个格，所对应的时间为0.3s；测速仪第一次发出超声波信号时，经0.15s到达汽车处，而信号从汽车处返回测速仪，也经0.15s时间；、之间的间隔刻度值为1个格，所对应的时间为0.2s，测速仪第二次发出超声波信号时，经0.1s到达汽车处，而信号从汽车处返回测速仪，也经0.1s时间；测速仪第一次发出的信号从汽车处返回到测速仪时，汽车距测速仪
测速仪第二次发出的信号从汽车处返回到测速仪时，汽车距测速仪
汽车在两次与信号相遇中，行驶了
汽车在行驶17m所经时间为
则有汽车的车速为
故选A。
12．D
【详解】“奋斗者”号上浮时的加速度大小为
根据逆向思维，可知“奋斗者”号在t0时刻距离海平面的深度为
故选D。
13．C
【详解】A．由图可知运动员所受的重力为300N，由
可得，运动员的质量为
A错误；
B．由图可知，蹦床对运动员的最大弹力为
对运动员受力分析，由牛顿第二定律
可得，运动员的最大加速度为
B错误；
C．由图像可知，运动员离开蹦床后做竖直上抛运动，离开蹦床的时刻为6.8s或9.4s，再下落到蹦床上的时刻为8.4s或11s，时间间隔均为1.6s，根据竖直上抛运动的对称性，可知运动员自由下落的最长时间为0.8s，C正确；
D．运动员上升的最大高度为
D错误。
故选C。
14．D
【详解】设经过时间t两环间距为10m，则
即
解得
t=4s
故选D。
15．AC
【详解】AB．计算汽车速度的原理是利用短时间内的平均速度来代替瞬时速度，故汽车速度的表达式为
A正确，B错误；
C．若，，则汽车的速度为
超速，照相机将会拍照，C正确；
D．若，，则汽车的速度为
未超速，照相机不会拍照，故D错误。
故选AC。
16．AD
【详解】A．因开始时，乙车速度较大，则在乙停止运动之前乙车可超过甲车，然后两车距离逐渐变大，当蓝牙第一次中断时乙车超过了甲车，则第一次信号中断时满足
解得
t=4s
即时信号第一次中断，选项A正确；
B．当第一次信号中断时，甲车的速度v11=1.4m/s，乙车的速度v21=4.4m/s，到信号第一次恢复时应该满足
解得
t2=12s
但是乙车停止运动的时间
即经过12s时乙车已经停止，则信号第一次恢复的时刻应该大于16s，选项B错误；
C．乙车停止运动时，距离O点的距离为
信号第二次中断时，甲在乙的右侧10m位置，则此时甲车在O右边49m处，选项C错误；
D．信号第一次恢复的时甲距离O点的距离为
从信号第一次恢复到信号第二次中断，甲的位移为49m-29m=20m，选项D正确。
故选AD。
17．AD
【详解】A．由于单位时间内通过任一横截面的水的体积相等，设Δt时间内通过任一横截面的水的体积为V，V=vΔtS，出水口的速度为
v1=
H处水的速度为
v2=
又
v22－v12=2gH
则水的流量为
=S1S2
故A正确；
B．一段原长为l的水柱在向下运动的过程中，速度增大，水柱变长，设经过一段时间后长为（1＋a）l，这段水柱运动过程中机械能不变，易知上、下两段长度均为l的水柱的机械能不同，故B错误；
C．一段水柱下落的两相邻的相等时间内，下落的距离不一样，重力做的功不一样，动能增加量不相等，故C错误；
D．水流从水龙头出水口到B点（75cm处）做匀加速直线运动，由
vB2－v12=2gh
可得
vB=4m/s
由单位时间内通过任一横截面的水的体积相等，可得
v1ΔtS1=vBΔtS′
解得
S′=S1
故D正确。
故选AD。
18．AD
【详解】由图可知，照片中火箭尺寸与实际火箭尺寸的比例为
可得火箭在6s内上升的高度为
由匀变速直线运动规律得
解得
由牛顿第二定律得
解得平均推力大小为
故选AD。
19．（I）1m；（II）0.1m/s，方向与池底成30°斜向右下(方向大体上说对即可)
【详解】（I）根据可得
最边沿应为射向镜面反射后到水面全反射位置。则有
解得
又
可得
h=1m
（II）若保持B位置不动，左侧边沿向右运动，则光源S应沿着光路斜向下运动。设时间Δt，最左边沿移动距离
根据几何关系可知光源移动的距离
则移动速度为
得
方向与池底成30°斜向右下(方向大体上说对即可)。
20．（1）；（2）
【详解】（1）光滑环b做自由落体运动，设碰前瞬间b的速度大小为，则有
解得
（2）设弹簧劲度系数为k，a静止在弹簧上时有
由图乙可知
设向上为正方向，当a向下运动过程中所受合外力为
联立得可得
即a所受合外力为方向向上的恒力，所以a做匀减速直线运动。设a向下运动过程中加速度大小为，由牛顿第二定律有
解得
根据运动学公式可得
设a、b碰撞后瞬间速度大小分别为，；ab碰撞过程，系统动量守恒，则有
联立并将代入，解得
21．（1）；（2）3762J；（3）2376N
【详解】（1）根据，可得
（2）根据题意可知石智勇对杠铃做的功等于杠铃重力势能增加量
（3）根据题意可得
，
解得
，
故第二次加速阶段推力大，再根据
解得
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)