资源简介

(共33张PPT)
情境4 体育运动类情境
高考专题辅导与测试·物理
情境类型 考情统计
球类运动 2024·河北卷T3，篮球；2024·浙江1月选考T3，足球；
2023·全国乙卷T14，排球；2023·全国甲卷T14，铅球；
2022·湖南卷T14，篮球
冰雪运动 2024·江西卷T14，雪地转椅；2023·江苏卷T15，滑雪；
2022·全国甲卷T14，跳台滑雪；2022·辽宁卷T13，短道速
滑；2022·浙江1月卷T19，钢架雪车比赛
其他运动 2024·全国甲卷T20，蹦床运动；2022·河北卷T1，百米跑；
2022·福建卷T9，艺术体操
分析预测
考情分析：在近几年的高考物理卷中多次出现有关体育运动的情境题，
将物理试题与体育运动相结合，引导考生热爱体育运动、积极参加体育
锻炼。
高考预测：预计2025年高考会结合体育运动，考查匀变速直线运动模
型、平抛运动模型、斜抛运动模型等，也会综合动量与能量进行命题
【例1】　（2024·浙江1月选考3题）如图所示，质量为m的足球从水平地
面上位置1被踢出后落在位置3，在空中达到最高点2的高度为h，则足球
（　　）
A. 从1到2动能减少mgh
B. 从1到2重力势能增加mgh
C. 从2到3动能增加mgh
D. 从2到3机械能不变
√
答案：B
解析：由足球的运动轨迹可知，足球在空中运动时一定受到空气阻力作
用，则从1到2重力势能增加mgh，则从1到2动能减少量大于mgh，A错误，
B正确；从2到3由于空气阻力作用，则机械能减小，重力势能减小mgh，则
动能增加小于mgh，C、D错误。
【例2】　（2024·全国甲卷20题）蹦床运动中，体重为60 kg的运动员在t＝
0时刚好落到蹦床上，对蹦床作用力大小F与时间t的关系如图所示。假设运
动过程中运动员身体始终保持竖直，在其不与蹦床接触时蹦床水平。忽略
空气阻力，重力加速度大小取10 m/s2。下列说法正确的是（　　）
A. t＝0.15 s时，运动员的重力势能最大
B. t＝0.30 s时，运动员的速度大小为10 m/s
C. t＝1.00 s时，运动员恰好运动到最大高度处
D. 运动员每次与蹦床接触到离开过程中对蹦床的平均作用力大小为4 600
N
解析：根据题图分析可知，t＝0.15 s时，运动员对蹦床作用力最大，
则此时运动员下降至最低点，运动员的重力势能最小，A错误；根据题
图分析可知，t＝0.30 s时运动员离开蹦床，做竖直上抛运动，经2 s
后，即t＝2.30 s时再次落至蹦床上，根据竖直上抛运动的对称性可
知，t＝1.30 s时，运动员运动至最大高度处，根据v＝gΔt可知，运动
员在t＝0.30 s时的速度大小v0＝10 m/s，B正确，C错误；对运动员与
蹦床一次相互作用过程，根据动量定理有（－mg）Δt＝mv0－（－
mv0），代入数据解得＝4 600 N，D正确。
答案：BD
【例3】　（2023·江苏高考15题）如图所示，滑雪道AB由坡道和水平道组
成，且平滑连接，坡道倾角均为45°。平台BC与缓冲坡CD相连。若滑雪
者从P点由静止开始下滑，恰好到达B点。滑雪者现从A点由静止开始下
滑，从B点飞出。已知A、P间的距离为d，滑雪者与滑道间的动摩擦因数均
为μ，重力加速度为g，不计空气阻力。
（1）求滑雪者运动到P点的时间t；
答案：（1）　
解析： 滑雪者由A点运动到P点的过程，沿斜坡方向由牛顿第二
定律得
mgsin 45°－Ff＝ma
在垂直斜坡方向由平衡条件得
mgcos 45°＝FN
又Ff＝μFN
解得a＝（1－μ）g
由运动学公式x＝at2得t＝。
（2）求滑雪者从B点飞出的速度大小v；
答案：
解析：设P点到B点的过程重力做的功为WG，克服摩擦力做的功为
Wf，则滑雪者由P点到B点的过程，由动能定理得WG－Wf＝0
滑雪者由A点到B点，由动能定理得
mgdsin 45°＋WG－Wf－μmgdcos 45°＝mv2
联立解得v＝。
（3）若滑雪者能着陆在缓冲坡CD上，求平台BC的最大长度L。
答案： （1－μ）d
解析：滑雪者离开B点后做斜抛运动，则
竖直方向的分速度vy＝vsin 45°＝
水平方向的分速度vx＝vcos 45°＝
滑雪者刚好落在C点时，平台BC的长度最大，则其在空中运动的时间
t＝＝
则平台BC的最大长度为L＝vxt
联立解得L＝（1－μ）d。
1. （2024·甘肃兰州模拟）如图所示，某运动员练习撑竿跳高，运动员在
助跑结束刚离地时的速度大小为v0，此时撑竿的弹性势能为Ep，运动员
跨越横杆（撑竿离手）时速度大小为v1（v1＜v0），方向水平，重力加
速度大小为g，以水平地面为参考平面，忽略撑竿的质量，忽略空气阻
力，下列说法正确的是（　　）
A. 运动员跨越横杆后在空中下落的过程中机械能守恒
B. 运动员在上升过程中一定处于超重状态
C. 运动员在上升过程中机械能守恒
D. 运动员的最大重力势能为Ep
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√
解析： 　运动员跨越横杆后在空中下落的过程中只有动能和重力势能
相互转化，运动员机械能守恒，A正确；运动员在上升过程中先向上加
速，后向上减速，向上加速时处于超重状态，向上减速时处于失重状
态，B错误；运动员在上升过程中，竿的弹力对运动员做正功，运动员
机械能增加，C错误；根据机械能守恒定律，运动员的最大重力势能为
m＋Ep－m，D错误。
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2. （2024·安徽黄山模拟）如图所示，某同学练习投篮时，将篮球从P点斜
向上抛出，从Q点投入篮框中。P、Q连线与水平方向的夹角为30°，
P、Q间的距离为L，球在Q点入框时速度方向与PQ垂直，已知重力加速
度为g，不计空气阻力，篮球可视为质点，则篮球从P点运动到Q点所用
时间为（　　）
A. 2 B.
C. D.
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解析： 　由斜抛运动规律知，将篮球的运动沿PQ方向和垂直PQ方
向分解，则沿PQ方向的分运动有L＝gsin 30°·t2，代入得t＝2，
A正确。
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3. （2024·湖北武汉一模）冰滑梯是一种体验冰雪运动的娱乐项目，其示
意图如图所示，游客从螺旋滑道上端滑下，旋转两周后经倾斜滑道冲上
水平滑道，滑行结束时停在水平滑道上。假设螺旋滑道的圆面半径为r
＝ m，上端与下端高度差为h1＝6 m，倾斜滑道高度差为h2＝2 m，螺
旋滑道、倾斜滑道和水平滑道均平滑相接，游客与各滑道间的动摩擦因
数处处相同，游客可视为质点。现测得游客某次滑行时停在水平滑道的
位置与螺旋滑道上端的水平距离为L＝92 m，则游客与各滑道间的动摩
擦因数可能为（　　）
A. 0.07 B. 0.08
C. 0.09 D. 0.10
√
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解析： 　研究游客整个运动过程，根据动能定理有mg（h1＋h2）－
μmg－μmgL＝0，代入数据解得μ＝0.08，实际上游客
在圆轨道运动时因为向心力的原因导致支持力比在同角度的斜面大，即
在圆轨道摩擦力做功W＞μmg，因此动摩擦因数应更
小，故选A。
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4. （多选）（2024·福建泉州模拟）2024年世乒赛中国女团实现六连冠，
男团实现十一连冠。某次训练时球员先后两次以不同速度从同一位置正
对着竖直墙面水平发射乒乓球，初速度之比为2∶1，分别打到竖直墙面
上的a、b两点。不计空气阻力，则打到a、b两点前乒乓球在空中的
（　　）
A. 运动时间之比为1∶2
B. 运动时间之比为2∶1
C. 下落高度之比为1∶4
D. 下落高度之比为1∶3
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解析： 　乒乓球做平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，则有x＝
v0t，由于两球水平方向位移相等，则有v01t1＝v02t2，又有v01∶v02＝
2∶1，可得运动时间之比为t1∶t2＝v02∶v01＝1∶2，A正确，B错误；乒
乓球做平抛运动，在竖直方向做自由落体运动，则有h＝gt2，可得下落
高度之比为h1∶h2＝g∶g＝1∶4，C正确，D错误。
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5. （2024·甘肃酒泉三模）乒乓球被称为中国的“国球”，是一种世界流
行的球类体育项目，如图所示为某同学训练时的情景，若某次乒乓球从
某一高度由静止下落，以v0＝2 m/s的速度竖直向下碰撞乒乓球拍，同时
使乒乓球拍的接球面保持水平且以1 m/s的速度水平移动，乒乓球与球拍
碰撞反弹后的高度与下落高度相等。已知乒乓球与球拍之间的动摩擦因
数为μ＝，不计空气阻力，碰撞时间极短，且碰撞过程忽略乒乓球所
受重力的影响，周围环境无风，则乒乓球与球拍碰撞后的瞬时速度大小
为（　　）
A. 4 m/s B. 3 m/s
C. 2 m/s D. 1 m/s
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解析： 　由题意可知，乒乓球与球拍碰撞后反弹的高度与下落高度相
等，则碰后竖直方向的速度大小为vy＝v0＝2 m/s，设乒乓球的质量为
m，乒乓球与球拍的碰撞时间为Δt，在竖直方向上，根据动量定理有
N·Δt＝mvy－（－mv0），在水平方向上，根据动量定理有f·Δt＝μN·Δt＝
mvx，v＝，联立解得vx＝ m/s，v＝3 m/s，故选B。
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6. （2024·上海模拟）某中学篮球队再次夺取2023—2024赛季耐高上海赛
区冠军，比赛时双方球员跳球，主裁判将篮球以2 m/s的初速度竖直
向上抛出，篮球离开裁判手时离球场地板高度为1.8 m，队员在篮球到
达最高点时将篮球水平击出，篮球恰好绕过所有人落在球场地板上。已
知篮球的质量为600 g，从被击出到落地的水平位移为8 m，sin 37°＝
0.6，cos 37°＝0.8，不计空气阻力。则下列结果中不正确的是（　　）
A. 篮球被水平击出时的初速度为10 m/s
B. 篮球落地时重力的瞬时功率为48 W
C. 篮球落地时速度与水平方向的夹角为53°
D. 篮球从被水平击出到落地，篮球动能增加了19.2 J
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解析： 由题意知，篮球从离开裁判手到最高点，上升的高度为Δh＝
＝1.4 m，则到最高点时，离地面高度为h＝h0＋Δh＝3.2 m，则篮球
被水平击出到落地时间为t＝＝0.8 s，则篮球被水平击出时的初速度
为v0＝＝ m/s＝10 m/s，故A正确；篮球落地时重力的瞬时功率为P＝
mgvy＝0.6×10×10×0.8 W＝48 W，故B正确；篮球落地时速度与水平
方向的夹角满足tan θ＝＝，则篮球落地时速度与水平方向的夹角不等
于53°，故C错误；由动能定理知，从被水平击出到落地，篮球动能增
加了ΔEk＝mgh＝0.6×10×3.2 J＝19.2 J，故D正确。
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7. （2024·河北邯郸模拟）操场上两同学练习排球，在空中同一水平直线
上A、B两点处分别把相同的1、2两球同时击出，球1做平抛运动，球2
做斜抛运动，两球的运动轨迹在同一竖直平面内，如图所示，轨迹交于
P点，P是A、B连线的中垂线上一点，球1的初速度为v1，球2的初速度
为v2，不考虑排球的旋转，不计空气阻力，两球从抛出至到达P点的过
程中（　　）
A. 两球在P点相遇
B. 球2在最高点的速度等于v1
C. 球1速度变化比球2更快
D. 球1速度的变化量小于球2速度的变化量
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解析： 　两球在竖直方向上到P点的高度相同，设为h。球1做平抛
运动，竖直方向上自由落体高度为h。而球2竖直方向上，先上抛后
自由下落，自由下落的高度大于h，根据公式h＝gt2可知，球2下落
的时间大于球1运动的时间，所以两球不会在P点相遇，故A错误；
球2在最高点的速度为水平方向上匀速的速度。由于两球水平位移一
样，球2运动时间长，根据公式x＝v0t可知，球2水平方向上速度
小，即球2在最高点的速度小于v1，故B错误；由于两球的加速度均
为重力加速度，所以单位时间内球1速度的变化等于球2速度的变
化，故C错误；球2运动时间长，根据公式Δv＝gt可知，球1速度的
变化量小于球2速度的变化量，故D正确。
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8. （2024·江苏无锡模拟）如图所示，一学生做定点投篮游戏。第一次出
手，篮球的初速度方向与竖直方向的夹角α＝60°；第二次出手，篮球
的初速度方向与竖直方向的夹角β＝30°；两次出手的位置在同一竖直
线上，结果两次篮球正好垂直撞击到篮板同一位置点。不计空气阻力，
则从篮球出手到运动到点C的过程中，下列说法正确的是（　　）
A. 运动时间的比值为∶1
B. 两球的初速度相同
C. 上升的最大高度的比值为1∶3
D. 在C点时，两球的速度相同
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解析： 　将篮球的运动过程逆向看是平抛运动，设前后两次运动时间
分别为t1、t2，易知两次篮球做抛体运动的水平位移大小相同，均设为
x，则根据抛体运动规律有v1cos 60°＝gt1，v2cos 30°＝gt2，t1＝
，t2＝，联立可得v1＝v2，＝，可知两球的初速度大
小相等，但方向不同，故A、B错误；根据h＝gt2可知上升的最大高度
的比值为＝＝，故C正确；在C点时，两球的速度大小之比为＝
＝，可知在C点时，两球的速度不相等，故D错误。
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9. （多选）（2024·河南郑州模拟）某校秋季运动会分为竞技组和健身
组，健身组设置了定点投篮项目。如图甲所示，某选手正在进行定点投
篮，篮球在空中划出了一道漂亮的弧线。在篮球运动所在的竖直平面内
建立坐标系xOy，如图乙所示，篮球由A点投出，A、B、C、D是篮球运
动轨迹上的四点，B为篮球运动的最高点，A、B、C、D四点的坐标分
别为（－L，0），（0，L）、（L，0）、（2L，y），重力加速度为g，
空气阻力忽略不计。则下列说法正确的是（　　）
A. 篮球经过A、C两点时速度相同
B. 篮球经过B点时速度大小为
C. 篮球从A到B与B到C过程中，速度变化相同
D. D点的纵坐标y＝－3L
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解析： 　依题意，可知篮球抛出后做斜抛运动，利用逆向思维，可
知篮球从B点做平抛运动到A点，由图乙知A点和C点在同一水平线上，
则可知篮球在两点处的速度大小相等，但方向不同，所以两点处的速度
不相同，故A错误；利用逆向思维，篮球从B点到A点做平抛运动，设运
动时间为t，则有L＝vBt，L＝gt2，联立解得vB＝，故B错误；根据
Δv＝gΔt，可知篮球从A到B与B到C过程中，水平方向上发生的位移相
等，运动时间相等，因此速度变化相同，故C正确；篮球由B到D，由图
乙可得y－L＝gt2，L＝vBt，vB＝，联立解得y＝3L，因此D点的纵坐
标为y＝－3L，故D正确。
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10. （2024·河南南阳模拟）如图所示，某滑雪爱好者及滑板（可视为质
点）由静止开始从倾角θ＝37°的斜直滑道顶端自由滑下，经A点沿切
线进入圆弧轨道，最后从与A点等高的C点飞出。已知滑雪爱好者在A
点的速度大小v1＝20 m/s，在最低位置B点时滑板对圆弧轨道的压力大
小FN＝1 050 N，圆弧轨道半径R＝100 m，滑雪爱好者及滑板的总质量
m＝75 kg，滑板与斜直滑道间的动摩擦因数μ＝0.25，不计空气阻力，
取重力加速度大小g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：
（1）滑雪爱好者在B点时的速度大小；
答案： 20 m/s　
解析： 由牛顿第三定律有FN'＝FN＝1 050 N
对滑雪爱好者及滑板受力分析，由牛顿第二定律有FN'－mg＝m
解得vB＝20 m/s。
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（2）斜直滑道的长度；
答案： 50 m　
解析：对滑雪爱好者及滑板从斜直滑道顶端运动到A点，由动能定理有
mgxsin θ－μmgxcos θ＝m－0
解得x＝50 m。
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（3）滑雪爱好者及滑板从斜直滑道顶端运动到B点损失的机械能。
答案： 22 500 J
解析：根据能量守恒定律可得滑雪爱好者及滑板从斜直滑道顶端
运动到B点损失的机械能为ΔE＝mgxsin θ＋mgR（1－cos θ）－
m
解得ΔE＝22 500 J。
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