第一板块 层级Ⅱ 微专题Ⅱ-3 力与运动中的STSE问题（Word教参）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（老教材）

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 学科网（北京）股份有限公司 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．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．(2023·湖南高考)如图(a)，我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次抛出的谷粒中有两颗的运动轨迹如图(b)所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为O，且轨迹交于P点，抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为v1和v2，其中v1方向水平，v2 学科网（北京）股份有限公司 方向斜向上。忽略空气阻力，关于两谷粒在空中的运动，下列说法正确的是(　 ) A．谷粒1的加速度小于谷粒2的加速度 B．谷粒2在最高点的速度小于v1 C．两谷粒从O到P的运动时间相等 D．两谷粒从O到P的平均速度相等 解析：选B　抛出的两谷粒在空中均仅受重力作用，加速度均为重力加速度，A错误；谷粒2做斜向上抛运动，谷粒1做平抛运动，均从O点运动到P点，故位移相同，在竖直方向上谷粒2做竖直上抛运动，谷粒1做自由落体运动，竖直方向上位移相同，故谷粒2运动时间较长，C错误；谷粒2做斜抛运动，水平方向上为匀速直线运动，故运动到最高点的速度即为水平方向上的分速度，相同水平位移谷粒2用时较长，故谷粒2在水平方向上的分速度较小，即最高点的速度小于v1，B正确；两谷粒从O点运动到P点的位移相同，谷粒1的运动时间小于谷粒2的运动时间，则谷粒1的平均速度大于谷粒2的平均速度，D错误。 3．(2022·山东等级考)无人配送小车某次性能测试路径如图所示，半径为3 m的半圆弧BC与长8 m的直线路径AB相切于B点，与半径为4 m的半圆弧CD相切于C点。小车以最大