2023年高考物理預(yù)測題練習(xí) 功能關(guān)系含答案

高考物理預(yù)測題之功能關(guān)系

一、單選題

1.如圖所示，斜面1、曲面2和斜面3的頂端高度相同，底端位于同一水平面上，斜面1與曲面2的

底邊長度相同。一物體與三個面間的動摩擦因數(shù)相同，當(dāng)它由靜止開始分別沿三個面從頂端下滑到底

端的過程中，下列判斷正確的是（）

A.物體減少的機械能AEI=AE2>AE3

B.物體減少的機械能AE2>AE∣>AE3

C.物體到達底端時的速度V∣=V2<V3

D.物體到達底端時的速度V2<V1=V3

2.隨著航天技術(shù)的發(fā)展，人類已經(jīng)有能力到太空去探索未知天體。假設(shè)某宇宙飛船繞一行星在其表面

附近做勻速圓周運動，已知運行周期為T,航天員在離該行星表面附近h處自由釋放一小球，測得其落

到行星表如圖甲所示，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

動，其動能Ek與距地面高度h的關(guān)系圖象如圖乙所示，已知重力加速度為g,空氣阻力不計。下列說

法正確的是（）

A.在O?ho過程中，F(xiàn)大小始終為mg

B.在0?ho和ho?2ho過程中，F(xiàn)做功之比為2：1

C.在0?2ho過程中，物體的機械能不斷增加

D.在2ho?3.5ho過程中，物體的機械能不斷減少

3.從地面上高H處由靜止釋放一個小球，小球在運動過程中其機械能E隨離地高度h的變化圖線如圖

所示，取地面為參考平面，以豎直向下為正方向，下列關(guān)于物體的速度V、加速度a隨時間t變化的圖

像，動能R、重力勢能與,隨高度h變化的圖像，正確的是（）

4.生活中常常用至「輪軸”系統(tǒng)，該系統(tǒng)能繞共軸線旋轉(zhuǎn)，如圖甲所示。某工地在距離地面高度H=8m

的地方安裝了一個輪軸，其軸與輪的半徑比為1：3,工人們用它吊起質(zhì)量m=100kg的重物，截面圖如

圖乙所示。若拖車從A點靜止出發(fā)，到達B點時速度為v=5m∕s,AB間距離、6m,不計輪軸質(zhì)量及

一切阻力，輪軸大小相對H可忽略，則過程中繩子對重物做的功為（）

A.10050JB.6450JC.6050JD.2450J

5.蹦極是一項青年人非常喜愛的特別刺激的休閑活動。某興趣小組為了研究蹦極過程的運動規(guī)律，他

們在自己身上裝上傳感器，測出了某次蹦極過程中自身下落速度1和相應(yīng)的下落高度力，得到了如圖所

示的「〃圖像，其中OA段為直線已知該同學(xué)是從靜止開始豎直下落，他（含裝備）的總質(zhì)量為

50kg,若不計空氣阻力和彈性繩的重力，彈性繩遵循胡克定律且始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度取

IOm，履下列說法中正確的是（）

v2∕(m?s^l)2

A.該同學(xué)在運動過程中機械能守恒

IfIA

B.彈簧的勁度系數(shù)為,Nm

C.該同學(xué)速度最大時彈力的功率為"（j（）√∏ι??

D.該同學(xué)在運動過程中的最大加速度為20m、

二、多選題

6.如圖所示，物體a和物體b通過跨過定滑輪的輕繩相連接，物體C放在水平地面上，b和C拴接在

豎直輕彈簧的兩端。初始時用手托住a,整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，且輕繩恰好伸直。已知a、b、C的質(zhì)

量分別為2m、m、3m,彈簧的勁度系數(shù)為k,彈簧始終在彈性限度內(nèi)，不計一切摩擦，重力加速度為

go現(xiàn)釋放a,穩(wěn)定后，a做簡諧運動，則（）

?

7□I

Λ

U

I

Π

z∕∕z∕∕z∕

A.a的振幅為:'B.a的最大加速度為;U

κ

C.a的最大速度為D.c對地面的壓力不可能為O

7.如圖所示，勁度系數(shù)為k的豎直輕彈簧下端固定在地面上，上端與質(zhì)量為的物塊A連接，質(zhì)量

為m的物塊B疊放在A上，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)對物塊B施加豎直向上的拉力，使B以加速度:K

豎直向上做勻加速直線運動直至與A分離，重力加速度為g,則物塊A、B分離時（）

IA

B

A.豎直拉力的大小為“將

B.物塊A上升的高度為:：

c.物塊的速度大小為:

D.彈簧彈性勢能的減少量為X"

50A

8.在大型物流貨場，廣泛的應(yīng)用傳送帶搬運貨物。如圖甲所示，與水平面傾斜的傳送帶以恒定的速率

運動，皮帶始終是繃緊的，將m=lkg的貨物放在傳送帶上的A端，經(jīng)過1.2s到達傳送帶的B端。用速

度傳感器測得貨物與傳送帶的速度V隨時間t變化的圖象如圖乙所示。已知重力加速度g=10m∕s2,則可

知（）

A.A,B兩點的距離為3.2m

B.貨物與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.8

C.貨物從A運動到B過程中，傳送帶對貨物做功的大小為11.2J

D.貨物從A運動到B過程中，貨物與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量為5.8J

9.如圖所示，輕彈簧放在傾角為37。的斜面體上，輕彈簧的下端與斜面底端的固定擋板連接，上端與

斜面上〃點對齊。質(zhì)量為"『的物塊從斜面上的。點由靜止釋放，物塊下滑后，壓縮彈簧至,點時速度剛

好為零，物塊被反彈后滑到M的中點時速度剛好為零，已知力長為L,機長為'，重力加速度為U,

4

A.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為；

16

B.彈簧具有的最大彈性勢能為

C.物塊最終靜止在從之間的某一位置

D.物塊與彈簧作用過程中，向上運動和向下運動速度都是先增大后減小

10.在2020東京奧運會女子蹦床項目決賽中，中國選手朱雪瑩奪得金牌。朱雪瑩從最高點（距地面的

高度為H）開始下落，然后與蹦床接觸直至下落到最低點，已知朱雪瑩（視為質(zhì)點）的質(zhì)量為m,蹦

床平面距地面的高度為h,蹦床下陷的最大形變量為X,下落過程空氣阻力恒為f,重力加速度大小為

g,則朱雪瑩從最高點下落至最低點的過程中（）

A.加速度一直不為零

B.朱雪瑩的重力勢能減少了〃r?〃Lt-加

C.蹦床的彈性勢能增加了（Fr/M∕∕+r-∕∣）

D.朱雪瑩與蹦床組成的系統(tǒng)機械能減少了“〃加

三、綜合題

11.圓弧軌道AB固定于地面上，半徑R=2m,所對圓心角為60。，其末端與逆時針轉(zhuǎn)動的水平傳送

帶相切于B點，如圖所示，傳送帶長1=1.5m,速度v=4m∕s°—*質(zhì)量為m=0.1kg的滑塊從最高點A

由靜止開始滑下并滑上水平傳送帶，運動到B點時速度0=3m/s。（g取IOm/S?）,求：

（1）滑塊沿圓弧從A到B運動過程中摩擦力對滑塊做的功；

（2）若滑塊不從右端滑離傳送帶，滑塊與傳送帶的動摩擦因數(shù)μ應(yīng)滿足什么條件？

（3）若傳送帶與滑塊的動摩擦因數(shù)μ=0?6,求滑塊從B點開始到第一次離開傳送帶過程中產(chǎn)生的

熱量Q?

12.如圖甲所示，放在水平地面上的足夠長的木板質(zhì)量A/-，木板左端放一質(zhì)量,〃二IUkE的滑塊

（可視為質(zhì)點），已知地面和木板間的動摩擦因數(shù)〃I=0.1；滑塊和木板間的動摩擦因數(shù)對0.4,滑塊

的正上方有一懸點O,通過長/1.25m的輕繩吊一質(zhì)量肛2.0N的小球。現(xiàn)將小球拉至與。點處于

同一水平面，由靜止釋放，小球擺至最低點時與滑塊發(fā)生正碰（即兩物體在同一直線上碰撞），且小球

與滑塊只碰一次，小球碰后的動能與其向上擺動高度的關(guān)系如圖乙所示，重力加速度g取Iom

求：

（1）碰前瞬間輕繩對小球拉力的大?。?/p>

（2）小球和滑塊碰撞過程中系統(tǒng)損失的機械能;

（3）長木板運動過程中的最大位移。

13.如圖所示，M、N為兩根相同的輕彈簧，M豎直放置，上端與小物塊A相連，下端固定在地面

上，N套在光滑水平輕桿上，左端固定在豎直細管上，右端與物塊B相連，一根不可伸長的輕繩穿過

細管及管上的小孔連接物塊A和B。桿可繞細管在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。初始時系統(tǒng)靜止，M處于壓縮狀

態(tài)，兩彈簧的形變量均為Ax=0?lm,物塊B與彈簧左端距離L=0.8m。已知物塊A、B的質(zhì)量分別為

mA=2.0kg'mB=0.4kg,A距管下端口及桿都足夠長，重力加速度g取IOm好不M-一切摩擦，彈簧始終

在彈性限度內(nèi)。

4

A/

（1）系統(tǒng)靜止時，求輕繩中的張力F；

（2）桿繞細管以角速度3穩(wěn)定轉(zhuǎn)動時，A靜止，M的形變量仍為Ax,求角速度3；

（3）系統(tǒng)從靜止到（2）中情境的過程中，外界對系統(tǒng)做的功W。

14.如圖，水平面與傾斜傳送帶平滑連接，傳送帶傾角〃.37"且以「2.0m、的恒定速率順時針旋轉(zhuǎn)；

水平面上C點左側(cè)部分粗糙，c點右側(cè)部分光滑。質(zhì)量為，〃的小滑塊P與固定擋板間有一根勁度系

數(shù)為4200?m的輕彈簧（P與彈簧不拴接），初始時P放置在C點靜止且彈簧處于原長?，F(xiàn)給P施加

一方向水平向左、大小為F52、的恒力，使P向左運動，當(dāng)P速度為零時立即撤掉恒力，一段時間

后P將滑上傳送帶。已知P與水平面粗糙部分的動摩擦因數(shù)為M-0.1,P與傳送帶間的動摩擦因數(shù)

μ0.5,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，彈簧的形變在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈性勢能表達式為

Er,X為彈簧的形變量，不計滑塊滑上傳送帶時能量的損失，重力加速度儀取IOnV、：，計空氣

阻力。

（2）要求P能滑上傳送帶的頂端點Q,求傳送帶的最長長度；

（3）若傳送帶的長度/.5.0m,其勻速運動的速率1可以調(diào)節(jié)，請寫出P從滑上傳送帶到第一次離

開傳送帶的時間，與t的關(guān)系式。

四、解答題

15.如圖所示，水平軌道PAB與！圓弧軌道BC相切于B點其中PA段光滑，AB段粗糙，動摩擦因數(shù)

4

〃二0.1,AB段長度L=2m,BC段光滑，半徑R=Im。輕質(zhì)彈簧勁度系數(shù)k=200N∕m,左端固定于P

點，右端處于自由狀態(tài)時位于A點?，F(xiàn)用力推質(zhì)量m=2kg的小滑塊，使其緩慢壓縮彈簧，當(dāng)推力做功

W=25J時撤去推力。已知彈簧彈性勢能表達式R,其中k為彈簧的進度系數(shù)，X為彈簧的形變

量，重力加速度g=10m∕s2,不計空氣阻力。

PAB

（1）求推力撤去瞬間，滑塊的加速度；

（2）求滑塊第一次到達圓弧軌道最低點B時，對B點的壓力FN;

（3）判斷滑塊能否越過C點，如果能，求出滑塊到達C點的速度VC和滑塊從離開C點到再次回

到C點所用時間t；如果不能，求出滑塊能到達的最大高度h。

1.B

2.C

3.D

4.A

5.C

6.B,C

7.B,D

8.A,C

9.A,C,D

10.B,C

11.(O解：ATB的過程，由動能定理得^R(?-C0S6OΓMH;;加“

代入數(shù)據(jù)解得Wf=-0.55J

(2)解：滑塊在傳送帶上受到向左的摩擦力，當(dāng)滑塊恰好不從右端離開傳送帶時，

由動能定理得-Hmgl=0-：〃八h

解得〃=M03

2g∕

即μ至少為0.3時滑塊不從右端滑離傳送帶。

(3)解:由牛頓第二定律,得a"嗎="g=0.6χ∣0ms6ms

m

滑塊向右做勻減速運動的最大距離5-4'?n0.75m

,2a2χ6

此時未從右端滑離傳送帶，接下來向左反向加速從B點離開傳送帶，向左加速位移為VV075m

滑塊運動時間f2v"2X3SIs

a6

傳送帶向左運動的距離S3=vt=4m

則滑塊從B點開始到第一次離開傳送帶過程中產(chǎn)生的熱量

Q=Ft?∕lfllf=∕ιmχ(j,+J,-52)=0.6×0,1χ∣0χ4J=2.4J

12.(1)解：設(shè)小球擺到最低點時速度大小為"，繩對小球的拉力為F1,由動能定理得

m0g∣=?m0v1

解得小球碰前瞬間的速度V1,5m、

%

由牛頓第二定律得K,〃,￥=小:

解得F,60N

(2)解：設(shè)碰后小球、滑塊的速度大小分別為vl和V,由圖像可得；叫「4J

小球與滑塊組成的系統(tǒng)碰撞過程動量守恒，得MLmJ,>∕nv.

解得1；2ins,?6m、

碰撞過程損失的機械能W，小)

代入數(shù)據(jù)得Λf=3J

(3)解：設(shè)經(jīng)時間t滑塊和木板達到共同速度V,,此時木板速度最大，由動量定理：對木板

μ,mgt-μi(MΛΛ?

對滑塊wvlm?

聯(lián)立解得r,=^πιs,,二：S

假設(shè)共速后物體與木板共減速至0,則有八叫［VH=Im、〈巴答

M^mm

共速之前木板的加速度為α/"’"('〃+=0.5ms

ΛJ

假設(shè)合理，所以木板最大位移為y=s+t=；+4=；m

242a3

13.(1)解：系統(tǒng)靜止時設(shè)彈簧中彈力為B,A物體受力平衡，有剛山：”+廣

易判斷此時彈簧N也處于壓縮狀態(tài)，B物體受力平衡，有F=B

解得F=ION

(2)解：由題意可知兩彈簧均處于拉伸狀態(tài)，且形變量相同。設(shè)繩中張力為F2,則A物體受力平衡

(g+Z

B物體I1?Fn:or

r■L÷

解得(t)IOruds

(3)解：根據(jù)功能關(guān)系有H加M?1/W

Λ=2?r

Vf≡(?JΓ

解得W=24J

14.(1)解：從P在恒力作用開始向左運動到最大距離的過程，根據(jù)功能關(guān)系有

Fx9=Ef+μ^mgxu

P向右運動過程中，當(dāng)彈簧處于原長時，P與彈簧分離，根據(jù)能量守恒有

εr?-mvi+從巾％

由題意有l(wèi)v

解得I2?'6∣ns

(2)解：P滑上傳送帶時速度r2√6ms2,Oins

故P先做勻減速運動，由牛頓第二定律有〃；：一、『.〃?〃"。(>、〃

解得a10m、：

P的速度減為r2.0ms時，根據(jù)運動學(xué)公式有∣-t>-2dl>

解得κIOni

P的速度減為ι?2.0nrs后，由于VIan〃，故P要繼續(xù)減速，當(dāng)速度減為零時剛好達到Q點，由

牛頓第二定律有

mgsinθ-μimjξcosff~mai

解得u2ms

根據(jù)運動學(xué)公式有v;2z∕,τ.

解得VIOin

要求P能滑上傳送帶的頂端點Q,傳送帶的最大長度I.t,+.t,2m

(3)解：由前面分析可知傳送帶的速率較小時，P在傳送帶上上滑過程一直減速直到速度為零，有

2

V-vf≡-2αlxl

2

-v≡-2αjXj

聯(lián)立解得.I-6-1

5

當(dāng)KL5m時，解得V-<,∣9ΠIS

即傳送帶的速率t≤√‰s時，P將從傳送帶的底端第一次離開；傳送帶的速率t>√Hm>時，P

將從傳送帶的頂端第一次離開。

①傳送帶的速度V-√?S時，上滑的第一段時間為。'

上滑的第二段時間為-二

%

l

下滑的時間滿足A"—=t∕√

52-

P滑上傳送帶到第一次離開傳送帶的時間「0+人τ,

解得「史主.叵(v≤√?S)

5\5

②傳送帶的速率√19msv<2√6nvs時，P上滑到與傳送帶共速所用時間為。上」-三二

alIO

通過的位移為.<='÷^-=247v