高考物理二輪復(fù)習(xí)精講精練專題05 三大力場中的功能關(guān)系（精練）（原卷版）

專題05三大力場中的功能關(guān)系（精練）一、單項(xiàng)選擇題1．水平桌面上，長6m的輕繩一端固定于O點(diǎn)，如圖所示（俯視圖），另一端系一質(zhì)量m=2.0kg的小球?，F(xiàn)對小球施加一個(gè)沿桌面大小不變的力F=10N，F(xiàn)拉著物體從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，F(xiàn)的方向始終與小球的運(yùn)動(dòng)方向成37°角。已知小球與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，不計(jì)空氣阻力，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，則下列說法正確的是（）A．拉力F對小球做的功為16π（J） B．拉力F對小球做的功為8π（J）C．小球克服摩擦力做的功為16π（J） D．小球克服摩擦力做的功為4π（J）2．如圖所示，建筑工地常使用打樁機(jī)將圓柱體打入地下一定深度，設(shè)定某打樁機(jī)每次打擊過程對圓柱體做功相同，圓柱體所受泥土阻力f與進(jìn)入泥土深度h成正比（即SKIPIF1<0，k為常量），圓柱體自重及空氣阻力可忽略不計(jì)，打樁機(jī)第一次打擊過程使圓柱體進(jìn)入泥土深度為SKIPIF1<0，則打樁機(jī)第n次打擊過程使圓柱體進(jìn)入泥土深度為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<03．地面上物體在變力F作用下由靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng)，力F隨高度x的變化關(guān)系如圖所示，物體能上升的最大高度為h，h＜H，重力加速度為g。上升過程中物體加速度的最大值為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<04．如圖所示，斜面傾角為SKIPIF1<0，BC段粗糙且足夠長，其余段光滑，10個(gè)質(zhì)量均為m的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）放在斜面上，相鄰小球間用長為d的輕質(zhì)細(xì)桿連接，細(xì)桿與斜面平行，小球與BC段間的動(dòng)摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0。若1號(hào)小球在B處時(shí)，10個(gè)小球由靜止一起釋放，已知重力加速度為g，下列說法正確的是（）A．在4號(hào)小球剛進(jìn)入BC段時(shí)，4號(hào)小球運(yùn)動(dòng)的加速度為0.3gB．在4號(hào)球剛進(jìn)入BC段時(shí)，6號(hào)球與7號(hào)球間細(xì)桿的彈力為1.2mgC．1號(hào)球運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度為SKIPIF1<0D．10號(hào)球不能到達(dá)B點(diǎn)5．如圖所示，擋板P固定在傾角為SKIPIF1<0的斜面左下端，斜面右上端M與半徑為R的圓弧軌道MN連接，其圓心O在斜面的延長線上。M點(diǎn)有一光滑輕質(zhì)小滑輪，SKIPIF1<0。質(zhì)量均為m的小物塊B、C由一輕質(zhì)彈簧拴接（彈簧平行于斜面），其中物塊C緊靠在擋板P處，物塊B用跨過滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩與一質(zhì)量為4m、大小可忽略的小球A相連，初始時(shí)刻小球A鎖定在M點(diǎn)，細(xì)繩與斜面平行，且恰好繃直而無張力，B、C處于靜止?fàn)顟B(tài)。某時(shí)刻解除對小球A的鎖定，當(dāng)小球A沿圓弧運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)N時(shí)（物塊B未到達(dá)M點(diǎn)），物塊C對擋板的作用力恰好為0。已知重力加速度為g，不計(jì)一切摩擦，下列說法正確的是（）A．彈簧的勁度系數(shù)為SKIPIF1<0B．小球A到達(dá)N點(diǎn)時(shí)的速度大小為SKIPIF1<0C．小球A到達(dá)N點(diǎn)時(shí)的速度大小為SKIPIF1<0D．小球A由M運(yùn)動(dòng)到N的過程中，小球A和物塊B的機(jī)械能之和一直在增大6．如圖所示，半徑為R的圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，圓心為O，SKIPIF1<0為兩個(gè)輕質(zhì)定滑輪，其中SKIPIF1<0在O點(diǎn)正上方SKIPIF1<0處。跨過定滑輪的輕繩，一端連接著位于圓環(huán)最低點(diǎn)的小球P（P套在圓環(huán)上），另一端連接著小球Q，某時(shí)刻小球P獲得水平向右的初速度，沿著圓環(huán)恰好能上升到E點(diǎn)，SKIPIF1<0與豎直方向的夾角為SKIPIF1<0。已知小球P、Q的質(zhì)量分別SKIPIF1<0、m，重力加速度為g，忽略一切摩擦。下列說法正確的是（）A．P到達(dá)E點(diǎn)時(shí)，其加速度大小為SKIPIF1<0B．P到達(dá)E點(diǎn)時(shí)，其加速度大小為SKIPIF1<0C．P從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)過程中，其機(jī)械能先增大后減小D．P運(yùn)動(dòng)到圓心等高處的F點(diǎn)時(shí)，P與Q的速度大小之比為SKIPIF1<07．如圖所示，彈性繩一端系于A點(diǎn)，繞過固定在B處的光滑小滑輪，另一端與套在粗糙豎直固定桿M處的小球相連，此時(shí)ABM在同一水平線上，彈性繩原長恰好等于AB間距。小球從M點(diǎn)由靜止釋放，滑到N點(diǎn)時(shí)速度恰好為零，P為MN的中點(diǎn)，彈性繩始終遵循胡克定律，則此過程中小球（）A．受到的3個(gè)力的作用B．受到的摩擦力逐漸增大C．在P點(diǎn)時(shí)重力的瞬時(shí)功率最大D．在MP過程損失的機(jī)械能比在PN過程的大8．水電站常用水庫出水管道處水流的動(dòng)能發(fā)電，如圖，出水管道的直徑與管道到水庫的水面高度差H相比很小，管道橫截面積為S，水的密度為ρ，出水口距離地面的豎直高度為SKIPIF1<0，假設(shè)液面不可壓縮且忽略流體各部分的黏性力和液面高度的變化，不考慮液體流出后受到的空氣阻力，重力加速度為g，取地面為零勢面，則下列說法正確的是（）A．出水口出的流速為SKIPIF1<0B．出水口的流量為SKIPIF1<0C．出水口距地面間這段水柱的機(jī)械能為SKIPIF1<0D．從噴水口噴出水的水平位移為SKIPIF1<09．如圖所示，滑塊A和足夠長的木板B疊放在水平地面上，A和B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是B和地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)的4倍，A和B的質(zhì)量均為m?，F(xiàn)對A施加一水平向右逐漸增大的力F，當(dāng)F增大到F0時(shí)A開始運(yùn)動(dòng)，之后力F按圖乙所示的規(guī)律繼續(xù)增大，圖乙中的x為A運(yùn)動(dòng)的位移，已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。對兩物塊的運(yùn)動(dòng)過程，以下說法正確的是（）A．當(dāng)F＞2F0，木塊A和木板B開始相對滑動(dòng)B．當(dāng)F＞F0，木塊A和木板B開始相對滑動(dòng)C．自x=0至木板x=x0木板B對A做功大小為SKIPIF1<0D．x=x0時(shí)，木板B的速度大小為SKIPIF1<010．如圖所示，一個(gè)帶有擋板的光滑斜面固定在地面上，斜面傾角為θ，輕彈簧的上端固定于擋板，下端連接滑塊P，開始處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)用一平行于斜面向下的力F作用在P上，使滑塊向下勻加速（a<gsinθ）運(yùn)動(dòng)一段距離。以x表示P離開初位置的位移，t表示P運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，E表示P的機(jī)械能（設(shè)初始時(shí)刻機(jī)械能為零），重力加速度為g，則下列圖像可能正確的是（）A． B．C． D．二、多項(xiàng)選擇題11．如圖甲所示為某緩沖裝置模型，勁度系數(shù)為k（足夠大）的輕質(zhì)彈簧與輕桿相連，輕桿可在固定的槽內(nèi)移動(dòng)，與槽間的滑動(dòng)摩擦力為定值f。輕桿向右移動(dòng)不超過l時(shí)，裝置可安全工作。一質(zhì)量為m的小車以速度撞擊彈簧后，輕桿恰好向右移動(dòng)l，此過程其速度v隨時(shí)間t變化的SKIPIF1<0圖象如圖乙所示。已知在SKIPIF1<0時(shí)間內(nèi)，圖線為曲線，在SKIPIF1<0時(shí)間內(nèi)，圖線為直線。已知裝置安全工作時(shí)，輕桿與槽間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，且不計(jì)小車與地面間的摩擦。下列說法正確的是（）A．在SKIPIF1<0時(shí)間內(nèi)，小車運(yùn)動(dòng)的位移為SKIPIF1<0B．在SKIPIF1<0時(shí)刻，小車速度SKIPIF1<0C．在SKIPIF1<0時(shí)刻，小車速度SKIPIF1<0D．在SKIPIF1<0時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)摩擦產(chǎn)生熱量SKIPIF1<012．北京冬奧會(huì)引發(fā)了全國的冰雪運(yùn)動(dòng)熱潮。如圖所示為某滑雪愛好者的滑雪場景，他由靜止開始從一較陡斜坡滑到較為平緩的斜坡，假設(shè)整個(gè)過程未用雪杖加速，而且在兩斜坡交接處無機(jī)械能損失，兩斜坡的動(dòng)摩擦因數(shù)相同。下列圖像中x、Ek、E分別表示滑雪愛好者水平位移、動(dòng)能和機(jī)械能，下列圖像正確的是（）A． B．C． D．13．如圖所示，水平面上O點(diǎn)的左側(cè)光滑，O點(diǎn)的右側(cè)粗糙。有8個(gè)質(zhì)量均為m的完全相同的小滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），用輕質(zhì)的細(xì)桿相連，相鄰小滑塊間的距離為L，滑塊1恰好位于O點(diǎn)左側(cè)，滑塊2、3、…、8依次沿直線水平向左排開?，F(xiàn)將水平恒力F作用于滑塊1上，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，在第3個(gè)小滑塊過O點(diǎn)進(jìn)入粗糙地帶后再到第4個(gè)小滑塊過O點(diǎn)進(jìn)入粗糙地帶前這一過程中，小滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，已知重力加速度為g，則下列判斷中正確的是（）A．滑塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，各段輕桿上的彈力大小相等B．滑塊3勻速運(yùn)動(dòng)的速度是SKIPIF1<0C．第5個(gè)小滑塊完全進(jìn)入粗糙地帶到第6個(gè)小滑塊進(jìn)入粗糙地帶前這一過程中，8個(gè)小滑塊的加速度大小為SKIPIF1<0D．整個(gè)系統(tǒng)在第7個(gè)滑塊剛到O點(diǎn)時(shí)停止運(yùn)動(dòng)14．如圖所示，一足夠長的光滑直桿水平固定，半圓形光滑細(xì)軌道豎直固定在地面上，水平軌道與水平地面的間距為SKIPIF1<0，半圓軌道的半徑為SKIPIF1<0。小球A、B用不可伸長的細(xì)線連接，小球A套在水平桿上，小球B套在半圓形細(xì)軌道上，初始時(shí)兩球均靜止且輕繩呈豎直伸直狀態(tài)。A、B兩球的質(zhì)量分別為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，桿和圓軌道在同一豎直面內(nèi)，重力加速度g取SKIPIF1<0?，F(xiàn)對A球施加一水平向右的恒力F，使A球沿桿向右運(yùn)動(dòng)，則下列說法正確的是（）A．當(dāng)A球運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)正上方時(shí)，B球重力勢能的增加量為SKIPIF1<0B．當(dāng)A球運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)正上方時(shí)，A、B兩球的速度大小之比為SKIPIF1<0C．若水平恒力SKIPIF1<0，當(dāng)兩球速度大小相等時(shí)，它們的速度大小為SKIPIF1<0D．若水平恒力SKIPIF1<0，當(dāng)兩球速度大小相等時(shí)，它們的速度大小為SKIPIF1<015．如圖所示，左側(cè)豎直墻面上固定半徑為0.3m的光滑半圓環(huán)，右側(cè)豎直墻面上與圓環(huán)的圓心O等高處固定一水平光滑直桿。質(zhì)量為0.2kg的小球a套在半圓環(huán)上，質(zhì)量為0.1kg的小球b套在直桿上，兩者之間用長為SKIPIF1<0m的輕桿通過兩鉸鏈連接。現(xiàn)將a從半圓環(huán)的最高處靜止釋放，讓其沿圓環(huán)自由下滑，不計(jì)一切摩擦，a、b均視為質(zhì)點(diǎn)，g取10m/s2.則以下說法正確的是（）A．小球a滑到與圓心O等高的P點(diǎn)過程中，b球的速度一直增大B．小球a滑到與圓心O等高的P點(diǎn)過程中，a球的機(jī)械能先減小后增大C．小球a滑到與圓心O等高的P點(diǎn)時(shí)，a的速度大小為SKIPIF1<0m/sD．小球a從P點(diǎn)下滑至桿與圓環(huán)相切的Q點(diǎn)（圖中未畫出）的過程中，桿對小球b做的功為SKIPIF1<0J16．如圖所示，勁度系數(shù)為SKIPIF1<0的輕彈簧下端固定于傾角為SKIPIF1<0的光滑斜面底端，上端連接質(zhì)量為5kg的物塊Q，Q同時(shí)與和斜面平行的輕繩相連，輕繩跨過固定在斜面頂端O點(diǎn)的定滑輪與套在光滑豎直固定桿上的物塊P連接，圖中O、B兩點(diǎn)等高，其間距SKIPIF1<0。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)靜止時(shí)，P在A點(diǎn)靜止不動(dòng)，A、B間距離SKIPIF1<0，此時(shí)輕繩中張力大小為SKIPIF1<0?，F(xiàn)將P從桿上B點(diǎn)上方0.4m處的C點(diǎn)由靜止釋放，P從C點(diǎn)到A點(diǎn)過程中繩子一直存在張力，不計(jì)滑輪大小及摩擦。SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，下列說法正確的是（）A．P的質(zhì)量為4kgB．P的質(zhì)量為3kgC．P到達(dá)A時(shí)的速度大小為SKIPIF1<0D．P到達(dá)A時(shí)的速度大小為SKIPIF1<017．如圖甲所示，一足夠長的傳送帶傾斜放置，傾角為θ，以恒定速率v=4m/s順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。一質(zhì)量m=1kg的煤塊以初速度v0=12m/s從A端沖上傳送帶，煤塊的速度隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，取g=10m/s2，則下列說法正確的是（）A．傾斜傳送帶與水平方向夾角的正切值tanθ=0.75B．煤塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5C．煤塊從沖上傳送帶到返回A端所用的時(shí)間為4sD．全過程煤塊與傳送帶間由于摩擦而產(chǎn)生的熱量為（32＋8SKIPIF1<0）J18．如圖所示，有兩條位于同一豎直平面內(nèi)的光滑水平軌道，相距為h，軌道上有兩個(gè)物體A和B質(zhì)量均為m，它們通過一根繞過定滑輪O的不可伸長的輕繩相連接。在軌道間的繩子與軌道成SKIPIF1<0角的瞬間，物體A在下面的軌道上的運(yùn)動(dòng)速率為v。此時(shí)繩子SKIPIF1<0段的中點(diǎn)處有一與繩相對靜止的小水滴P與繩子分離。設(shè)繩長SKIPIF1<0遠(yuǎn)大于滑輪直徑，不計(jì)輕繩與滑輪間的摩擦，則下列說法正確的是（）A．圖示位置時(shí)物體B的速度大小為SKIPIF1<0B．小水滴P與繩分離的瞬間做平拋運(yùn)動(dòng)C．在之后的運(yùn)動(dòng)過程中當(dāng)輕繩SKIPIF1<0與水平軌道成SKIPIF1<0角時(shí)物體B的動(dòng)能為SKIPIF1<0D．小水滴P脫離繩子時(shí)速度的大小為SKIPIF1<019．如圖甲所示，勁度系數(shù)為k的豎直輕彈簧下端固定在地面上，上端與物塊B相連并處于靜止?fàn)顟B(tài)。一物塊A在外力作用下靜止在彈簧正上方某高度處，取物塊A靜止時(shí)的位置為原點(diǎn)O、豎直向下為正方向建立x軸。某時(shí)刻撤去外力，物塊A自由下落，與物塊B碰撞后以相同的速度向下運(yùn)動(dòng)，碰撞過程用時(shí)極短。測得物塊A的動(dòng)能Ek與其位置坐標(biāo)x的關(guān)系如圖乙所示（彈簧始終處于彈性限度內(nèi)），圖中除0～x1之間的圖線為直線外，其余部分均為曲線。已知物塊A、B均可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度為g，則（）A．物塊A、B的質(zhì)量之比為1：3B．彈簧的勁度系數(shù)SKIPIF1<0C．從x1到x3的過程中，物塊A、B一起運(yùn)動(dòng)加速度的最大值SKIPIF1<0D．從x1到x3的過程中，彈簧的彈性勢能增加了SKIPIF1<020．將某物體以一定的初速度v0水平拋出，一段時(shí)間后落在水平地面上，其下落過程中動(dòng)能Ek、重力勢能Ep隨離地高度h的變化如圖。忽略空氣阻力，重力加速度g取10m/s2，結(jié)合圖中數(shù)據(jù)可得（）A．物體的質(zhì)量為3kgB．物體的初速度v0大小為3m/sC．物體落地時(shí)，速度方向與水平方向夾角為37°D．物體落地時(shí)，水平位移與豎直位移大小之比為3：2三、計(jì)算題21．如圖為某機(jī)械裝備中的一種智能減震裝置，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧套在固定于地面的豎直桿上，彈簧上端與質(zhì)量為m的圓環(huán)P相連，初始時(shí)P處于靜止?fàn)顟B(tài)，且彈簧彈力等于P的重力，P與桿之間涂有一層能調(diào)節(jié)阻力的智能材料。在P上方H處將另一質(zhì)量也為m的光滑圓環(huán)Q由靜止釋放，Q接觸P后發(fā)生碰撞（碰撞時(shí)間極短）并一起做勻減速運(yùn)動(dòng)，下移距離為SKIPIF1<0時(shí)速度減為0，忽略空氣阻力，重力加速度為g。求：（1）Q與P發(fā)生碰撞瞬間時(shí)的共同速度的大??；（2）碰撞后PQ一起下移距離d（SKIPIF1<0）時(shí)，智能材料對P阻力的大小；（3）PQ一起下移距離d（SKIPIF1<0）過程中，智能材料對P阻力所做的功W。22．絕緣圓弧軌道BCD與絕緣直軌道AB相切于B點(diǎn)，直徑CD與豎直方向的夾角θ=37°，在BD右側(cè)的空間加上水平向右的勻強(qiáng)電場。質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電小球靜止于A處?，F(xiàn)在水平向右的推力F作用下，從A處由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，推力的功率恒定，經(jīng)時(shí)間t到達(dá)B處，此時(shí)撤去推力，小球沿圓弧軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)速率最大并恰好通過D點(diǎn)，之后落到水平軌道上的S處（S未在圖中畫出）。已知小球與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，重力加速度大小為g，推力的恒定功率為SKIPIF1<0，圓弧半徑為R，不計(jì)小球電荷轉(zhuǎn)移，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）小球通過D點(diǎn)時(shí)的速度大小vD；（2）A、B兩點(diǎn)間的距離x；（3）S、B兩點(diǎn)間的距離L。23．如圖甲所示，豎直平面內(nèi)的軌道由傾斜直軌道AB和光滑圓軌道BCD組成，AB和BCD相切于B點(diǎn)，AB與水平面夾角為SKIPIF1<0，O為圓心，C、D為圓軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)?？梢暈橘|(zhì)點(diǎn)的小滑塊SKIPIF1<0，從軌道AB上某點(diǎn)由靜止滑下，該點(diǎn)到B點(diǎn)的豎直高度為H。小滑塊與AB間動(dòng)摩擦因數(shù)SKIPIF1<0，用力傳感器測出滑塊經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力大小為F，如圖乙所示壓力大小F與高度H的關(guān)系圖像。SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，求：（1）圓軌道的半徑R；（2）若要滑塊在軌道上的運(yùn)動(dòng)過程中不脫離軌道，求其在AB上靜止滑下的高度H的范圍。24．如圖甲所示為一款磁性軌道車玩具，軌道造型可以自由調(diào)節(jié)，小車內(nèi)裝有發(fā)條，可儲(chǔ)存一定彈性勢能。如圖乙所示為小明同學(xué)搭建的軌道的簡化示意圖，它由水平直軌道AB、豎直圓軌道BCD、水平直軌道DM和兩個(gè)四分之一圓弧軌道MN與NP平滑連接而組成，圓弧軌道MN的圓心SKIPIF1<0與圓弧軌道NP的圓心SKIPIF1<0位于同一高度。已知小車的質(zhì)量m=50g，小車在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的磁吸引力始終垂直軌道面，在軌道ABCDM段所受的磁力大小恒為其重力的0.5倍，在軌道MNP段所受的磁力大小恒為其重力的2.5倍，小車脫離軌道后磁力影響忽略不計(jì)?，F(xiàn)小明將具有彈性勢能SKIPIF1<0的小車從A點(diǎn)由靜止釋放，小車恰好能通過豎直圓軌道BCD，最終從P點(diǎn)水平飛出，小車在圓弧軌道BCD上運(yùn)動(dòng)過程中的最小速度為1m/s。假設(shè)小車在軌道AB段運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力大小等于軌道與小車間彈力的0.2倍，其余軌道均光滑，不計(jì)其他阻力，小車可視為質(zhì)點(diǎn)，小車在到達(dá)B點(diǎn)前發(fā)條的彈性勢能已經(jīng)完全釋放，重力加速度SKIPIF1<0。（1）求小車與圓軌道BCD之間的最大作用力；（2）求直軌道AB部分的長度；（3）同時(shí)調(diào)節(jié)圓弧軌道MN與NP的半徑r，其他條件不變，求小車落地點(diǎn)與P點(diǎn)的最大水平距離SKIPIF1<0。25．小明將如圖所示的裝置放在水平地面上，該