2025年高一物理上學期能力提升卷二（能力拓展）一、基礎應用（共40分）1.運動學與交通安全（15分）近年來，自動駕駛技術逐漸普及，其緊急制動系統(tǒng)可大幅減少交通事故。某自動駕駛汽車在平直公路上以20m/s的速度勻速行駛，雷達檢測到前方30m處有靜止障礙物，立即啟動緊急制動。已知制動過程中汽車加速度大小隨時間變化的關系為(a(t)=-6t)（SI單位），其中(t=0)時開始制動。（1）求汽車制動后速度隨時間的變化關系(v(t))；（2）通過計算判斷汽車是否會撞上障礙物；（3）若駕駛員反應時間為0.5s（即制動開始前汽車勻速行駛0.5s），重新判斷是否會撞上障礙物。2.力學平衡與工程設計（15分）某建筑工地上，工人利用簡易支架搬運建筑材料。支架由輕桿AB和AC組成，A端固定在豎直墻壁上，B、C兩點在同一水平面上，AB與AC夾角為60°。現(xiàn)將質量為20kg的水泥袋懸掛于A點，不計桿的重力和摩擦。（1）畫出A點的受力分析圖；（2）計算AB桿和AC桿所受的力；（3）若AB桿能承受的最大拉力為300N，為保證安全，所掛物體的最大質量為多少？3.能量守恒與體育競技（10分）在2024年巴黎奧運會上，中國選手在女子跳臺滑雪項目中獲得金牌。運動員從跳臺A點由靜止開始下滑，沿光滑雪道運動至B點水平飛出，最后落在斜坡CD上。已知A點與B點的高度差(h=50m)，B點與斜坡CD的豎直高度差為10m，斜坡傾角(\theta=37^\circ)，重力加速度(g=10m/s^2)，忽略空氣阻力。（1）求運動員到達B點時的速度大??；（2）求運動員從B點飛出到落在斜坡上所用的時間。二、綜合提升（共50分）4.多體力學與新能源技術（25分）為研究電動汽車的動力性能，某實驗小組設計了如下實驗：將質量為(m_1=1kg)的電動小車放在光滑水平軌道上，小車與質量為(m_2=0.5kg)的拖車通過輕質彈簧連接，彈簧勁度系數(shù)(k=100N/m)。初始時系統(tǒng)靜止，彈簧處于原長。啟動小車電動機，小車以恒定功率(P=6W)行駛，經(jīng)過時間(t=2s)后彈簧第一次達到最大伸長量。（1）分析從啟動到彈簧第一次達最大伸長量過程中，小車和拖車的運動狀態(tài)變化；（2）求彈簧第一次達到最大伸長量時的彈性勢能；（3）若軌道存在摩擦，動摩擦因數(shù)(\mu=0.1)，重新計算彈簧的最大彈性勢能（(g=10m/s^2)）。5.曲線運動與航天工程（25分）我國探月工程“嫦娥六號”完成月球采樣返回任務后，某科研團隊設計了月球表面巡視機器人的避障實驗。機器人在月球表面以(v_0=4m/s)的速度沿直線運動，前方同一平面內有一圓形障礙物，圓心O距離機器人初始位置距離為(d=5m)，機器人啟動轉向系統(tǒng)，使其速度方向始終指向圓心O，同時速度大小保持不變。已知月球表面重力加速度(g_{月}=1.6m/s^2)。（1）判斷機器人的運動軌跡類型，并說明理由；（2）求機器人從初始位置運動到距離圓心最近點所用的時間；（3）若機器人在距離障礙物2m處開始減速，要使其恰好停在圓心處，求減速過程中的加速度大?。ㄒ暈閯驕p速）。三、創(chuàng)新挑戰(zhàn)（共30分）6.實驗設計與誤差分析（15分）現(xiàn)有如下器材：打點計時器（頻率50Hz）、一端帶滑輪的長木板、小車、鉤碼、紙帶、刻度尺、天平。請設計一個實驗，驗證“在只有重力做功的情況下，物體的機械能守恒”。（1）寫出實驗原理和實驗步驟；（2）畫出實驗數(shù)據(jù)處理表格，說明需要測量的物理量；（3）分析實驗中可能存在的系統(tǒng)誤差，并提出改進措施。7.復雜系統(tǒng)能量分析（15分）如圖所示，在豎直平面內有一光滑圓形軌道，半徑(R=1m)，最低點與一水平傳送帶平滑連接，傳送帶以(v=2m/s)的速度順時針勻速轉動，傳送帶右端與光滑水平軌道連接，軌道盡頭有一輕質彈簧，彈簧另一端固定在豎直墻壁上?，F(xiàn)將質量(m=0.5kg)的小球從圓形軌道最高點A由靜止釋放，小球運動至最低點B后滑上傳送帶，已知小球與傳送帶間的動摩擦因數(shù)(\mu=0.2)，傳送帶長度(L=3m)，彈簧勁度系數(shù)(k=100N/m)。（1）求小球到達B點時對軌道的壓力大??；（2）分析小球在傳送