专题03 运动与受力分析及计算（解析版）

专题03 运动与受力分析及计算 模型构建｜真题试炼｜模拟演练｜题组通关 高频模型 中考题型分布 分值占比 模型01 一般速度计算（常规） 选择题和填空题 2~3 分 模型02 运动图像分析与计算（常规） 选择题、填空题 2~3 分 模型03 平衡力与相互作用力辨析（易错点） 选择题、填空题 2~3 分 模型04 摩擦力相关分析与计算（重难点） 选择题、填空题、作图题、实验题 2~3 分 中考·模型解读 识 总结·模型构建 善 模型01 一般速度的计算 真题·思维剖析 解 变式演练 （北京）股份有限公司 【详解】[1]由 可知，从巴中到南充需要的时间 [2]从南充到成都需要的时间 由 可知，从巴中到成都的平均速度 【变式1-1】（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）如图所示是小南百米赛跑是的情景，裁判员采用 方法 来比较运动员的运动快慢的，他全程的平均速度为 m/s。 【答】 相同路程比时间 8 【详解】[1] 由题意可知，在百米赛跑中，裁判员采用相同路程比较时间的方法来比较运动员运动的快。 [2] 由题意可知，运动员跑完100m，所用的时间为125s，则运动员全程的平均速度为 【变式1-2】（2024·江苏宿迁·模拟预测）将气球吹大，用夹子把口封紧，剪取一段10m 长的吸管，用 胶带把它固定在气球上，将一根细绳穿过吸管水平拉直，两端固定把气球封口的夹子松开，气体向后喷出， 气球向前运动，说明了物体间力的作用是 的，运动过程中气球与吸管保持相对静止，如图所示是气球 运动时每隔05s 的频闪照片，则气球从位置运动到B 位置过程中做 （选填 匀速 或 变速 ）直线运 “ ” “ ” 动，实际平均速度为 m/s。 【答】 相互 变速 06 【详解】[1]把封口的夹子松开，气球向左喷出空气的同时由静止开始向右运动，这是因为力的作用是相互 变式演练 （北京）股份有限公司 的。 [2]气球从位置运动到B 位置过程中，相同时间通过的路程不相等，因此气球做变速运动。 [3]用刻度尺分别测量图中吸管和B 的长度，发现B 长度为吸管长度的12 倍，吸管长10m 即01m，故B 路 程为12m；B 间有4 个时间间隔，已知频闪照片的拍摄间隔为05s，则气球从到B 共用时2s。气球从到B 的过程中运动的平均速度 【变式1-3】（2024·河南驻·马店·一模）小明利用手机中的软件记录一段时间内跑步的 配速 （配速 “ ” 定义：通过每公里路程所需要的时间）随时间变化的图像如下左图，则在t₁、t₂ 和t₃ 三个时刻中，他跑步 最慢的时刻是 ；配速为5m/km，折算成速度为 km/。 【答】 t1 12 【详解】[1]配速指的是通过每公里路程所需要的时间，由图可知 这个时间段内花费的时间最多，而路 程相同，由 可知，这和时间段内他跑步最慢。 [2]配速为5m/km，即每1km 所需时间为5m，则速度为 『模型解读』 s-t 图像 v-t 图像 图像 模型02 速度图像及分析 分析 ①和 均做匀速直 ② 线运动 物体静止不动 水平的直线，物体做匀 速直线运动 ①匀加速直线运动 ②匀减速直线运动 解 （北京）股份有限公司 【详解】（1）[1][2]由图可知，气泡从到D 点共三段路程B=100m，B=200m，D=300m 时间间隔均为2s，可知气泡做加速运动，且速度均匀增加。 （2）[3]相同时间D 段路程最长，所以D 段速度最大，BD 段平均速度 （3）[4]气泡做加速运动，且速度均匀增加。相同时间D 段路程最长，所以D 段速度最大。 （4）[5]由照片中气泡的运动轨迹可知，气泡运动的速度随着时间的推移逐渐变大，故BD 不符合题意，符 合题意。 故选。 『模型解读』 平衡力 一对相互作用力 实例 相同点 大小 大小相等 方向 方向相反，并且作用在同一条直线上 不同点 作用点 作用在同一个物体上 作用在两个不同的物体上 效果 能相互抵消 不能相互抵消 存在性 相互独立 同时变化 模型03 平衡力与相互作用力例辨析 （北京）股份有限公司 【例3】（2023·内蒙古呼和浩特·中考真题）如图所示，物体放在粗糙程度相同的水平桌面上，用平行 于桌面的细线通过定滑轮与小桶B 相连。逐渐向小桶B 中加入细沙，当小桶和细沙的总质量为m 时，物体 恰好沿水平桌面匀速向右运动（忽略绳重和滑轮摩擦）。下列判断正确的是（ ） ．物体受到的重力与桌面对它的支持力是一对相互作用力 B．小桶对细线的拉力与细线对小桶的拉力是一对平衡力 ．物体向右运动过程中，受到水平向左的滑动摩擦力，大小为mg D．向小桶中加入细沙，物体没有被拉动的过程中，所受摩擦力的大小不变 【答】 【详解】．物体受到的重力与桌面对它的支持力作用在同一物体上，不是一对相互作用力，是一对平衡力， 故错误； B．小桶对细线的拉力与细线对小桶的拉力作用在不同物体上，是一对相互作用力，故B 错误； ．物体向右匀速运动，处于平衡状态，受到向右的拉力与向左的滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，向 右的拉力等于小桶和细沙的重力，即mg，故正确； D．向小桶中加入细沙，物体没有被拉动的过程中，处于平衡状态，受到的摩擦力与拉力始终相等，而向 右的拉力等于小桶和细沙的重力，小桶和细沙的重力不断变大，因此受到的摩擦力也逐渐变大，故D 错误。 故选。 【变式3-1】（2024·安徽·一模）如图是磁性收纳盒，可以搭配磁性黑板使用，磁性收纳盒吸附在磁性黑 板上静止时，下列说法正确的是（ ） 真题·思维剖析 解 变式演练 （北京）股份有限公司 ．磁性收纳盒所受的重力与黑板对磁性收纳盒的吸引力是一对平衡力 B．磁性收纳盒对黑板的吸引力与黑板对磁性收纳盒的吸引力是一对平衡力 ．磁性收纳盒所受重力与黑板对磁性收纳盒的摩擦力是一对平衡力 D．若在磁性收纳盒中放一支笔，磁性收纳盒所受的摩擦力大小不变 【答】 【详解】．磁性收纳盒所受的重力竖直向下，黑板对磁性收纳盒的吸引力是水平方向的，因此不是一对平 衡力，故错误； B．磁性收纳盒对黑板的吸引力与黑板对磁性收纳盒的吸引力是两者之间相互作用，是相互作用力，故B 错误； ．磁性收纳盒所受重力竖直向下，黑板对磁性收纳盒的摩擦力竖直向上，两个力作用在同一物体，大小相 等，方向相反，作用在同一直线上，是一对平衡力，故正确； D．磁性收纳盒所受的摩擦力等于其受到的总重力，因此若在磁性收纳盒中放一支笔，磁性收纳盒所受的 总重力变大，所以摩擦力大小变大，故D 错误。 故选。 【变式3-2】（2024·河南许昌·一模）中国航母是中国的骄傲，也是中国安全的保障。下列有关中国航母 的说法中，正确的是（ ） ．以起航的战斗机为参照物，航母处于静止状态 B．飞行时使战斗机前进的动力是喷气对空气的冲击力 ．战斗机静止时甲板对战斗机的支持力与战斗机对甲板的压力是一对相互作用力 D．战斗机静止时战斗机受到的重力与战斗机对甲板的压力是一对平衡力 【答】 【详解】．以起航的战斗机为参照物，航母的位置发生变化，因此航母是运动的，故错误； （北京）股份有限公司 B．战斗机的燃料燃烧后所产生的大量高温高压气体，向后喷射，对空气有力的作用，由于物体间力的作 用是相互的，所以空气对战斗机有反作用力，使得战斗机前进，故B 错误； ．战斗机静止时甲板对战斗机的支持力与战斗机对甲板的压力，二力大小相等，方向相反，作用在不同物 体上，因此是一对相互作用力，故正确； D．战斗机静止时，战斗机受到的重力方向是竖直向下，战斗机对甲板的压力方向也是竖直向下，二力方 向相同，因此不是一对平衡力，故D 错误。 故选。 【变式3-3】（2024·陕西西安·一模）如图所示，某同学通过下列过程可以不湿手取水中的硬币，下列说 法正确的是（ ） ．图-1，硬币受到的重力与盘子的支持力是一对相互作用力 B．图-2，看到水下的硬币的像比实际位置深 ．图-3，蜡烛燃烧时，杯中的氧气含量减少，里面的空气密度不变 D．图-4，氧气耗尽时，盘子里的水在大气压的作用下进入杯中 【答】D 【详解】．硬币受到的重力是地球对硬币的力，盘子的支持力是盘子对硬币的力，受力物体是一个，故硬 币受到的重力与盘子的支持力不是一对相互作用力，故错误； B．硬币在水中时，我们看到的是硬币的虚像，虚像的位置比实际位置高，故看到水下的硬币的像比实际 位置浅，故B 错误； ．蜡烛燃烧时，杯中的氧气含量减少，所含物质变少，即质量变小，体积不变，由 可知，杯中的空气密度变小，故错误； D．氧气耗尽时，盘子内压强变小，故盘子里的水在大气压的作用下进入杯中，故D 正确。 故选D。 模型04 摩擦力相关分析与计算 （北京）股份有限公司 『模型解读』 情境 对B 整体分析 对单独分析 对B 单独分析 1 2 3 总结 先把 B 看成整体，用整体法判断整体与地面之间摩擦力的方向和大小；再用隔离法分别对、B 进行(水平方向)受力分析，判断、B 之间摩擦力的方向和大小 『核心提示』 1 叠加体受力分析时，常用整体法和隔离法进行受力分析，较复杂的模型，也可以采用假设法判断摩擦 力的有无； 2 影响滑动摩擦力的因素有且仅有两个：压力大小与接触面的粗糙程度有关，与运动快慢和受力面积大 小无关，并且滑动摩擦力与压力大小成正比。 【例4】（2023·山东德州·中考真题）如图所示，、B 两个长方体物块叠放在水平桌面上，用 的 水平向左的力作用在物块上，使、B 一起向左做匀速直线运动，经过 ，两个物块一起移动了 的距 离。下列说法中（ ） ①物块B 受到的重力和地面对物块B 的支持力是一对平衡力 ②物块对B 的摩擦力大小是 ，方向水平向左 ③地面对B 的摩擦力大小是 ，方向水平向左 真题·思维剖析 解 （北京）股份有限公司 ④物块对B 的摩擦力的功率为 ．只有 正确 ②④ B．只有 正确 ③④ ．只有 正确 ②③ D．只有 正确 ①④ 【答】 【详解】 ．物块 ① B 受到的重力和地面对物块B 的支持力，大小不相等，不是一对平衡力，故 错误； ① ②．物块受到水平向左的拉力，且处于平衡状态，说明物块受平衡力，即水平向左的拉力与B 给施加的水 平向右的摩擦力，大小与拉力相等均为10，因为力的作用是相互的，所以物块会给B 一个摩擦力大小等于 10，方向水平向左，故 正确； ② ③．B 木块做匀速直线运动，处于平衡状态，B 物块受到施加水平向左的摩擦力和地面施加水平向右的摩 擦力，大小相等为10，故 错误； ③ ④．物块对B 的摩擦力功率为 故 正确。 ④ 综合上述分析，故符合题意，BD 不符合题意。 故选。 【变式4-1】（2024·河南驻马店·一模）如图所示，在水平桌面上，一个质量 的物体P，通过一 个定滑轮和一个动滑轮与三个总质量 的钩码相连，动滑轮重 ，绳子的质量以及绳与滑轮间的 摩擦均可忽略不计，并且物体P 以 的速度向右做匀速直线运动（g 取 ）。下列说法正确的 是（ ） 变式演练 （北京）股份有限公司 ．物体P 受到水平向左的摩擦力大小为 B．绳子拉力对物体P 做功的功率为 ． 内钩码重力所做的功为 D．若使物体P 水平向左匀速运动，需施加向左的拉力 【答】B 【详解】．物体P 向右匀速直线运动时，受到绳子的拉力和向左的摩擦力的作用，这两个力是一对平衡力。 钩码的重力 动滑轮的重力 ，所以钩码及动滑轮的总重 图示滑轮组承重绳子为2 根，不计绳重及摩擦力时，绳子的拉力 所以P 受到的摩擦力为 方向水平向左，故错误； B．此时拉力做功的功率 故B 正确； ． 内拉力移动的距离 钩码下降的高度 内克服钩码重力所做的功 故错误； D．P 向左匀速直线运动时，压力不变，接触面的粗䊁程度不变，所受的摩擦力大小不变，方向水平向右， 此时P 受到水平向左的拉力和水平向右的绳子的拉力及摩擦力的作用。水平向左的拉力 （北京）股份有限公司 故D 错误。 故选B。 【变式4-2】（2024·安徽合肥·模拟预测）如图所示， 一个长弯柄雨伞挂在桌边处于静止状态，下列说 法正确的是（ ） ．雨伞受到的支持力竖直向上，雨伞与桌面之间没有摩擦力 B．雨伞受到的支持力沿伞柄斜向上，雨伞与桌面之间没有摩擦力 ．雨伞受到的支持力竖直向上，雨伞与桌面之间有摩擦力 D．雨伞受到的支持力沿伞柄斜向上，雨伞与桌面之间有摩擦力 【答】 【详解】如图，雨伞受到重力和桌面对它的支持力而处于平衡状态，雨伞受到的支持力垂直于桌面，方向 竖直向上，雨伞与桌面之间没有相对滑动的趋势，它们之间没有摩擦力，故正确，BD 错误。 故选。 【变式4-3】（2024·辽宁沈阳·模拟预测）如图甲所示，在拉力F1作用下，使B 一起向右做匀速直线运 动，此时受到地面的摩擦力为 ，如图乙所示，拉力F2作用在物体B 上，使它们一起向右运动，此时 受到地面的摩擦力为 。 【答】 15 15 【详解】[1][2]对甲图中B 物块进行受力分析可知，在水平方向上如果对B 有摩擦力，B 将不会相对静止， 故对B 没有摩擦力。对甲图中物块进行受力分析可知，在水平方向上受到水平向右的拉力F1，地面对水平 向左的摩擦力，在这两个力的作用下保持平衡状态，故地面对水平向左的摩擦力等于拉力，大小为15。若 用F2=20 的水平力作用在B 物块上它们仍然一起向右做直线运动，物块对桌面的压力不变，接触面的粗糙 （北京）股份有限公司 程度不变，故物块受到桌面对它的滑动摩擦力不变，仍为15。 题组1：机械运动 1．（2023·黑龙江大庆·中考真题）甲、乙两辆汽车在同一条平直公路上同地同时出发，并排同向行驶， 路程一时间图像如图所示。在两辆汽车运动过程中， 说法正确的是（ ） ．0~t1时间内乙车做减速运动 B．0~t1时间内甲车做减速运动 ．0~t1时间内甲车的平均速度大于乙车的平均速度 D．0~t1时间内甲车始终在乙车前方 【答】 【详解】B．根据s-t 图像可知，乙车的运动图像是曲线，且曲线越来越平缓，说明乙车做减速运动，甲车 的运动图像是直线，说明甲车做匀速直线运动，故正确，B 错误； D．根据纵坐标表示路程，可知0~t1时间内甲、乙两车通过的路程相等，所用时间也相等，则平均速度相 等，故D 错误。 故选。 2．（2023·内蒙古兴安盟·中考真题）某同学坐在行驶的汽车中，看到路边的树木、房屋、路灯都向后 运动，他选择的参照物是（ ） ．乘坐的汽车 B．树木 ．房屋 D．路灯 【答】 【详解】同学坐在行驶的汽车中，相对于乘坐的汽车，树木、房屋、路灯的位置都发生了变化，因此以乘 坐的汽车为参照物，看到路边的树木、房屋、路灯都向后运动。故符合题意，BD 不符合题意。 故选。 好题·题组通关 练 （北京）股份有限公司 3．（2023·山东日照·中考真题）姐姐和弟弟在同一所学校上学。某一天吃过早餐后，姐弟俩约定从小 区门口出发去学校大门口会合。作出他们的路程与时间的关系图象分别如图中的两条实线所示，弟弟的图 线为直线。下列判断正确的是（ ） ．弟弟比姐姐早5m 离开家 B．弟弟和姐姐的平均速度相同 ．弟弟和姐姐行走时的速度相等，均为100m/m D．姐姐一直做匀速直线运动 【答】 【详解】．根据上图可知，计时的第5 分钟弟弟才出发，姐姐比弟弟早5m 离开家，故错误； B．由上图可知，弟弟的平均速度为 姐姐的平均速度 故弟弟和姐姐的平均速度不相同，故B 错误； ．根据上图知，姐姐自5-15 分钟通过的距离为0，即处于静止状态，故姐姐行走的时间为t=20m-10m=10m 故姐姐行走时的速度 弟弟和姐姐行走时的速度相等，均为100m/m，故正确； D．因姐姐自5-15 分钟处于静止状态，故D 错误。 故选。 4．（2023·山东德州·中考真题）在某次测试中，甲、乙两车都向东做直线运动，它们的 图象如图 所示，则（ ） （北京）股份有限公司 ．甲、乙两车都做加速直线运动 B．两车出发前相距 ，甲比乙晚出发5s ．在第10s 时两车速度相等 D． 内乙车相对于甲车向东运动 【答】B 【详解】．由图像可知，甲、乙图线都是倾斜直线，故两车均在做匀速直线运动，故不符合题意； B．图像中乙车是在离计时位置20m 处出发，而甲车在乙车出发后5s 才出发，故两车出发前相距20m，甲 比乙晚出发5s。故B 符合题意； ．甲、乙两车在10s 时，甲车运动的路程大于乙车运动的路程，而甲车运动的时间小于乙车运动的时间， 说明甲车的速度大于乙车的速度，故不符合题意； D．因为5~10s 时，甲的速度大于乙的速度，甲车在乙车的后方，说明乙车相对于甲车向西运动，故D 不符 合题意。 故选B。 5．（2023·湖北襄阳·中考真题）2023 年3 月7 日凌晨，中国空间站凌月（空间站从地球和月球间飞 过）。这一过程中，以月球为参照物，空间站是 （选填 运动 或 静止 ）的。如图所示为某物 “ ” “ ” 体 图像，则该物体的运动状态是 运动。（选填 匀速 或 变速 “ ” “ ” 【答】 运动 匀速 【详解】[1]以月球为参照物，空间站与月球之间发生了位置的变化，所以空间站是运动的。 [2]根据图示可知，物体的运动速度不变，做匀速运动。 6．（2023·辽宁朝阳·中考真题）在学校趣味运动会上，小明参加50m 托球跑比赛的成绩是10s，他托 球跑的平均速度是 km/；在接力比赛中，为使接力棒顺利交接，两名运动员应尽可能做到相对 （选填 静止 或 运动 ）。 “ ” “ ” （北京）股份有限公司 【答】 18 静止 【详解】[1] 小明参加50m 托球跑比赛的成绩是10s，他托球跑的平均速度是 [2] 在接力比赛交接棒时，以一名运动员为参照物，另一名运动员相对静止，易于传递接力棒。 7．（2023·江苏南京·中考真题）今年五月，第七届南京市中小学生龙舟大赛成功举办。图示是比赛的 一个场景。 （1）敲鼓越用力，鼓声越响，这是通过改变声源的 来改变声音的响度。运动员听到的鼓声是通过 传入人耳的。 （2）以运动员为参照物，龙舟是 的。 （3）某赛队在500m 直道比赛中共用时1m40s。则龙舟的平均速度是 m/s。 【答】 振幅 空气 静止 5 【详解】（1）[1]声音的响度与声源的振幅有关，敲鼓越用力，鼓声越响，这是通过改变声源的振幅来改 变声音的响度。 [2]声音的传播需要介质，运动员听到的鼓声是通过空气传入人耳的。 （2）[3]以运动员为参照物，龙舟的位置不变，是静止的。 （3）[4]龙舟的平均速度是 8．（2023·江苏无锡·中考真题）将气球吹大，用夹子把口封紧，剪取一段 长的吸管，用胶带把 它固