热点三 冬季奥运会 2021届高考物理热点押题训练 Word版含答案

热点三 冬季奥运会 2021届高考物理热点押题训练
热点材料：
2021年1月19日下午，习近平总书记来到位于河北省张家口市崇礼区的国家跳台滑雪中心，饶有兴致地观看了运动员训练演示，不断为他们点赞。习近平鼓励运动员：“跳的真棒，你看这一个个（落地）都是稳稳当当的。”跳台滑雪起源于欧洲国家，距今已发展一百多年，但对中国来说仍然是一个新型项目。2022年冬奥会跳台滑雪比赛将在国家跳台滑雪中心举行。
北京2022年冬奥会共设7个大项（滑雪、滑冰、冰球、冰壶、雪车、雪橇、冬季两项）、15个分项（高山滑雪、自由式滑雪、单板滑雪、跳台滑雪、越野滑雪、北欧两项、短道速滑、速度滑冰、花样滑冰、冰球、冰壶、雪车、钢架雪车、雪橇、冬季两项）和109个小项。其中，女子单人雪车、单板滑雪障碍追逐混合团体、自由式滑雪男子大跳台、自由式滑雪女子大跳台、自由式滑雪空中技巧混合团体、跳台滑雪混合团体、短道速滑混合团体接力为7个新增小项。
考查知识：曲线运动、抛体运动、机械能守恒定律、动量定理
押题训练
1.2022年第24届冬季奥运会将在北京和张家口联合举行，冬季运动项目逐渐流行起来。一个滑雪场的滑雪赛道有一段斜坡直滑道倾角为37°，斜坡直滑道和水平直滑道平滑连接，一名滑雪运动员从距离斜坡底部10 m处由静止开始下滑，滑板与滑道间的动摩擦因数为。不计空气阻力，已知，g取，则运动员滑到斜坡底部的速度大小和所用的时间为( )
A.10 m/s，2 s B.5 m/s，2 s C.，1 s D.2 m/s，1 s
2.2018年2月22日，平昌冬奥会短道速滑男子500米决赛中，中国选手武大靖以39秒584的成绩打破世界纪录强势夺冠，为中国代表团赢得平昌冬奥会首枚金牌，也是中国男子短道速滑队在冬奥会上的首枚金牌。下列对武大靖的研究中，能把武大靖看作质点的是（ ）
A.研究武大靖的起滑特点 B.研究武大靖到达终点时如何过线
C.研究武大靖在比赛中的运动轨迹 D.研究武大靖的滑冰技巧
3.在平昌冬奥会上，武大靖在500 m短道速滑项目中以39秒584的成绩为中国队夺得首金，同时也创造了新的世界纪录。运动员进入弯道时，身体会向弯道内侧倾斜，如图所示，则武大靖在平滑冰面上匀速率转弯时（做匀速圆周运动），下列说法正确的是( )
A.冰面对武大靖支持力的方向斜向上
B.静摩擦力提供向心力
C.武大靖所受的地面的作用力与其重力平衡
D.武大靖进入弯道时，如果速度过快，离心力增大，他会做离心运动而滑离轨道
4.两名质量相等的滑冰人甲和乙都静止在光滑的水平冰面上，现在，其中一人向另一人抛出一个篮球，另一人接球后再抛回，如此反复几次后，甲和乙最后速率的关系是( )
A.若甲最先抛球，则一定是
B.若乙最先抛球，则一定是
C.无论甲、乙谁先抛球，只要乙最后接球，就应是
D.无论怎样抛球和接球，都是
5.2019年国际雪联单板滑雪U形池世锦赛在美国犹他州帕克城进行，女子组中国选手蔡雪桐以84分获得亚军。如图所示，单板滑雪U形池场地可简化为固定在竖直面内的半圆形轨道场地，雪面上不同曲面处的动摩擦因数不同，因摩擦作用，滑雪运动员从半圆形场地的坡顶下滑到坡底的过程中速率不变，则以下说法错误的是( )
A.运动员下滑过程中加速度一直变化
B.运动员下滑过程中合力一直变化
C.运动员下滑过程中所受的摩擦力大小不变
D.运动员滑到最低点时对轨道的压力大于运动员的重力
6.2022年第24届冬季奥林匹克运动会将在北京和张家口联合举行，跳台滑雪是冬奥会的比赛项目之一。如图所示为简化后的跳台滑雪的轨道示意图，运动员（可视为质点）从起点由静止开始自由滑过一段圆心角为60°的光滑圆弧轨道后从A点水平飞出，然后落到斜坡上的B点。已知A点是斜坡的起点，光滑圆弧轨道半径为40 m，斜坡与水平面的夹角，运动员的质量（重力加速度，阻力忽略不计）。下列说法正确的是( )
A.运动员到达A点时对轨道的压力大小为1 200 N
B.运动员从静止开始运动到B点的整个过程中机械能不守恒
C.运动员到达A点时重力的瞬时功率为104 W
D.运动员从A点飞出到落到B点所用的时间为
7.冰壶（Curling），又称掷冰壶、冰上溜石，是以队为单位在冰上进行的一种投掷性竞赛项目，属冬奥会比赛项目，并设有冰壶世锦赛。中国女子冰壶队于2003年成立，在2009年的女子冰壶世锦赛上战胜诸多劲旅夺冠，已成长为冰壶领域的新生力军。在某次比赛中，冰壶被投出后，如果做匀减速直线运动，用时20 s停止，最后1 s内位移大小为0.2 m，则下面说法正确的是（ ）
A.冰壶的加速度大小是 B.冰壶的加速度大小是
C.冰壶第1 s内的位移大小是7.8 m D.冰壶的初速度大小是6 m/s
8.跳台滑雪是一项勇敢者的滑雪运动。图甲为某跳台滑雪运动员从跳台a(长度可忽略不计)处沿水平方向飞出、在斜坡b处着陆的示意图，图乙为运动员从a到b飞行时的动能随飞行时间t变化的关系图像，不计空气阻力作用，重力加速度g取，运动员的质量为60 kg，则下列说法正确的是( )
A.运动员在a处的速度大小为10 m/s
B.斜坡的倾角为
C.运动员运动到b处时重力的瞬时功率为
D.运动员在空中离坡面的最大距离为2.5 m
9.第24届冬季奥林匹克运动会，将于2022年2月4日在北京和张家口联合举行，北京也将成为奥运史上首个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会的城市.跳台滑雪是冬奥会中最具观赏性的项目之一，北京跳台滑雪赛道“雪如意”如图甲所示，其简化图如图乙所示，跳台滑雪赛道由助滑道、着陆坡、减速停止区三部分组成.比赛中，质量为m的运动员从A处由静止下滑，运动到B处后水平飞出，落在了着陆坡末端的C点，落地瞬间垂直接触面的分速度减为零，以平行接触面的分速度滑入减速停止区，在与C等高的D处速度减为零。已知间的高度差为h，着陆坡的倾角为θ，重力加速度为g，不计运动员在助滑道受到的摩擦阻力及空气阻力，则( )
A.由B点飞出的速度为
B.运动员在停止区上克服摩擦力所做的功为
C.运动员从B点飞出经历时间时距离斜面的距离最远
D.运动员从A点下降到B点和由B点到C点下落的高度之比为
10.疫情期间，居家隔离时各种家庭游戏轮番上演，小明家举行餐桌“冰壶”比赛。如图所示，选取两个质量不同的易拉罐，把易拉罐B放在离餐桌左侧中心五分之一处，将易拉罐A从左侧桌边中心以某一初速度快速推出，两易拉罐沿纵向发生弹性碰撞，最终两易拉罐都恰好停在桌边。若已知餐桌长为L，易拉罐与桌面间的动摩擦因数为μ，以下说法正确的是( )
A.两个易拉罐质量之比
B.全过程两个易拉罐与桌面间因摩擦产生的内能之比
C.易拉罐A的初速度为
D.碰后两个易拉罐在桌面上运动的时间之比
11.为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起跑线距离和（）处分别设置一个挡板和一面小旗，如图所示。训练时，让运动员和冰球都位于起跑线上，教练员将冰球以初速度击出，使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板；冰球被击出的同时，运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗。训练要求当冰球到达挡板时，运动员至少到达小旗处。假定运动员在滑行过程中做匀加速运动，冰球到达挡板时的速度为。重力加速度大小为g。求：
（1）冰球与冰面之间的动摩擦因数；
（2）满足训练要求的运动员的最小加速度。
12.单板滑雪U形池比赛是冬奥会比赛项目，其场地可以简化为如图甲所示的模型：U形滑道由两个半径相同的四分之一圆柱面轨道和一个中央的平面直轨道连接而成，轨道倾角为17.2°。某次练习过程中，运动员以的速度从轨道边缘上的M点沿轨道的竖直切面滑出轨道，速度方向与轨道边缘线的夹角，腾空后沿轨道边缘的N点进入轨道.图乙为腾空过程左视图.该运动员可视为质点，不计空气阻力，取重力加速度的大小。求：
（1）运动员腾空过程中离开的距离的最大值d；
（2）之间的距离L.
13.雪车也被称为“有舵雪橇”，是一种集体乘坐的雪车，是乘坐可操纵方向的雪橇在冰道上滑行的运动项目.起源于19世纪后期的瑞士，雪车男子四人座在1924年第一届法国夏幕尼冬季奥运会上被采纳为正式比赛项目。雪车规定滑道长度为1200~1300 m，平均倾斜度为8%~15%，曲线半径至少在20 m以上。如图，北京“游龙”赛道全长1975米，主赛道落差达到121米，相当于47层楼高，最高设计时速134.4千米，堪称北京冬奥会最快赛道，整个赛道共设置16个弯道，其中包含一个令人惊叹的360°回旋弯道。已知有舵雪橇四人座长度为380厘米，宽度为67厘米，总重量（含四名运动员）630千克，g取。
（1）若在半径为的水平滑道转弯时，不计阻力，侧壁的压力为总重力的4倍，求时速的大小；
（2）不计主赛道上的一切阻力，雪车以的初速度进入主赛道至最低点时的速度为，求此过程中雪车因与侧壁碰撞减少的机械能；
（3）雪车通过终点以时速进入长度为的水平制动滑道区，已知雪车与滑道间的动摩擦因数为，同时四位运动员启动制动器，产生的作用力大小为总重力的2.7倍，试问保证雪车在制动滑道区停止的前提下，制动器工作的时间至少为多少？
14.2018年第23届平昌冬奥会冰壶混双比赛循环赛在江陵冰壶中心进行，巴德鑫和王芮联袂出战以6比4击败美国队。如图为我国运动员巴德鑫推冰壶的情景，现把冰壶在水平面上的运动简化为匀加速或匀减速直线运动，冰壶可视为质点。设一质量为的冰壶从运动员开始推到最终静止共用时。冰壶离开运动员的手后，运动了才停下来，冰壶与冰面间动摩擦因数为0.015，g取。求：
（1）冰壶在减速阶段的加速度大小。
（2）运动员推冰壶的时间。
（3）运动员推冰壶的平均作用力。
15.冬奥会跳台滑雪项目极具观赏性。运动员的运动可简化为以下情境：如图所示，运动员从滑道上的P处滑下，从倾角的斜坡上端A点以速度大小水平飞出，最后落到斜坡上的B点，测得间距离。已知运动员可视为质点，不计空气阻力，。取重力加速度。
（1）求运动员水平飞出的速度大小；
（2）第二次，若运动员到达A点时用力跃起，起跳速度大小仍为，但方向斜向上，与水平面夹角为，试通过计算判断哪次落点更远。
16.跳台滑雪是一种勇敢者的滑雪运动，运动员穿上专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。现有一运动员从跳台a处沿水平方向飞出，在斜坡b处着陆，如图所示，设间的距离为L，斜坡与水平方向的夹角为θ，不计空气阻力，g取。
（1）试推导机械能守恒定律；
（2）若，计算运动员在空中离坡面的最大距离（保留两位有效数字）。
17.在冬季奥运会上某场冰壶比赛中，运动员将红壶以一定速度推出，前进过程中与静止在大本营中心的蓝壶发生对心碰撞，碰撞时间极短，如图甲所示。碰后另外两名运动员用冰壶刷摩擦蓝壶前进方向的冰面，来减小阻力。碰撞前后两壶运动的图线如图乙中实线所示，已知两冰壶质量相等且均为。求：
（1）碰撞后，蓝壶的瞬时速度大小和蓝壶停止运动所用的时间；
（2）红、蓝两壶碰后至停止运动过程中，所受摩擦力的冲量大小之比；
（3）碰撞过程损失的机械能。
答案以及解析
1.答案：A
解析：本题考查动力学知识。设运动员的加速度大小为a，根据牛顿第二定律，得，运动员滑到斜坡底部的速度大小，代入数据，解得，由，解得，故A正确。
2.答案：C
解析：研究武大靖的起滑特点，需要考虑起滑姿态，不能看作质点，故A错误；研究武大靖到达终点时如何过线，也需要考虑姿态，不能看作质点，故B错误；研究武大靖在比赛中的运动轨迹时，武大靖的大小、形状可以忽略，可以将武大靖看作质点，故C正确；研究武大靖的滑冰技巧，需要考虑姿态，不能看作质点，故D错误。
3.答案：B
解析：本题考查曲线运动的受力特点及规律。冰面对武大靖支持力的方向垂直于冰面向上，故A错误；水平指向轨迹圆心的静摩擦力提供武大靖做匀速圆周运动的向心力，故B正确；武大靖的重力方向竖直向下，地面对武大靖的作用力为支持力和摩擦力的合力，方向斜向上，与重力不是一对平衡力，武大靖所受的地面的支持力与重力才是一对平衡力，故C错误；武大靖进入弯道时，如果速度过快，摩擦力不足以提供向心力，他会做离心运动而滑离轨道，故D错误。
4.答案：C
解析：甲、乙两人与球组成的系统动量守恒，故最终甲、乙的动量大小必相等，谁最后接球，谁的质量中就包含了球的质量，即质量大，由动量守恒定律得，因此最终谁接球谁的速率小，故C正确。
5.答案：C
解析：本题考查匀速圆周运动的动态分析。运动员下滑过程中加速度方向总是指向圆心，一直变化，故A正确；运动员下滑过程中的合力方向总是指向圆心，一直变化，故B正确；运动员下滑过程中所受的摩擦力大小等于重力沿半圆形轨道场地切线方向的分力，则摩擦力的大小不断变化，故C错误；运动员滑到最低点时加速度方向竖直向上，处于超重状态，则运动员对轨道的压力大于运动员的重力，故D正确。本题选择说法不正确的，故选C。
6.答案：A
解析：本题考查机械能守恒、牛顿第二定律、平拋运动的规律。运动员在光滑圆弧轨道上的运动和做平抛运动的过程中只有重力做功，机械能守恒，故B错误；运动员在光滑圆弧轨道上运动的过程中机械能守恒，有，由牛顿第二定律可得，得，根据牛顿第三定律可知，运动员到达A点时对轨道的压力大小为1 200 N，故A正确；运动员到达A点时速度沿水平方向，重力的瞬时功率为零，故C错误；运动员从A点飞出到落到B点的过程，由，可得，故D错误。
7.答案：BC
解析：整个过程的逆过程是初速度为零的匀加速直线运动，最后1 s内的位移为0.2 m，根据位移时间公式：，代入数据解得：，故B正确，A错误；根据速度公式得初速度为：，则冰壶第1 s内的位移大小为：，故C正确，D错误。
8.答案：AC
解析：运动员从a到b做平抛运动，在a点的初动能为，可得，A正确；由题图乙可读出平抛运动的时间为，设斜坡倾角为θ，根据几何关系有，则，可知斜坡的倾角为45°，B错误；根据瞬时功率的定义式可知运动员运动到b处时重力的瞬时功率为，C正确；建立平行坡面和垂直坡面的直角坐标系，当垂直坡面的速度减为零时，运动员离坡面的距离最大，由匀减速直线运动的规律有，D错误。
9.答案：AD
解析：由B到C做平抛运动，竖直方向上有，解得，A正确；由B到C过程机械能守恒，运动员落到C点前瞬间的动能为，而运动员落到C点的过程中，由于碰撞损失了一部分能量，所以在停止区上克服摩擦力所做的功小于，B错误；由B到C的过程中，当运动员距离斜面最远时，合速度平行于，即，可解得，C错误；运动员从A点下降到B点的过程机械能守恒，设间的高度差为，有，由B点到C点的过程有，推得，可解得，D正确。
10.答案：BC
解析：本题通过易拉罐的运动及碰撞考查动量守恒定律和能量守恒定律。设易拉罐A与B碰撞前的速度为v，碰撞后两易拉罐的速度分别为和，碰撞过程中易拉罐A和易拉罐B组成的系统动量守恒、能量守恒，有，两易拉罐都恰好停在桌边，有，，联立解得，即，A错误；全过程易拉罐A与桌面间因摩擦产生的内能，易拉罐B与桌面间因摩擦产生的内能，则，B正确；设易拉罐A的初速度为，，由上述分析得，得，C正确；碰后易拉罐在桌面上运动的时间，则碰后两个易拉罐在桌面上运动时间之比，D错误。
11.答案：（1）
（2）
解析：（1）设冰球与冰面间的动摩擦因数为μ，则冰球在冰面上滑行的加速度大小①
由速度与位移的关系知②
联立①②得③
（2）设冰球运动的时间为t，则④
又⑤
由③④⑤式得⑥
12.答案：（1）4.8 m （2）12 m
解析：本题通过U形轨道考查运动的合成与分解、牛顿第二定律、匀变速直线运动规律。
（1）在M点，设运动员在面内垂直方向的分速度为，由运动的合成与分解规律得，设运动员在面内垂直方向的分加速度为，由牛顿第二定律得，由运动学公式得，代入数据得；
（2）在M点，设运动员在面内平行方向的分速度为，由运动的合成与分解规律得，设运动员在面内平行方向的分加速度为，由牛顿第二定律得，设腾空时间为t，由运动学公式得，代入数据得。
13.答案：（1）（2）359100 J（3）1s
解析：（1）水平滑道转弯时，侧壁的压力提供向心力，即
解得
（2）根据动能定理可得
解得
所以此过程中雪车因与侧壁碰撞减少的机械能为359100 J
（3）制动器工作时，雪车的加速度为且
解得
制动器停止工作时，雪车的加速度为
解得
由题意可知
解得
14.答案：（1）
（2）3 s
（3）23 N
解析：（1）根据牛顿第二定律得
冰壶在减速阶段的加速度大小为：
（2）对冰壶在减速阶段的运动采用逆向思维，有
解得：
运动员推冰壶的时间为：
（3）匀减速运动的初速度为：
则推冰壶的平均加速度：
根据牛顿第二定律得：
代入数据解得：
15.答案：（1）30 m/s
（2）第二次落点更远
解析：（1）运动员离开A点后做平抛运动，水平位移
竖直位移
由几何关系，有
联立代入数据解得
（2）若起跳速度方向斜向上与水平面夹角为α，运动员离开A点后做斜抛运动，可分解为沿斜坡方向的匀加速直线运动和垂直斜坡方向的匀减速直线运动。设运动员在空中飞行的时间为，在斜坡上的落点C到A的距离为。
垂直斜坡方向，有
沿斜坡方向，有
联立代入数据解得
可知第二次落点更远。
16.答案：（1）设运动员的质量为m，运动员在a处时的速度大小为、距离地面的高度为，经过一段时间后，运动到距离地面高度为，此时速度大小为，用W表示这一过程中重力做的功，由动能定理有
因为重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量
即
移项得
等式左边为运动员初状态的动能和重力势能之和，等式右边为运动员末状态的动能和重力势能之和，所以在只有重力做功的系统内，动能和重力势能相互转化，总的机械能保持不变.
（2）设运动员在a处时的速度大小为、距离地面的高度为间的水平距离为，由几何关系得
运动员做平抛运动有
解得
把运动员的初速度及重力加速度分别沿斜坡方向与垂直于斜坡方向分解，设运动员初速度沿垂直于斜坡方向分解的大小为，重力加速度沿垂直于斜坡方向分解的大小为.当运动员的速度与坡面平行时，其离坡面距离最大.
由几何知识有，
由运动学公式得，运动员在空中离坡面的最大距离
17.答案：（1）0.8 m/s；5 s
（2）1:4
（3）0.16 J
解析：本题考查动量守恒定律的综合应用。
（1）设碰后蓝壶的速度大小为v，由题图乙可知，红壶碰前的速度，碰后的速度
根据动量守恒定律可得
解得
从题图乙可知蓝壶与红壶沿虚线所示运动时同时停止运动，若红壶以虚线所示运动，则其加速度大小为
则蓝壶停止运动所用的时间为
（2）红、蓝两壶所受摩擦力的冲量大小之比为
（3）碰撞前系统的动能为
碰撞后系统的动能为
系统损失的机械能为