高考物理100考點(diǎn)模擬題千題精練專題6.12功能關(guān)系問題(提高篇)

1、專題6.12功能關(guān)系問題（提高篇）一選擇題1（6分）（2019湖北黃岡三模）一物體放在傾角為且足夠長(zhǎng)的光滑斜面上，初始位置如圖甲所示，在平行于斜面的力F的作用下由靜止開始沿斜面運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中物體的機(jī)械能E隨位置x的變化關(guān)系如圖乙所示。其中0 x1過程的圖線是曲線，x1x2過程的圖線是平行于x軸的直線，x2x3過程的圖線是傾斜的直線，則下列說法正確的是（）A在0 x1的過程中，力F逐漸變大B在0 x1的過程中，物體的加速度逐漸增大C在x1x2的過程中，物體的動(dòng)能越來越大D在0 x3的過程中，物體的速度方向先向上再向下【參考答案】BC【名師解析】在0 x1過程中物體機(jī)械能在減小，知拉力在做負(fù)功，

2、拉力方向沿斜面向上，所以物體的位移方向向下，即物體在沿斜面向下運(yùn)動(dòng)。根據(jù)功能關(guān)系得：EFeqoac(,x)，得F，則知圖線的斜率表示拉力，在0 x1過程中圖線的斜率逐漸減小到零，知物體的拉力逐漸減小到零。根據(jù)a，可知，加速度一直增大，故A錯(cuò)誤，B正確；在x1x2過程中，拉力F0，機(jī)械能守恒，向下運(yùn)動(dòng)，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，故C正確；在0 x1過程中，加速度的方向與速度方向相同，都沿斜面向下，所以物體做加速運(yùn)動(dòng)；x1x2過程中，F(xiàn)0，物體做勻加速運(yùn)動(dòng)；x2x3過程，機(jī)械能增大，拉力做正功，沿斜面向下，故物體繼續(xù)向下做加速運(yùn)動(dòng)，即物體一直沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。2（2019安徽合肥二模）如圖甲

3、所示，置于水平地面上質(zhì)量為m的物體，在豎直拉力F作用下，由靜止開始向上運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能E與距地面高度h的關(guān)系如圖乙所示，已知重力加速度為g空氣阻力不計(jì)。下列說法正確的是（）A在0h0過程中，F(xiàn)大小始終為mgB在0h0和h02h0過程中，F(xiàn)做功之比為21C在02h0過程中，物體的機(jī)械能不斷增加D在2h03.5h0過程中，物體的機(jī)械能不斷減少【參考答案】C【命題意圖】此題考查對(duì)動(dòng)能E與距地面高度h的關(guān)系圖象的理解、功能關(guān)系及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。00【解題思路】由圖乙物體動(dòng)能E與距地面高度h的關(guān)系可知，當(dāng)物體距離地面高度為h0時(shí)，Ek=mgh，由功能關(guān)系可得，力F做功WF=Fh0=Ek+mgh0=2mgh0，

4、解得F=2mg，即在0h0過程中，F(xiàn)大小始終為2mg，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)物體距離地面高度為2h0時(shí)，Ek=1.5mgh0，在h02h0過程中，由功能關(guān)系可得，力F做功WFeqoac(,=)Ekeqoac(,+)Ep=0.5mgh0+mgh=1.5mgh0，即在0h0和h02h0過程中，F(xiàn)做功之比為21.5=43，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在02h0過程中，力F做功，物體的機(jī)械能不斷增加，選項(xiàng)C正確；在2h0高度，物體的動(dòng)能為Ek=1.5mgh0，重力勢(shì)能為Ep=2mgh0，物體的機(jī)械能為E=Ek+Ep=3.5mgh0，在3.5h0高度，物體的動(dòng)能為零，重力勢(shì)能為Ep=3.5mgh0，物體的機(jī)械能為E=Ek+Ep

5、=3.5mgh0，因此在2h03.5h0過程中，物體的動(dòng)能不斷減少，機(jī)械能不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！疽族e(cuò)警示】解答此題常見錯(cuò)誤主要有：一是把圖乙的物體動(dòng)能E與距地面高度h的關(guān)系圖線理解為機(jī)械能與距地面高度h的關(guān)系圖線，導(dǎo)致錯(cuò)選A；二是沒有正確運(yùn)用物理規(guī)律計(jì)算導(dǎo)致錯(cuò)選B；三是混淆動(dòng)能與機(jī)械能，導(dǎo)致錯(cuò)選D。3（2019南昌模擬）如圖所示，物體A、B和輕彈簧靜止豎立在水平地面上，輕彈簧的兩端與兩物體栓接，其勁度系數(shù)為k，重力加速度為g。在物體A上施加一個(gè)豎直向上的恒力，若恒力大小為F0，物體B恰好不會(huì)離開地面；若恒力大小為2F0，在物體B剛好離開地面時(shí)物體A的速度為處于彈性限度內(nèi)。則物體A與物體B的質(zhì)量比

6、值為（）3Fg0k，設(shè)整個(gè)過程中彈簧都A.21B.12C.31D.13【參考答案】A【命題意圖】本題考查對(duì)題述“風(fēng)云四號(hào)”衛(wèi)星是我國(guó)新一代地球同步衛(wèi)星中首顆定量遙感氣象衛(wèi)星的理解和開普勒第二定律及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。【解題思路】物體A、B和輕彈簧靜止豎立在水平地面上，彈簧壓縮，由kx1=mAg，解得x1=mAg/k。在物體A上施加一個(gè)豎直向上的恒力，若恒力大小為F0，物體B恰好不會(huì)離開地面，對(duì)物體B，由平衡條件，kx2=mBg；解得x2=mBg/k。在物體A上施加一個(gè)豎直向上的恒力，若恒力大小為F0，恒力做功W1=F0（x1+x2）。恒力大小為2F0，恒力做功W2=2F0（x1+x2）。兩次彈簧彈性

7、勢(shì)能變化相同，物體A重力勢(shì)能變化相A0，即A0+B0=A0，解得mAmB=21，選項(xiàng)0同，W2-W1=F（x1+x2）=1mv2=2A3mFgmFgmFg3mFg2kkk2kA正確。【易錯(cuò)警示】解答此題常見錯(cuò)誤主要有：一是對(duì)題述物體B恰好不會(huì)離開地面隱含的條件不能挖掘出來；二是對(duì)題述在物體A上施加一個(gè)豎直向上的恒力理解不清；三是沒有正確根據(jù)功能關(guān)系解答。4.風(fēng)洞是一種檢測(cè)飛機(jī)、汽車性能的高科技設(shè)施。圖示為某興趣小組設(shè)計(jì)的類似風(fēng)洞的實(shí)驗(yàn)裝置，將密度相同、半徑r不同的實(shí)心塑料球先后放在水平桌面上的某一位置，球在水平向左恒定風(fēng)的作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)（摩擦不計(jì)）。通過實(shí)驗(yàn)探究得出，風(fēng)對(duì)球的作用力大小

8、F與球所處位置無關(guān)，僅與球的最大橫截面積S有關(guān)，即F=kS，k為常量。對(duì)球而言，可以認(rèn)為空間存在一個(gè)風(fēng)力場(chǎng)，該場(chǎng)中風(fēng)力對(duì)球做功與球運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)，若柵欄P處風(fēng)力勢(shì)能為零。則下列說法正確的是（）A.該風(fēng)力場(chǎng)強(qiáng)度可以定義為B.該風(fēng)力場(chǎng)強(qiáng)度可以定義為C.距P為x處的小球具有的風(fēng)力勢(shì)能D.距P為x處的小球具有的風(fēng)力勢(shì)能【參考答案】BD【命題意圖】本題以風(fēng)動(dòng)為情景，考查遷移電場(chǎng)強(qiáng)度的定義方法定義風(fēng)力場(chǎng)強(qiáng)度、風(fēng)力勢(shì)能及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！窘忸}思路】根據(jù)題述，風(fēng)力F=kS，風(fēng)力對(duì)僅與球的最大橫截面積S有關(guān)，該風(fēng)力場(chǎng)強(qiáng)度可定義為E=F/S，選項(xiàng)B正確A錯(cuò)誤；根據(jù)功能關(guān)系，距離P為x處的小球具有的風(fēng)力勢(shì)能等于將小球從

9、距離P為x處移動(dòng)到P處風(fēng)力做的功，即Ep=W=Fx，球的最大橫截面積S=r2，風(fēng)力F=kS=kr2，聯(lián)立解得：Ep=kr2x，選項(xiàng)D正確C錯(cuò)誤?！疽族e(cuò)警示】解答此題謹(jǐn)防遷移彈簧彈性勢(shì)能公式，導(dǎo)致錯(cuò)選C。5.(2018名校模擬)如圖所示，質(zhì)量為m的足球靜止在地面1的位置，被踢出后落到地面3的位置。在空中達(dá)到最高點(diǎn)2的高度為h，速度為v，已知重力加速度為g。下列說法正確的是（）A.運(yùn)動(dòng)員對(duì)足球做的功為mgh+mv2B.足球落到3位置時(shí)的動(dòng)能為mghC.足球剛離開1位置時(shí)的動(dòng)能大于mgh+mv2D.足球在2位置時(shí)的機(jī)械能等于其在3位置時(shí)的動(dòng)能【參考答案】【名師解析】由軌跡分析知，足球運(yùn)動(dòng)的過程中必定

10、受到空氣阻力，從踢球到足球運(yùn)動(dòng)到2位置的過程，運(yùn)用動(dòng)能定理得：W-mgh-Wf=mv2，得運(yùn)動(dòng)員對(duì)足球做的功為：W=Wf+mgh+mv2，Wf是足球克服空氣阻力做的功，故A錯(cuò)誤。B、從2位置到3位置，由動(dòng)能定理得：Ek3-Ek3=+mgh-Wf，故B錯(cuò)誤。=mgh-Wf，得足球落到3位置時(shí)的動(dòng)能為：從1位置到2位置，由動(dòng)能定理得：-Ek1=-mgh-Wf，得足球剛離開1位置時(shí)的動(dòng)能為：Ek1=mgh+mv2+Wfmgh+mv2，故C正確。由于有空氣阻力做負(fù)功，所以足球的機(jī)械能不斷減少，所以足球在2位置時(shí)的機(jī)械能大于其在3位置時(shí)的動(dòng)能，故D錯(cuò)誤。6.(2016安徽安慶高三月考)一質(zhì)量為m的物體以

11、某一速度沖上一個(gè)傾角為37的斜面，其運(yùn)動(dòng)的加速度的大小為0.9g。這個(gè)物體沿斜面上升的最大高度為H，則在這過程中()A物體的重力勢(shì)能增加了0.9mgHB物體的機(jī)械能損失了0.5mgHC物體的動(dòng)能損失了0.5mgHD物體的重力勢(shì)能增加了0.6mgH【參考答案】B【名師解析】重力勢(shì)能的增加量等于克服重力做的功，故重力勢(shì)能增加了mgH，故A、D錯(cuò)誤；物體上滑過程，根據(jù)牛頓第二定律有，F(xiàn)H合mgsin37Ffma，解得，F(xiàn)f0.3mg；動(dòng)能減小量等于克服合力做的H功，W合F合sin371.5mgH，物體的機(jī)械能損失等于克服阻力做的功，WfFfsin370.5mgH，故B正確，C錯(cuò)誤。7.(2016河北

12、滄州高三期末)彈弓是“80后”最喜愛的打擊類玩具之一，其工作原理如圖所示，橡皮筋兩端點(diǎn)A、B固定在把手上，橡皮筋A(yù)BC恰好處于原長(zhǎng)狀態(tài)，在C處(AB連線的中垂線上)放一固體彈丸，一手執(zhí)把，另一手將彈丸拉直由D點(diǎn)放手，彈丸就會(huì)在橡皮筋的作用下迅速發(fā)射出去，打擊目標(biāo)，現(xiàn)將彈丸豎直向上發(fā)射，已知E是CD的中點(diǎn)，則()A從D到C，彈丸的機(jī)械能守恒B從D到C，彈丸的機(jī)械能先增大后減小C從D到C，彈丸的動(dòng)能先增大后減小D從D到E彈丸增加的機(jī)械能大于從E到C彈丸增加的機(jī)械能【參考答案】CD【名師解析】從D到C，橡皮筋對(duì)彈丸做正功，彈丸機(jī)械能一直在增大，故A、B錯(cuò)誤；在CD連線中的某一處，彈丸受力平衡，所以從

13、D到C，彈丸的速度先增大后減小，故C正確；從D到E橡皮筋作用在彈丸上的合力大于從E到C橡皮筋作用在彈丸上的合力，兩段長(zhǎng)度相等，所以DE段橡皮筋對(duì)彈丸做功較多，即機(jī)械能增加的較多，故D正確。8(2016山東師大附中高三一模)如圖所示，質(zhì)量為M，長(zhǎng)度為L(zhǎng)的小車靜止的在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的小物塊，放在小車的最左端，現(xiàn)用一水平恒力F作用在小物塊上，小物塊與小車之間的摩擦力為f，經(jīng)過一段時(shí)間小車運(yùn)動(dòng)的位移為x，小物塊剛好滑到小車的右端，則下列說法中正確的是()A此時(shí)物塊的動(dòng)能為F(xL)B此時(shí)小車的動(dòng)能為fxC這一過程中，物塊和小車增加的機(jī)械能為FxfLD這一過程中，因摩擦而產(chǎn)生的熱量為fL【參考

14、答案】BD【名師解析】由圖可知，在拉力的作用下物體前進(jìn)的位移為L(zhǎng)x，故拉力的功為F(xL)，摩擦力的功為f(xL)，則由動(dòng)能定理可知物體的動(dòng)能為(Ff)(xL)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；小車受摩擦力作用，摩擦力作用的位移為x，故摩擦力對(duì)小車做功為fx，故小車的動(dòng)能改變量為fx，B項(xiàng)正確；物塊和小車增加的機(jī)械能等于外力的功減去內(nèi)能的增量，內(nèi)能的增量等于fL，故機(jī)械能的增量為F(xL)fL，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。二計(jì)算題1（20分）（2018四川四市二診）如圖所示，在傾角37的光滑斜面上用裝置T鎖定軌道ABCDAB為平行于斜面的粗糙直軌道，CD為光滑的四分之一圓孤軌道，AB與CD在C點(diǎn)相切，質(zhì)量m0.5kg的小物

15、塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）從軌道的A端由靜止釋放，到達(dá)D點(diǎn)后又沿軌道返回到直軌道AB中點(diǎn)時(shí)速度為零已知直軌道AB長(zhǎng)L1m，軌道總質(zhì)量M0.1kg，重力加速度g10m/s2，sin370.6，cos370.8。（1）求小物塊與直軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)；（2）求小物塊對(duì)圓弧軌道的最大壓力；（3）若小物塊第一次返回C點(diǎn)時(shí)，解除軌道鎖定，求從此時(shí)起到小物塊與軌道速度相同時(shí)所用的時(shí)間?！久麕熃馕觥浚?）小物塊在從ABDC直軌AB中點(diǎn)的過程中，根據(jù)能量守恒（2分）解得：0.25（1分）（2）設(shè)圓軌道的半徑為R，小物塊在從ABD的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理mg（）0（2分）解得：R2m設(shè)四分之一圓弧軌道的最低點(diǎn)為P，小物塊從D點(diǎn)

16、返回C點(diǎn)的過程中，經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)，小物塊對(duì)圓軌的壓力最大，設(shè)速度為vp，軌道對(duì)小球的最大支持力大小為F，小物塊對(duì)圓軌道的最大壓力為F，則（1分）（2分）FF（1分）解得：F9N（1分）（3）設(shè)小物塊第一次返回C點(diǎn)時(shí)，速度為vC，解除軌道鎖定后，小物體的加速度沿斜面向下，大小為，1軌道的加速度沿斜面向上，大小為從此時(shí)起到小物塊與軌道共速時(shí)所用的時(shí)間為t，則2（2分）1（2分）2（2分）vCt（2分）t121解得：vC22m/s，8m/s2，24m/s2t26（2分）2.（2018名校模擬）某工廠車間通過圖示裝置把貨物運(yùn)送到二樓倉庫，AB為水平傳送帶，CD為傾角=37、長(zhǎng)s=3m的傾斜軌道，AB與CD

17、通過長(zhǎng)度忽略不計(jì)的圓弧軌道平滑連接，DE為半徑r=0.4m的光滑圓弧軌道，CD與DE在D點(diǎn)相切，OE為豎直半徑，F(xiàn)G為二樓倉庫地面（足夠長(zhǎng)且與E點(diǎn)在同一高度），所有軌道在同一豎直平面內(nèi)當(dāng)傳送帶以恒定速率v=10m/s運(yùn)行時(shí)，把一質(zhì)量m=50kg的貨物（可視為質(zhì)點(diǎn)）由靜止放入傳送帶的A端，貨物恰好能滑入二樓倉庫，已知貨物與傳送帶、傾斜軌道及二樓倉庫地面間的動(dòng)摩擦因素均為=0.2，取g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8求：（1）貨物在二樓倉庫地面滑行的距離；（2）傳送帶把貨物從A端運(yùn)送到B端過程中因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能【名師解析】（1）因貸物恰好能滑入二樓倉庫，則在圓軌道的最高點(diǎn)E

18、，向心力恰好由重力提供，得：mg=m代入數(shù)據(jù)解得：vE=2m/s貨物到達(dá)倉庫后在運(yùn)動(dòng)的過程中只有摩擦力做功，做勻減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)貨物在二樓倉庫地面滑行的距離為s由動(dòng)能定理得：-mgs=0-代入數(shù)據(jù)得：s=1m（2）設(shè)貨物離開傳送帶時(shí)的速度為vB，貨物從B到達(dá)E的過程中重力和摩擦力做功，由動(dòng)能定理得：-mgssin37-mgscos37-mgr（1+cos37）=-代入數(shù)據(jù)得：vB=8m/s貨物在傳送帶上加速時(shí)，沿水平方向的摩擦力提供加速度，由牛頓第二定律得：ma=mg所以：a=g=0.210=2m/s2貨物從開始運(yùn)動(dòng)到速度等于8m/s的過程中的位移為x，則：2ax=代入數(shù)據(jù)得：x=16m該過程中的時(shí)間：t=4s該過程中傳送帶的位移：x=vt=104=40m貨物相對(duì)于傳送帶的位移：eqoac(,x)=x-x=40-16=24m所以傳送帶把貨物從A端運(yùn)送到B端過程中因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能：Q=eqoac(,mg)x=0.2501024=24