第2章 培育 学科素养(二) -2023高考物理一轮复习【导与练】高中总复习第1轮教师用书word（老教材，教科版）

培育·学科素养(二) 1.蹦极 蹦极,也叫机索跳,是一项非常刺激的户外休闲活动。跳跃者站在约40米以上高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上,把一端固定的一根长长的橡皮绳绑在踝关节处,然后两臂伸开、双腿并拢,头朝下跳下去。 [示例1] (2021·江苏南京期中)如图甲为蹦极的场景。一游客从蹦极台开始下落的速度位移图像如图乙所示。已知弹性绳的弹力与伸长量的关系符合胡克定律,游客及携带装备的总质量为75 kg,弹性绳原长为10 m,重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是(　D　) A.整个下落过程中,游客始终处于失重状态 B.游客及携带装备从静止开始下落15 m的过程中重力的冲量为1 125 N·s C.弹性绳的劲度系数约为50 N/m D.弹性绳长为24 m时,游客的加速度大小约为18 m/s2 解析:由图乙可知游客从蹦极台下落过程先加速后减速,即先有向下的加速度后有向上的加速度,所以游客先处于失重后处于超重状态,选项A错误;以游客及携带装备为研究对象,从静止开始下落15 m的过程中,由动量定理得IG-IF=mv=75×15 N·s=1 125 N·s,故重力与弹力的合力的冲量是1 125 N·s,选项B错误;游客先加速后减速,当合力为0时速度最大,此时弹力等于重力,即kΔx=mg,解得k==N/m=150 N/m,选项C错误;弹性绳长为24 m时,绳的弹力F=kΔx=150×(24-10) N=2 100 N,根据牛顿第二定律得F-mg=ma,则a== m/s2=18m/s2,选项D正确。 2.港珠澳大桥——新世界的七大奇迹 2018年10月23日,港珠澳大桥开通仪式在广东珠海举行,驾车从香港到珠海、澳门仅需45分钟。三地共建主体工程29.6千米,包括6.7千米海底隧道和22.9千米桥梁;桥墩224座,桥塔7座。截至2018年10月,港珠澳大桥是世界上里程最长、寿命最长、钢结构最大、施工难度最大、沉管隧道最长、技术含量最高、科学专利和投资金额最多的跨海大桥。大桥工程的技术及设备规模创造了多项世界纪录,被誉为“超级大国的超级工程”。 [示例2] (2021·吉林通榆月考)2018年10月24日,号称世界最长的跨海大桥——港珠澳大桥正式开始运营通车,该大桥起于香港国际机场,终于珠海拱北口岸,全长55千米,初步实现一桥连三地的目的,为香港、澳门、珠海三地经济社会一体化创造了条件。大桥部分路段采用斜拉桥,如图1所示。其结构简化为如图2所示,其中A为主梁,B为索塔,C为斜拉索,B处于竖直方向,C与B之间的夹角为θ。下列说法不正确的是(　B　) A.大桥的桥面受到斜拉索拉力的合力竖直向上 B.θ越大,斜拉索所受拉力越小 C.索塔所受斜拉索拉力的合力大小等于主梁受到的重力 D.桥面上有车通行时与无车通行时相比较,斜拉索所受拉力更大 解析:根据对称性,一对斜拉索C(与索塔夹角相同)拉力大小相等,二力合成后,作用在主梁A的合力竖直向上,故A说法正确;主梁所受重力与斜拉索的拉力的合力等大反向,斜拉索与索塔夹角为θ时,则有G桥=2Tcos θ,得T=,θ变大,T变大,故B说法错误;主梁A所受重力与斜拉索C的拉力的合力等大反向,索塔B所受斜拉索的拉力的合力与斜拉索对主梁A的拉力的合力 等大反向,故C说法正确;有车辆通过时,车与主梁所受重力之和变大,斜拉索与索塔夹角不变时,G桥+G车=2Tcos θ,T=,斜拉索的拉力变大,故D说法正确。 3.杂技表演 杂技作为人们喜闻乐见的一种表演形式,极具技巧性、刺激性,同时又包含了丰富的力学原理。当我们用物理学的眼光去看杂技,不但会发现许多有趣的物理问题,还会明白许多惊险表演的诀窍。 [示例3] 如图所示,A、B、C、D四个人做杂技表演,B站在A的肩上,双手拉着C和D,A撑开双手水平支持着C和D。若四个人的质量均为m,他们的臂长相等,重力加速度为g,不计A手掌与C、D身体间的摩擦。A受几个力的作用?各力大小是多少?B受到C的拉力是多大? 解析:对A受力分析,受到重力mg、地面支持力、B的压力、C的压力、D的压力共5个力的作用。把四人作为整体受力分析,由平衡条件可知,A受到地面的支持力N=4mg。 把B、C、D三人作为整体受力分析,由平衡条件可知B受到A的支持力N′=3mg。 根据牛顿第三定律可知,B对A的压力为3mg;由图可知,B手臂与竖直方向的夹角大约为30°,设B对C的拉力为F1,A对C的推力为F2, 对C受力分析,由平衡条件可得F1cos 30°=mg, 解得F1=mg。 由牛顿第三定律知B受到C的拉力约为mg, F1sin 30°=F2,解得F2=mgtan 30°=mg, 得C受到A的推力约为mg,即A受到C的压力为mg。同理,A受到D的压力为mg。 答案:见解析 学科网（北京）股份有限公