第一板块 层级Ⅱ 微专题Ⅱ-3力与运动中的STSE问题(Word教师用书)-【创新方案】2023高考物理二轮复习专题辅导与测试（新教材 江苏专用）

微专题Ⅱ－3　力与运动中的STSE问题 创新应用(一)　与生产、生活实际相结合 近几年物理在高考中密切联系生产、生活实际的试题在逐渐增多，解决此类问题时要将所学物理知识与实际情境相联系，抓住问题实质，将问题转化为熟知的物理模型和物理过程求解。 [典例]　新能源汽车，是指采用新型动力系统，完全或者主要依靠新型能源驱动的汽车，包括插电式混合动力(含增程式)汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车等。新能源汽车在设计阶段要对各项性能进行测试。某次新能源汽车性能测试中，如图甲显示的是牵引力传感器传回的实时数据，但由于机械故障，速度传感器只传回了第25 s以后的数据，如图乙所示。已知汽车质量为1 500 kg，若测试平台是水平的，且汽车由静止开始做直线运动，所受阻力恒定。求： (1)18 s末汽车的速度是多少？ (2)前25 s内汽车的位移是多少？ [审题建模] 本题以新能源汽车的性能测试为情境，以牵引力传感器和速度传感器的传回数据作为解题信息。 (1)通过F-t图像和v-t图像分析汽车的受力情况和运动规律。 (2)利用牛顿运动定律和匀变速直线运动规律列出关系式，求出待求量。　　 [解析]　(1)由题图甲知18 s后汽车受到的牵引力恒定，又汽车受到的阻力始终恒定，故18 s后汽车受到的合力恒定，汽车做匀加速运动或匀速运动，由题图乙可知，18 s后汽车做匀速运动，此时牵引力为 F3＝1.5×103 N 以牵引力方向为正方向，由平衡条件知， 阻力为f＝－F3＝－1.5×103 N 0～6 s内，牵引力为F1＝9×103 N 由牛顿第二定律得F1＋f＝ma1， 代入数据解得a1＝5 m/s2 6 s末汽车的速度为v1＝a1t1＝30 m/s 在6～18 s内，牵引力为F2＝1×103 N 由牛顿第二定律得F2＋f＝ma2， 解得a2＝－ m/s2 18 s末汽车的速度为v2＝v1＋a2t2＝26 m/s。 (2)汽车在0～6 s内的位移为x1＝v1t1＝90 m 在6～18 s内的位移为x2＝·t2＝336 m 在18～25 s内的位移为x3＝v2t3＝182 m 故汽车前25 s内的位移为x＝x1＋x2＋x3＝608 m。 [答案]　(1)26 m/s　(2)608 m [应用体验] 1．(2021·广东高考) 唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力。设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁，F与竖直方向的夹角分别为α和β，α<β，如图所示，忽略耕索质量，耕地过程中，下列说法正确的是(　 ) A．耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大 B．耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大 C．曲辕犁匀速前进时，耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力 D．直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力 解析：选B　将拉力F正交分解，如图所示。则在x方向可得出Fx曲 ＝ Fsin α，Fx直 ＝ Fsin β 在y方向可得出Fy曲 ＝ Fcos α Fy直 ＝ Fcos β 由题知α < β，则sin α < sin β，cos α > cos β，则可得到Fx曲 < Fx直，Fy曲 > Fy直，A错误，B正确；无论是加速还是匀速前进，耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对相互作用力，它们大小相等，方向相反，故C、D错误。 2．(2022·河北高考改编)如图，广场水平地面上同种盆栽紧密排列在以O为圆心、R1和R2为半径的同心圆上，圆心处装有竖直细水管，其上端水平喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度均可调节，以保障喷出的水全部落入相应的花盆中。依次给内圈和外圈上的盆栽浇水时，喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度分别用h1、v1、ω1和h2、v2、ω2表示。花盆大小相同，半径远小于同心圆半径，出水口截面积保持不变，忽略喷水嘴水平长度和空气阻力。下列说法正确的是(　 ) A．若h1＝h2，则v1∶v2＝R2∶R1 B．若v1＝v2，则h1∶h2＝R1∶R2 C．若ω1＝ω2，v1＝v2，喷水嘴各转动一周，则落入每个花盆的水量相同 D．若h1＝h2，喷水嘴各转动一周且落入每个花盆的水量相同，则ω1＝ω2 解析：选D　根据平抛运动的规律h＝gt2，R＝vt，解得R＝v ，可知若h1＝h2，则v1∶v2＝R1∶R2，若v1＝v2，则h1∶h2＝R12∶R22，故A、B错误；若ω1＝ω2，则喷水嘴各转动一周的时间相同，因v1＝v2，出水口的截面积相同，可知单位时间喷出水的质量相同，喷水嘴转动一周喷出的水量相同，但因内圈上的花盆总数量较少，可知得到的水量较多，C错误；设出水口横截面积为S0，喷水速度为v，若ω1＝ω2，则喷水管转动一周的时间相等，在圆周上单位时间单位长度的水量为Q0＝＝＝相等，即一周中每个花盆中的水量相同，D正确。 3．(2022·山东