文档文本内容
1 / 6 情境7 娱乐活动类情境 情境类型 考情统计 分析预测 娱乐设施 2024·江苏卷T4，喷泉；2024·浙江6 月选 考T5，音乐喷泉；2024·浙江6 月选考 T18，弹射游戏装置 考情分析：娱乐活动情境试题在近几年的高考物理试卷 中时有出现，该类试题主要考查考生的灵活应变能力、 信息提取和建模能力、疑难点理解能力。 高考预测：预计2025 年高考，该类试题会出现在选择 题和计算题中，主要考查考生对力学、磁场和热学部分 知识的理解与应用 户外运动 2024·湖南卷T2，公园里抖动长绳；2023· 天津卷T2，爬山；2023·浙江1 月卷T4， 蹦极 趣味游戏 2024·黑吉辽卷T2，“指尖转球”；2023· 新课标卷T24，“打水漂”；2023·湖北卷 T14，“游戏装置”；2022·重庆卷T14， 青蛙捉飞虫游戏 【例1】 （2024·吉林高考2 题）“指尖转球”是花式篮球表演中常见的技巧。如图，当篮球在指尖上绕轴转动 时，球面上P、Q 两点做圆周运动的（ ） A.半径相等 B.线速度大小相等 C.向心加速度大小相等 D.角速度大小相等 答案：D 解析：根据题图可知，Q 点到轴的距离大于P 点到轴的距离，则Q 点做圆周运动的半径大于P 点做圆周运动的半 径，A 错误；P、Q 两点同轴转动，角速度大小相等，根据v＝ωr 和a＝ω2r 结合A 项分析可知，Q 点的线速度和向 心加速度均大于P 点的，B、C 错误，D 正确。 【例2】 （2024·湖南高考2 题）如图，健身者在公园以每分钟60 次的频率上下抖动长绳的一端，长绳自右向左 呈现波浪状起伏，可近似为单向传播的简谐横波。长绳上A、B 两点平衡位置相距6 m，t0时刻A 点位于波谷，B 点位于波峰， 两者之间还有一个波谷。下列说法正确的是（ ） A.波长为3 m B.波速为12 m/s C.t0＋0.25 s 时刻，B 点速度为0 D.t0＋0.50 s 时刻，A 点速度为0 答案：D 解析：由题意可知xAB＝3 2λ，则该波的波长为λ＝4 m，A 错误；根据题意可知该波的周期T＝1 s，所以该波的波 速v＝λ T ＝4 m/s，B 错误；由于t0时刻A 点、B 点分别位于波谷、波峰位置，则t0时刻A 点、B 点的速度均为0， 2 / 6 从t0时刻到t0＋0.25 s 时刻，B 点振动了1 4 个周期，运动至平衡位置，速度最大，C 错误；从t0时刻到t0＋0.5 s 时 刻，A 点振动了1 2个周期，运动至波峰位置，速度为0，D 正确。 【例3】 （2023·新课标卷24 题）将扁平的石子向水面快速抛出，石子可能会在水面上一跳一跳地飞向远方，俗 称“打水漂”。要使石子从水面跳起产生“水漂”效果，石子接触水面时的速度方向与水面的夹角不能大于θ。为 了观察到“水漂”，一同学将一石子从距水面高度为h 处水平抛出，抛出速度的最小值为多少？（不计石子在空 中飞行时的空气阻力，重力加速度大小为g） 答案：√2 gℎ tanθ 解析：由题意可知石子接触水面前的运动可视为平抛运动，从距水面高度为h 处水平抛出的扁平石子，落到水面 时其竖直方向的速度为vy＝√2 gℎ 要使扁平石子落水时的速度方向与水面的夹角不大于θ，则 v y v0 ≤tan θ 解得v0≥√2gℎ tanθ 即抛出速度的最小值为vmin＝√2gℎ tanθ 。 【例4】 （2023·湖北高考14 题）如图为某游戏装置原理示意图。水平桌面上固定一半圆形竖直挡板，其半径为 2R、内表面光滑，挡板的两端A、B 在桌面边缘，B 与半径为R 的固定光滑圆弧轨道CDE ⏜ 在同一竖直平面内，过 C 点的轨道半径与竖直方向的夹角为60°。小物块以某一水平初速度由A 点切入挡板内侧，从B 点飞出桌面后， 在C 点沿圆弧切线方向进入轨道CDE ⏜ 内侧，并恰好能到达轨道的最高点D。小物块与桌面之间的动摩擦因数为 1 2π ，重力加速度大小为g，忽略空气阻力，小物块可视为质点。求： （1）小物块到达D 点的速度大小； （2）B 和D 两点间的高度差； （3）小物块在A 点的初速度大小。 答案：（1）√gR （2）0 （3）√3 gR 解析：（1）小物块恰好运动到光滑圆弧轨道CDE 的最高点时，有mg＝m v D 2 R ， 解得小物块到达D 点的速度大小vD＝√gR。 （2）小物块由C 到D 的过程，由动能定理有 －mgR（1＋cos 60°）＝1 2mv D 2－1 2mvC 2， 3 / 6 小物块由B 到C 做平抛运动，由速度的分解可知， vB＝vCcos 60°， 设B 和D 两点的高度差为h，小物块由B 到D 的过程，由动能定理有 mgh＝1 2mv D 2－1 2mvB 2， 代入数据解得h＝0。 （3）小物块由A 到B 的过程，由动能定理有－μmg·π·2R＝1 2mvB 2－1 2mv A 2， 解得小物块在A 点的初速度大小vA＝√3 gR。 1.（2024·广东深圳模拟）某游戏项目中，挑战者小明需要利用绳子荡过水坑，如图所示。两次游戏中小明分别抓 住绳子的A 点和B 点，并随绳子做圆周运动。两次抓住绳瞬间速度方向均水平，且大小相等。视小明为质点，比 较他抓住A 点和抓住B 点，抓住A 点（ ） A.对绳子的拉力较大 B.角速度较大 C.向心加速度较小 D.最终能荡到更大的高度 解析：C 小明从最低点以大小相等的速度v 做圆周运动，由牛顿第二定律可知T－mg＝mv 2 l ，变形可得T＝mg＋ mv 2 l ，抓住A 点时的运动半径l 较大，则绳的拉力较小，故A 错误；圆周运动在最低点的角速度为ω＝v l ，因抓A 点的半径l 较大，则角速度较小，故B 错误；圆周运动在最低点的向心加速度为an＝v 2 l ，因抓A 点的半径l 较大， 则向心加速度较小，故C 正确；设荡起的最大高度差为h，由动能定理可知－mgh＝0－1 2mv2，可得h＝v 2 2g ，则无 论抓A 点或B 点，最终能荡起的最大高度差相同，结合题干可知，抓住A 点时，最终能荡到的最大高度小，故D 错误。 2.（2024·天津河东模拟）为了装点夜景，常在喷水池水下安装彩灯。如图甲所示，水下有一点光源S，同时发出 两种不同颜色的a 光和b 光，在水面上形成了一个有光射出的圆形区域，俯视如图乙所示，环状区域只有b 光，中 间小圆为复色光，下列说法正确的是（ ） A.a 光发生全反射的临界角大 B.a 光在真空中的传播速度更大 C.水对a 光的折射率小于对b 光的折射率 4 / 6 D.用同一装置做双缝干涉实验，b 光条纹间距更大 解析：D 做出光路图，如图所示。在被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角，由于a 光照射的面积较小，则知a 光的临界角较小，故A 错误；光在真空中的传播速度一致，故B 错误；根据临界角公 式sin C＝1 n，可知na＞nb，水对a 光的折射率大于对b 光的折射率，故C 错误；因为a 光的折射率大，故a 光波长 短，又由双缝干涉条纹间距公式Δx＝L d λ，可知用同一套装置做双缝干涉实验，b 光条纹间距更大，故D 正确。 3.（2024·广东揭阳模拟）“扔纸团”是深受大众青睐的手机小游戏。如图所示，游戏时，游戏者滑动屏幕将纸团 从P 点以速度v 水平抛向固定在水平地面上的圆柱形废纸篓，纸团恰好沿纸篓的上边沿入篓并直接打在纸篓的底 角。若要让纸团进入纸篓中并直接击中篓底正中间，下列做法可行的是（ ） A.在P 点将纸团以大于v 的速度水平抛出 B.在P 点将纸团以小于v 的速度水平抛出 C.在P 点正下方某位置将纸团以大于v 的速度水平抛出 D.在P 点正上方某位置将纸团以小于v 的速度水平抛出 解析：D 根据平抛运动规律h＝1 2gt2，x＝v0t，联立解得x＝v0√ 2ℎ g 。因为纸团恰好沿纸篓的上边沿入篓并直接打 在纸篓的底角，若纸团的抛出高度不变，速度变大，则会打在纸篓的右壁；若速度变小，则无法入纸篓，A、B 错 误；纸团从P 点以速度v 水平抛出恰好沿纸篓上边沿打到纸篓底角，设此时纸团速度和水平方向夹角为θ，则tan θ＝√2 gℎ v ，此时θ 角为纸团打在篓底的最小临界角，若降低高度，增大速度，则θ 角会减小，分析可知，纸团如 果进入纸篓，只能打在篓壁，C 错误；当增加P 点高度，减小速度时，则θ 角会增大，分析可知，纸团可能进入纸 篓，打到篓底正中间，D 正确。 4.（2024·福建泉州模拟）小刚在家里竖直墙面上悬挂一个飞镖盘练习投掷飞镖，已知飞镖盘的下边缘离地面高度 为h＝1.2 m，圆形飞镖盘的直径为d＝40 cm，如图甲、乙所示。他站在飞镖盘的盘面正前方，飞镖掷出点距离 飞镖盘的水平距离L＝2 m，离地面高H＝1.8 m 处，将飞镖垂直飞镖盘面水平掷出。不计空气阻力，忽略飞镖盘 厚度和飞镖的尺寸，重力加速度g 取10 m/s2。试求飞镖正对飞镖盘水平掷出时能击中飞镖盘的速度的最大值和最 小值。 答案：10 m/s 10√3 3 m/s 解析：飞镖掷出后恰好射中飞镖盘上边沿时速度最大，则有H－h－d＝1 2gt1 2 5 / 6 解得t1＝0.2 s 则飞镖水平掷出时的最大速度为v1＝L t1 解得v1＝10 m/s 飞镖掷出后恰好射中飞镖盘下边沿时速度最小，则H－h＝1 2gt2 2 解得t2＝√3 5 s 飞镖水平掷出时的最小速度为v2＝L t2 解得v2＝10√3 3 m/s。 5.（2024·湖南衡阳模考）如图甲所示，“打弹珠”是一种常见的民间游戏，该游戏的规则为：将手中一弹珠以一 定的初速度瞬间弹出，并与另一静止的弹珠发生碰撞，被碰弹珠若能进入小坑中即胜出。现将此游戏进行简化， 如图乙所示，粗糙程度相同的水平地面上，弹珠A 和弹珠B 与坑在同一直线上，两弹珠间距x1＝2 m，弹珠B 与坑 的间距x2＝0.9 m。某同学将弹珠A 以v0＝6 m/s 的初速度水平向右瞬间弹出，经过时间t1＝0.4 s 与弹珠B 正碰 （碰撞时间极短），碰后瞬间弹珠A 的速度大小为1 m/s，方向向右，且不再与弹珠B 发生碰撞。已知两弹珠的质 量均为25 g，取重力加速度g＝10 m/s2，若弹珠A、B 与地面间的动摩擦因数均相同，并将弹珠的运动视为滑动， 弹珠进入坑中不再滑出。 （1）求碰撞前瞬间弹珠A 的速度大小v1和在地面上运动时的加速度大小a； （2）求两弹珠碰撞瞬间的机械能损失，并判断该同学能否胜出。 答案：（1）4 m/s 5 m/s2 （2）7.5×10－2 J 能胜出 解析：（1）对弹珠A，由运动学公式得x1＝v0t1－1 2at1 2，v1＝v0－at1 联立解得v1＝4 m/s，a＝5 m/s2。 （2）设碰后瞬间弹珠B 的速度为v2'，由动量守恒定律得mv1＝mv1'＋mv2' 解得v2'＝3 m/s 所以两弹珠碰撞瞬间的机械能损失ΔE＝1 2mv1 2－( 1 2 m v1' 2＋1 2 m v2' 2) 解得ΔE＝7.5×10－2 J 碰后弹珠B 运动的距离为Δx＝v2' 2 2a ＝0.9 m 所以弹珠B 恰好进坑，故能胜出。 6.（2024·福建泉州模拟）图甲为智能计数呼啦圈，其刚性腰带外侧带有半径R＝0.2 m 的轨道，将小滑块P 置于 轨道内，滑块连接一根带有配重的轻绳，通过腰部的微小扭动，使配重随滑块在水平面做匀速圆周运动。为研究 方便，腰带视为水平且不动，配重视为质点，如图乙所示。已知配重的质量m＝0.5 kg，绳长L＝0.5 m，绳子与 竖直方向夹角为θ＝37°。取重力加速度大小g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求： 6 / 6 （1）配重运动的半径r； （2）配重线速度的大小v； （3）通过增大转速使夹角θ 从37°缓慢增加到53°的过程中绳子对配重做的功。 答案：（1）0.5 m （2）√15 2 m/s （3）25 16 J 解析：（1）配重做匀速圆周运动的半径r 满足 r＝R＋Lsin θ 解得r＝0.5 m。 （2）配重做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有 mgtan θ＝mv 2 r 解得v＝√15 2 m/s。 （3）当绳子与竖直方向夹角为θ＝53°时，设配重做匀速圆周运动轨道半径为r'，有mgtan 53°＝mv ' 2 r ' 又r'＝R＋Lsin 53° 配重在绳子与竖直方向夹角θ 从37°缓慢增加到53°的过程中，由动能定理，有W－mgL（cos 37°－cos 53°） ＝1 2mv'2－1 2mv2 联立解得W＝25 16 J。
