第08章　机械振动与机械波 章末教考衔接-2025版三维设计一轮高中总复习物理（通用版）.docxVIP

一、安全气囊中的动量问题

【真题1】（2020·全国卷Ⅰ14题）行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是（）

A.增加了司机单位面积的受力大小

B.减少了碰撞前后司机动量的变化量

C.将司机的动能全部转换成汽车的动能

D.延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积

解析：D行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内安全气囊被弹出并瞬间充满气体，增大了司机的受力面积，减少了司机单位面积的受力大小，可以延长司机的受力时间，从而减小了司机受到的作用力，A错误，D正确；碰撞前司机动量等于其质量与速度的乘积，碰撞后司机动量为零，所以安全气囊不能减少碰撞前后司机动量的变化量，B错误；碰撞过程中通过安全气囊将司机的动能转化为司机对安全气囊做的功，C错误。

【真题2】（2022·重庆高考4题）在测试汽车的安全气囊对驾乘人员头部防护作用的实验中，某小组得到了假人头部所受安全气囊的作用力随时间变化的曲线（如图）。从碰撞开始到碰撞结束过程中，若假人头部只受到安全气囊的作用，则由曲线可知，假人头部（）

A.速度的变化量等于曲线与横轴围成的面积

B.动量大小先增大后减小

C.动能变化正比于曲线与横轴围成的面积

D.加速度大小先增大后减小

解析：D由题知假人的头部只受到安全气囊的作用，则F-t图像的面积即合外力的冲量，再根据动量定理可知F-t图像的面积也是动量的变化量，且图线一直在t轴的上方，由于头部有初动量，由图可知，动量变化越来越大，则动量的大小一直减小到假人头静止，动量变化最大，A、B错误；根据动量与动能的关系有Ek＝p22m，而F-t图像的面积是动量的变化量，则动能的变化量与曲线与横轴围成的面积不成正比，C错误；由题知假人的头部只受到安全气囊的作用，则根据牛顿定律可知a∝F，即假人头部的加速度先增大后减小

人教版教材选择性必修第一册P9“STSE”讲述了利用汽车碰撞实验，它是综合评价汽车安全性能最有效的方法，通过碰撞实验，可以研究汽车碰撞过程中安全气囊能否爆开？安全带是否发挥了作用等。

衔接分析：人教版教材选择性必修第一册P9“STSE”讲述了通过汽车碰撞实验研究汽车安全气囊和安全带对驾乘人员的保护问题，2020年全国卷Ⅰ卷和2022年重庆高考题均以汽车碰撞过程中安全气囊对驾乘人员的保护为背景设计相关问题，而且涉及的问题更具体。

二、冰壶运动中的动量和能量问题

【真题3】（2022·天津高考10题）冰壶是冬季奥运会上非常受欢迎的体育项目。如图所示，运动员在水平冰面上将冰壶A推到M点放手，此时A的速度v0＝2m/s，匀减速滑行x1＝16.8m到达N点时，队友用毛刷开始擦A运动前方的冰面，使A与NP间冰面的动摩擦因数减小，A继续匀减速滑行x2＝3.5m，与静止在P点的冰壶B发生正碰，碰后瞬间A、B的速度分别为vA＝0.05m/s和vB＝0.55m/s。已知A、B质量相同，A与MN间冰面的动摩擦因数μ1＝0.01，重力加速度g取10m/s2，运动过程中两冰壶均视为质点，A、B碰撞时间极短。求冰壶A：

（1）在N点的速度v1的大小；

（2）与NP间冰面的动摩擦因数μ2。

答案：（1）0.8m/s（2）0.004

解析：（1）设冰壶质量为m，A受到冰面的支持力为N，由竖直方向受力平衡，有N＝mg

设A在MN间受到的滑动摩擦力为f，则有f＝μ1N

设A在MN间的加速度大小为a，由牛顿第二定律可得f＝ma

联立解得a＝μ1g＝0.1m/s2

由速度与位移的关系式，有v12－v02

代入数据解得v1＝0.8m/s。

（2）设碰撞前瞬间A的速度为v2，由动量守恒定律可得mv2＝mvA＋mvB

解得v2＝0.6m/s

设A在NP间受到的滑动摩擦力为f，则有f＝μ2mg

由动能定理可得－fx2＝12mv22－

联立解得μ2＝0.004。

教科版选择性必修第一册P25“自我评价”第3题

冰壶运动深受观众喜爱，图1（a）为2014年2月在索契举行的第22届冬奥会上中国队员投掷冰壶的镜头。在某次投掷中，冰壶甲运动一段时间后与对方静止的冰壶乙发生弹性碰撞，如图1（b）所示。若两冰壶质量相等，则碰后两冰壶最终停止的位置，可能是图2中的哪幅图？为什么？

衔接分析：教科版教材选择性必修第一册P25第3题和2022年天津高考题均是以冰壶运动比赛为背景考查动量守恒定律和碰撞问题。

1.（多选）安全带是汽车行驶过程中生命安全的保障带。如图，在汽车正面碰撞测试中，汽车以72km/h的速度发生碰撞。车内假人的质量为50kg，使用安全带时，假人用时0.8s停下；不使用安全带时，假人与前方碰撞，用时0.2s停下。以下说法正