第3章 运动和力的关系 章末提升创新应用(3)-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版多选 新教材 新高考）

章末提升创新应用(三) 授课提示：对应学生用书第73页 新教材人教版必修第一册课题研究——球形物体空气阻力大小与速率关系的研究(节选部分内容，详细请查阅教材) 实验设计 本实验需要测量两个物理量：气球所受空气阻力的大小和气球运动的速率。 如果气球下落时的空气阻力恰好等于重力，气球将做匀速运动。根据这个道理，可以测量气球所受空气阻力的大小。为此，在气球下悬吊重物，称出气球和重物所受的总重力。让气球从空中下落，随着下落速率的增大，气球所受的空气阻力也增大，当空气阻力增大到跟重力相等时，气球便做匀速运动。如果判断气球下落一段高度后已在做匀速运动，则此时空气阻力的大小就等于气球和重物所受的总重力(因重物的体积很小，作用在重物上的空气阻力可以忽略不计)。 …… 试题链接1　 (2023·山东日照联考)甲、乙两球质量分别为m1、m2，从同一地点(足够高)同时由静止释放。两球下落过程中所受空气阻力大小Ff仅与球的速率v成正比，与球的质量无关，即Ff＝kv(k为正的常量)，两球的v­t图像如图所示。落地前，经过时间t0两球的速度都已达到各自的稳定值v1、v2，则下列判断正确的是(　　) A．甲球质量大于乙球质量 B.＝ C．释放瞬间甲球的加速度较大 D．t0时间内，两球下落的高度相等 解析：两球均先做加速度减小的加速运动，最后做匀速运动，稳定时kv＝mg，因此最大速度与其质量成正比，即vm∝m，＝，由图像知v1＞v2，因此m1＞m2，故A正确，B错误；释放瞬间v＝0，空气阻力Ff＝0，两球均只受重力，加速度均为重力加速度g，故C错误；v­t图像与时间轴围成的面积表示物体通过的位移，由题图可知，t0时间内两球下落的高度不相等，故D错误。 答案：A 试题链接2　某同学为研究雨滴下落的规律查阅资料，了解到：较大的雨滴是从大约1 000 m的高空形成并下落的，到达地面的速度大约为4 m/s。根据以上信息，可以把雨滴的运动模型看成1 000 m高空的物体在有空气阻力的空间中由静止开始下落的运动，落地速度为4 m/s。请你分析雨滴下落的运动过程，描述雨滴下落过程中速度和加速度的变化，并定性作出雨滴下落的v­t图像。 解析：雨滴开始下落的时候，速度很小，空气阻力也小，重力的方向向下，阻力的方向向上，重力和阻力的合力方向竖直向下，故雨滴做加速运动，随着速度的增加，阻力也越来越大，合力减小，加速度减小；当阻力增加到与重力相等的时候，雨滴做匀速运动，加速度为零。雨滴下落的v­t图像如图所示。 答案：见解析 动力学是牛顿力学或经典力学的一部分，中学阶段动力学的研究以牛顿运动定律为基础，是高中物理中最重要、最基础的内容，是和生活、科技、体育、交通运输、航空航天结合紧密的知识点。 试题链接3　 (多选)用双子星号宇宙飞船去接触正在轨道上运行的火箭组(可视为质点)，接触后，开动飞船尾部的推进器，使飞船和火箭组共同加速，如图所示。推进器的平均推力为F，开动时间Δt，测出飞船和火箭的速度变化是Δv。下列说法正确的有(　　) A．推力F通过飞船传递给火箭，所以飞船对火箭的弹力大小应为F B．宇宙飞船和火箭组的总质量应为 C．推力F越大，就越大，且与F成正比 D．推力F减小，飞船与火箭组将分离 解析：对飞船和火箭组组成的整体，由牛顿第二定律，有F＝(m1＋m2)a，设飞船对火箭组的弹力大小为FN，对火箭组，由牛顿第二定律，有FN＝m2a，解得FN＝＜F，故A错误；由运动学公式，有a＝，且F＝(m1＋m2)a，解得m1＋m2＝，故B正确；对整体有F＝(m1＋m2)，由于(m1＋m2)为火箭组和宇宙飞船的总质量且不变，则推力F越大，就越大，且与F成正比，故C正确；推力F减小，根据牛顿第二定律知整体的加速度减小，速度仍增大，不过增加变慢，所以飞船与火箭组不会分离，故D错误。 答案：BC 试题链接4　 在风洞实验室中进行如图所示的实验。在倾角为37°的固定斜面上，有一个质量为1 kg的物块，在风洞施加的水平恒力F作用下，从A点由静止开始运动，经过 1.2 s 到达B点时立即关闭风洞，撤去恒力F，物块到达C点时速度变为零，通过速度传感器测得这一过程中物块每隔0.2 s的瞬时速度，下表给出了部分数据： t/s 0.0 0.2 0.4 0.6 … 1.4 1.6 1.8 … v/(m·s－1) 0.0 1.0 2.0 3.0 … 4.0 2.0 0.0 … 已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2，求： (1)A、C两点间的距离； (2)水平恒力F的大小。 解析：(1)物块匀加速运动过程中的加速度为 a1＝＝ m/s2＝5 m/s2 关闭风洞时物块的速度为 v＝a1t＝5×1.2 m/s＝6 m/s 关闭风洞后物块匀减