2022届高考物理热点问题专练 专题03冬奥会

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高考热点百题精练热点03  冬奥会 1.（2022·河北石家庄一模）如图所示，北京冬奥会2000米短道速滑接力热身赛上，当运动员在光滑冰面上交接时后方运动员甲用力推前方运动员乙。下列说法正确是A．甲对乙的作用力大于乙对甲的作用力 B．甲推出乙后，甲一定向后运动 C．甲、乙的动量变化相同 D．甲、乙所受推力的冲量大小相等【参考答案】D【解析】甲对乙的作用力与乙对甲的作用力是相互作用力，根据牛顿第三定律可知，两个力大小相等，方向相反，故A错误；甲推出乙的过程，甲对乙的作用力向前，使乙加速，乙对甲的作用力向后，使甲的速度减小，但是甲不一定向后运动，故B错误；甲、乙组成的系统动量守恒，由动量守恒定律可知，两个运动员的动量变化量等大反向，则甲、乙的动量变化不相同，故C错误；甲乙受到的推力大小相等，根据I＝Ft可知，甲乙受到的冲量大小相等，故D正确。【温馨提示】动量变化是矢量，甲、乙的动量变化方向相反，所以甲、乙的动量变化不相同。 2。（2022·上海闵行区一模）2022年北京冬奥会于2月4日至2月20日举行，跳台滑雪是冬奥会的比赛项目之一，如图为一简化的跳台滑雪的雪道示意图.助滑坡由AB和BC组成，AB是倾角为37°的斜坡，长度为L=100 m，BC为半径R=20 m的圆弧面，二者相切于B点，与水平面相切于C，∠BOC=37°，雪橇与滑道间的动摩擦因数为μ=0.4处处相等，CD为竖直跳台.运动员连同滑雪装备总质量为70 kg，从A点由静止滑下，通过C点水平飞出，飞行一段时间落到着陆坡DE上的E点.运动员运动到C点时的速度是20 m/s，CE间的竖直高度hCE=41.25 m.不计空气阻力.全程不考虑运动员使用滑雪杖助力，试求：
（1）运动员在E点着陆前瞬时速度大小； （2）运动员到达滑道上的C点时受到的支持力大小和加速度大小；（3）运动员从A点滑到C点过程中克服阻力做的功.【解析】（1）运动员经C点做平抛运动，在水平方向x=vCt在竖直方向，又vy=gt运动员在E点着陆前瞬时速度大小解得.
（2）在C点，支持力与重力的合力提供向心力，由牛顿第二定律可得运动员受到的支持力大小运动员加速度大小（3）运动员从A到C，由动能定理，又，因此阻力做功，运动员从A点滑到C点克服阻力做功28 000J.【温馨提示】运动员在E点着陆前瞬时速度大小是水平速度和竖直速度的矢量和。 3。（2022·浙江1月选考科目试题） 第24届冬奥会将在我国举办。钢架雪车比赛的一段赛道如图1所示，长12m水平直道AB与长20m的倾斜直道BC在B点平滑连接，斜道与水平面的夹角为15°。运动员从A点由静止出发，推着雪车匀加速到B点时速度大小为8m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑（图2所示），到C点共用时5.0s。若雪车（包括运动员）可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量为110kg，sin15°=0.26，求雪车（包括运动员）（1）在直道AB上的加速度大小；（2）过C点的速度大小；（3）在斜道BC上运动时受到的阻力大小。【解析】（1）AB段解得
（2）AB段，解得 BC段，t2=5.0s-t1=2s，解得过C点的速度大小（3）在BC段有牛顿第二定律解得。4（2022·吉林长春一模）冰壶比赛是在水平冰面上进行的体有项目。比赛场地示意图如图所示，某次比赛时，运动员从起滑架处推着红冰壶出发，在投掷线AB处放手让红冰壶以一定的速度滑出，沿虚线向圆心运动，并以1.2m/s的速度与对方置于圆垒圆心O处的相同质量的蓝冰壶发生正碰，且碰后蓝冰壶滑行2.7m停下。已知两冰壶与冰面间的动摩擦因数均为，重力加速度g取10。求：（1）碰撞后红冰壶的速度大小；（2）碰撞后两冰壶的最远距离。   【解析】（1）设红冰壶碰撞前、后的速度分别为、，蓝冰壶碰撞后的速度为，设冰壶质量均为m，撞后红、蓝冰壶滑行的距离为，对碰后蓝冰壶受力分析，由牛顿第二定律，由运动学公式，联立解得对红、蓝冰壶碰撞过程分析，设方向为正方向，由系统动量守恒得解得
（2）对碰后红冰壶分析有可得又由于，则两者最远距离出现在均静止时红冰壶从开始运动到停止的过程中解得则两冰壶相距最远的距离为.【试题拓展】红、蓝冰壶碰撞过程动量守恒，机械能不守恒，你能够计算出碰撞过程损失的机械能吗？ 5（2022·山东青岛质检）2022年北京冬季奥运会，将于2022年2月4日至20日在北京和张家口举行，其中极具观赏性的跳台滑雪将在张家口赛区举行，准备工作已经全部就绪。如图甲，滑雪运动员从跳台上的A处水平飞出，在斜坡上的B处着陆。运动员飞行过程中在坡面上垂直于坡面的投影到A点的距离x随时间t变化的关系图像如图乙。已知斜坡的倾角，重力加速度g=10m／s2，空气阻力不计，求：（1）运动员从A点飞出的初速度v0；（2）运动员飞行过程中距离斜坡的最大距离d；（3）运动员在空中飞行时间t。【解析】（1）由图像可知，t1=1s时，运动员沿斜面方向发生的位移x1=17.5m，将运动员的初速度和重力分解到沿斜面向下方向（x方向）和垂直斜面向上(y方向)方向，如下图所示，
则其在沿斜面向下的方向上做匀加速直线运动，初速度为，加速度为，根据匀变速直线运动规律有代入数据解得（2）运动员在垂直斜面方向做匀变速直线运动，初速度为，加速度为，设经时间t2运动员离斜面最远，此时速度方向平行于斜面（y方向达到最高点），则有距离斜坡的最大距离解得（3）设经过时间t3运动员落到坡面上，则代入数据可解得或（舍去）【方法归纳】运动员在斜面上的平抛运动可以分解为在垂直斜面方向的匀变速直线运动，在沿斜面方向的匀加速直线运动。 6（2022·北京东城区期末）跳台滑雪是冬季奥运会的一项比赛项目，可简化为如图所示的模型，跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从A点水平飞出，在空中的姿势保持不变，落到斜坡上的B点。A、B两点间的竖直高度差，斜坡与水平面的夹角，不计空气阻力。（取，，）求：（1）运动员在空中经历的时间；（2）运动员水平飞出时初速度的大小；
（3）运动员落到B点时瞬时速度的大小和方向。【解析】（1）运动员水平飞出后，做平抛运动，则在竖直方向位移              解得运动员在空中经历的时间t=3 s.（2）运动员的水平位移大小为运动员水平飞出时初速度的大小为（3）运动员落到B点时的竖直分速度为运动员落到B点时瞬时速度的大小为设v1与水平方向夹角为θ，则即v1的方向与水平方向夹角为.【温馨提示】运动员落到斜面B点时的速度是水平速度和竖直速度的矢量和。 7（2022上海闵行一模）. 2022年北京冬奥会将于2月4日至2月20日举行，跳台滑雪是冬奥会的比赛项目之一，如图为一简化的跳台滑雪的雪道示意图。助滑坡由AB和BC组成，AB是倾角为37°的斜坡，长度为L=100m，BC为半径R=20m的圆弧面，二者相切于B点，与水平面相切于C，∠BOC=37°，雪橇与滑道间的动摩擦因数为μ=0.4处处相等，CD为竖直跳台。运动员连同滑雪装备总质量为70kg，从A点由静止滑下，通过C点水平飞出，飞行一段时间落到着陆坡DE上的E点。运动员运动到C点时的速度是20m/s，CE间的竖直高度hCE=41.25m。不计空气阻力。全程不考虑运动员使用滑雪杖助力，试求：（1）运动员在E点着陆前瞬时速度大小； （2）运动员到达滑道上的C点时受到的支持力大小和加速度大小；（3）运动员从A点滑到C点过程中克服阻力做的功。
【参考答案】（1）35m/s；（2）2100N，20m/s2；（3）28000J【解析】（1）运动员经C点做平抛运动，在水平方向x=vCt在竖直方向，又vy=gt运动员在E点着陆前瞬时速度大小解得（2）在C点，支持力与重力的合力提供向心力，由牛顿第二定律可得运动员受到的支持力大小运动员加速度大小（3）运动员从A到C，由动能定理，因此阻力做功，运动员从A点滑到C点克服阻力做功28000J。
8. （2022江苏常州期末）高台跳雪是冬奥会的比赛项目之一。如图所示，某高台跳雪运动员（可视为质点）从雪道末端先后以初速度之比vl：v2=3：4沿水平方向飞出，不计空气阻力，则运动员从飞出到落到雪坡上的整个过程中（　　）A. 运动员先后在空中飞行的时间相同B. 运动员先后落在雪坡上的速度方向不同C. 运动员先后落在雪坡上动量的变化量之比为3:4D. 运动员先后落在雪坡上动能的增加量之比为3:4【参考答案】C【解析】由平抛运动规律有，，解得，由此可知运动员飞行的时间t与v0成正比，所以运动员先后在空中飞行的时间不相同。A错误；由平抛运动推论有速度夹角的正切值是位移夹角正切值的2倍， 落到雪坡上位移夹角相同，则速度的夹角也相同。所以B错误；由于运动员飞行的时间t与v0成正比得，运动员飞行过程，由动量定理有，故运动员先后落在雪坡上动量的变化量之比与时间成正比为3:4，所以C正确；运动员下落的高度为，，由动能定理有，，解得，运动员先后落在雪坡上动能的增加量与时间的平方成正比，动能的增加量之比为9:16，所以D错误。9．（2022湖北部分州市联考）2022年北京冬奥会将于2月4日开幕，花样滑冰双人项目是我国有望夺金的强项。假设花样滑冰表演中，男女运动员沿同一直线相向运动，速度大小均为1m/s，两人相遇时用力推对方，此后都沿各自原方向的反方向运动。已知女运动员质量为50kg，彼此的平均推力约为150N，作用时间约1s，则女运动员刚反向运动时的速度大小约为（    ）A．1m/s B．2m/s C．3m/s D．4m/s
【参考答案】B【解析】对女运动员，由动量定理，Ft=mv-（-mv0），解得：v=2m/s，选项B正确。【温馨提示】题述两人相遇时用力推对方，此后都沿各自原方向的反方向运动，女运动员的末速度方向与原速度方向相反。10。(2022山东潍坊一模)在2月8日举行的北京2022年冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中，18岁的中国选手谷爱凌顶住压力，在关键的第三跳以超高难度动作锁定金牌，这也是中国女子雪上项目第一个冬奥会冠军。滑雪大跳台的赛道主要由助滑道、起跳台、着陆坡、停止区组成，如图所示。在某次训练中，运动员经助滑道加速后自起跳点C以大小为v0=20m/s、与水平方向成α=37°的速度飞起，完成空中动作后，落在着陆坡上，后沿半径为R=40m的圆弧轨道EF自由滑行通过最低点F,进入水平停止区后调整姿势做匀减速滑行直到静止。已知运动员着陆时的速度方向与竖直方向的夹角为α=37°,在F点运动员对地面的压力为体重（含装备）的2倍，运动员在水平停止区受到的阻力为体重（含装备）的0.5倍，g取10m/s2,sin37°=0.6,忽略运动过程中的空气阻力。求：（1）水平停止区FG的最小长度L;（2）运动员完成空中动作的时间t.【解析】（1）由题意，根据牛顿第三定律可知，在F点，运动员受到的支持力FN=2mg，在F点，合力提供向心力，FN-mg=在停止区，做匀减速直线运动，由动能定理，μmgL=，解得L=40m（2）设着陆落地速度大小为v，则有，v0cosα=vsinα，vcosα=-v0sinα+gt，联立解得：t=s 11. （2022福建福州3月质检1） 科技助力北京冬奥；我国自主研发的“人体高速弹射装置”
几秒钟就能将一名滑冰运动员从静止状态加速到指定速度，辅助速度滑冰运动员训练弯道滑行技术；中国运动员高亭宇在500m速度滑冰中以打破奥运会记录获得金牌，为国争光。如图所示，某次训练，弹射装置在加速段将一质量m=80kg的运动员加速到速度v0=15m/s，此后，运动员自己稍加施力便可保持该速度不变，匀速通过变道段，再进入半径R=30.m的水平弯道做匀速圆周运动，已知加速段克服阻力做功为3000J；运动员可视为质点，不考虑空气阻力影响，重力加速度g取10m/s2。求：（1）弹射装置对运动员做功；（2）过水平弯道时，运动员受到冰面作用力F的大小和方向。
 【参考答案】（1）12000J；（2）1000N，与水平方向斜向右上方【解析】（1）根据动能定理可知解得弹射装置对运动员做功（2）竖直方向水平方向所以运动员受到冰面作用力F的大小与水平方向夹角
与水平方向斜向右上方 12.（14分）（2022江苏名校质检）2022年冬奥会将在北京举办，如图甲所示为本次冬奥会雪车项目的赛道。在某次雪车男子4人赛训练中，4位运动员手推一辆雪车从O点由静止开始沿斜向下的直轨道OA加速奔跑，OA高度差为3m，雪车到达A点时速度大小为10m/s，之后4位运动员逐一跳入车内，在蜿蜒的赛道上无动力滑行。已知雪车的质量m=220kg，忽略雪车与赛道之间的摩擦及空气阻力，重力加速度。（1）求运动员手推雪车在直轨道OA奔跑过程中，平均每位运动员对雪车所做的功；（2）已知赛道AB高度差为100m，计算雪车到B点的速度大小；（3）如图乙所示，赛道转弯处向内倾斜，将其横截面简化为如图丙所示斜面。某次转弯时，将雪车视为在水平面内做圆周运动的质点，其转弯半径为r，写出雪车速度大小v与转弯所处位置倾角的关系式。【解析】（1）4位运动员手推雪车在直轨道OA奔跑过程中，由动能定理  4W+mghOA=mvA2，解得W=1100J（2）设运动员与雪车的总质量为M，跳上雪车后，从A点到B点，由动能定理MghAB=MvB2-MvA2，解得  vB=10m/s
（3）忽略弯道处的高度差，雪车在水平轨道内转弯，受力分析如图。      由Ncosθ=Mg，Nsinθ=M       解得：tanθ= 13..(2022福建厦门二模)2022年2月12日，中国运动员高亭字新获北京冬奥会男子速度滑冰500米金牌。中国航天科工研发的“人体高速弹射装置为运动员的高质量训练提供了科技支持。谈装置的作用过程可简化成如图所示，运动员在赛道加速段受到装置的牵引加速，迅速达到指定速度后练习过弯技术。某次训练中，质量m=60kg（含身上装备）的运动员仅依靠F=600N的水平恒定牵引力从静止开始加速运动了s=20m的距离，然后保持恒定速率通过半径为R=10m的半圆形弯道，过弯时冰刀与冰面弯道凹槽处的接触点如放大图所示。忽略一切阻力，重力加速度g取10m/s2，求：（1）运动员被加速后的速率v及加速过程中牵引力的平均功率P；（2）运动员过弯道上A点时，冰面对其作用力FN的大小。 【解析】运动员在加速运动过程中，由牛顿第二定律，F=ma，由匀变速直线运动规律，v2=2as，联立解得v=20m/s。
加速运动过程中的平均功率P=F，=v/2联立解得：P=6000W（2）运动员在转弯过程中，所受合外力F=m冰面对运动员的作用力FN=联立解得：FN=600N