高考物理100考點最新模擬題千題精練專題6.12功能關系問題（提高篇）（含解析）.docx

專題6.12 功能關系問題（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動，運動過程中物體的機械能E隨位置x的變化關系如圖乙所示。其中0x1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0x1的過程中，力F逐漸變大B在0x1的過程中，物體的加速度逐漸增大C在x1x2的過程中，物體的動能越來越大D在0x3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0x1過程中物體機械能在減小，知拉力在做負功，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動。根據(jù)功能關系得：EFx，得 F，則知圖線的斜率表示拉力，在0x1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錯誤，B正確；在x1x2過程中，拉力F0，機械能守恒，向下運動，重力勢能減小，動能增大，故C正確；在0x1過程中，加速度的方向與速度方向相同，都沿斜面向下，所以物體做加速運動；x1x2過程中，F(xiàn)0，物體做勻加速運動；x2x3過程，機械能增大，拉力做正功，沿斜面向下，故物體繼續(xù)向下做加速運動，即物體一直沿斜面向下運動，故D錯誤。2（2019安徽合肥二模）如圖甲所示，置于水平地面上質量為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E與距地面高度h的關系如圖乙所示，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，物體的機械能不斷增加D在2h03.5h0過程中，物體的機械能不斷減少【參考答案】C【命題意圖】此題考查對動能E與距地面高度h的關系圖象的理解、功能關系及其相關知識點?！窘忸}思路】由圖乙物體動能E與距地面高度h的關系可知，當物體距離地面高度為h0時，Ek=mgh0，由功能關系可得，力F做功WF=Fh0= Ek+mgh0=2mgh0，解得F=2mg，即在0h0過程中，F(xiàn)大小始終為2mg，選項A錯誤；當物體距離地面高度為2h0時，Ek=1.5mgh0，在h02h0過程中，由功能關系可得，力F做功WF=Ek+Ep=0.5 mgh0+ mgh0=1.5 mgh0，即在0h0和h02h0過程中，F(xiàn)做功之比為21.5=43，選項B錯誤；在02h0過程中，力F做功，物體的機械能不斷增加，選項C正確；在2h0高度，物體的動能為Ek=1.5mgh0，重力勢能為Ep=2mgh0，物體的機械能為E= Ek+Ep=3.5 mgh0，在3.5h0高度，物體的動能為零，重力勢能為Ep=3.5mgh0，物體的機械能為E= Ek+Ep=3.5 mgh0，因此在2h03.5h0過程中，物體的動能不斷減少，機械能不變，選項D錯誤?！疽族e警示】解答此題常見錯誤主要有：一是把圖乙的物體動能E與距地面高度h的關系圖線理解為機械能與距地面高度h的關系圖線，導致錯選A；二是沒有正確運用物理規(guī)律計算導致錯選B；三是混淆動能與機械能，導致錯選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上施加一個豎直向上的恒力，若恒力大小為F0，物體B恰好不會離開地面；若恒力大小為2F0，在物體B剛好離開地面時物體A的速度為，設整個過程中彈簧都處于彈性限度內。則物體A與物體B的質量比值為（ ）A.21 B.12 C.31 D.13【參考答案】A【命題意圖】本題考查對題述“風云四號”衛(wèi)星是我國新一代地球同步衛(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知識點?！窘忸}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上施加一個豎直向上的恒力，若恒力大小為F0，物體B恰好不會離開地面，對物體B，由平衡條件，kx2= mBg；解得x2= mBg /k。在物體A上施加一個豎直向上的恒力，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）。兩次彈簧彈性勢能變化相同，物體A重力勢能變化相同，W2- W1= F0（x1+ x2）=，即 + =，解得mAmB=21 ，選項A正確?！疽族e警示】解答此題常見錯誤主要有：一是對題述物體B恰好不會離開地面隱含的條件不能挖掘出來；二是對題述在物體A上施加一個豎直向上的恒力理解不清；三是沒有正確根據(jù)功能關系解答。4.風洞是一種檢測飛機、汽車性能的高科技設施。圖示為某興趣小組設計的類似風洞的實驗裝置，將密度相同、半徑r不同的實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的作用下做勻加速直線運動（摩擦不計）。通過實驗探究得出，風對球的作用力大小F與球所處位置無關，僅與球的最大橫截面積S有關，即F=kS，k為常量。對球而言，可以認為空間存在一個風力場，該場中風力對球做功與球運動路徑無關，若柵欄P處風力勢能為零。則下列說法正確的是（）A. 該風力場強度可以定義為B. 該風力場強度可以定義為C. 距P為x處的小球具有的風力勢能D. 距P為x處的小球具有的風力勢能【參考答案】BD【命題意圖】本題以風動為情景，考查遷移電場強度的定義方法定義風力場強度、風力勢能及其相關知識點。【解題思路】根據(jù)題述，風力F=kS，風力對僅與球的最大橫截面積S有關，該風力場強度可定義為E=F/S，選項B正確A錯誤；根據(jù)功能關系，距離P為x處的小球具有的風力勢能等于將小球從距離P為x處移動到P處風力做的功，即Ep=W=Fx，球的最大橫截面積S=r2，風力F=kS=kr2，聯(lián)立解得：Ep=kr2x，選項D正確C錯誤?！疽族e警示】解答此題謹防遷移彈簧彈性勢能公式，導致錯選C。5.(2018名校模擬)如圖所示，質量為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。在空中達到最高點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. 運動員對足球做的功為mgh+mv2B. 足球落到3位置時的動能為mghC. 足球剛離開1位置時的動能大于mgh+mv2D. 足球在2位置時的機械能等于其在3位置時的動能【參考答案】【名師解析】由軌跡分析知，足球運動的過程中必定受到空氣阻力，從踢球到足球運動到2位置的過程，運用動能定理得：W-mgh-Wf=mv2，得運動員對足球做的功為：W=Wf+mgh+mv2，Wf是足球克服空氣阻力做的功，故A錯誤。B、從2位置到3位置，由動能定理得：Ek3-=mgh-Wf，得足球落到3位置時的動能為：Ek3=+mgh-Wf，故B錯誤。從1位置到2位置，由動能定理得：-Ek1=-mgh-Wf，得足球剛離開1位置時的動能為：Ek1=mgh+mv2+Wfmgh+mv2，故C正確。由于有空氣阻力做負功，所以足球的機械能不斷減少，所以足球在2位置時的機械能大于其在3位置時的動能，故D錯誤。6.(2016安徽安慶高三月考)一質量為m的物體以某一速度沖上一個傾角為37的斜面，其運動的加速度的大小為0.9 g。這個物體沿斜面上升的最大高度為H，則在這過程中()A物體的重力勢能增加了0.9 mgHB物體的機械能損失了0.5 mgHC物體的動能損失了0.5 mgHD物體的重力勢能增加了0.6 mgH【參考答案】B【名師解析】重力勢能的增加量等于克服重力做的功，故重力勢能增加了mgH，故A、D錯誤；物體上滑過程，根據(jù)牛頓第二定律有，F(xiàn)合mgsin 37Ffma，解得，F(xiàn)f0.3mg；動能減小量等于克服合力做的功，W合F合1.5 mgH，物體的機械能損失等于克服阻力做的功，WfFf0.5mgH，故B正確，C錯誤。7.(2016河北滄州高三期末)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A、B固定在把手上，橡皮筋ABC恰好處于原長狀態(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點放手，彈丸就會在橡皮筋的作用下迅速發(fā)射出去，打擊目標，現(xiàn)將彈丸豎直向上發(fā)射，已知E是CD的中點，則()A從D到C，彈丸的機械能守恒B從D到C，彈丸的機械能先增大后減小C從D到C，彈丸的動能先增大后減小D從D到E彈丸增加的機械能大于從E到C彈丸增加的機械能【參考答案】CD【名師解析】從D到C，橡皮筋對彈丸做正功，彈丸機械能一直在增大，故A、B錯誤；在CD連線中的某一處，彈丸受力平衡，所以從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，兩段長度相等，所以DE段橡皮筋對彈丸做功較多，即機械能增加的較多，故D正確。8(2016山東師大附中高三一模)如圖所示，質量為M，長度為L的小車靜止的在光滑的水平面上，質量為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，經過一段時間小車運動的位移為x，小物塊剛好滑到小車的右端，則下列說法中正確的是()A此時物塊的動能為F(xL)B此時小車的動能為fxC這一過程中，物塊和小車增加的機械能為FxfLD這一過程中，因摩擦而產生的熱量為fL【參考答案】BD【名師解析】由圖可知，在拉力的作用下物體前進的位移為Lx，故拉力的功為F(xL)，摩擦力的功為f(xL)，則由動能定理可知物體的動能為(Ff)(xL)，A項錯誤；小車受摩擦力作用，摩擦力作用的位移為x，故摩擦力對小車做功為fx，故小車的動能改變量為fx，B項正確；物塊和小車增加的機械能等于外力的功減去內能的增量，內能的增量等于fL，故機械能的增量為F(xL)fL，C項錯誤，D項正確。二計算題1（20分）（2018四川四市二診）如圖所示，在傾角q37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點相切，質量m0.5kg的小物塊（可視為質點）從軌道的A端由靜止釋放，到達D點后又沿軌道返回到直軌道AB中點時速度為零已知直軌道AB長L1m，軌道總質量M0.1kg，重力加速度g10m/s2，sin370.6，cos370.8。（1）求小物塊與直軌道的動摩擦因數(shù)mm；（2）求小物塊對圓弧軌道的最大壓力；（3）若小物塊第一次返回C點時，解除軌道鎖定，求從此時起到小物塊與軌道速度相同時所用的時間。【名師解析】（1）小物塊在從ABDC直軌AB中點的過程中，根據(jù)能量守恒（2分）解得：m0.25（1分）（2）設圓軌道的半徑為R，小物塊在從ABD的過程中，根據(jù)動能定理mg（LsinqRcosqRsinq）mmgLcosq0 （2分）解得：R2m設四分之一圓弧軌道的最低點為P，小物塊從D點返回C點的過程中，經過P點時，小物塊對圓軌的壓力最大，設速度為vp，軌道對小球的最大支持力大小為F，小物塊對圓軌道的最大壓力為F，則（1分）（2分）FF（1分）解得：F9N（1分）（3）設小物塊第一次返回C點時，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a1，軌道的加速度沿斜面向上，大小為a2從此時起到小物塊與軌道共速時所用的時間為t，則（2分）ma1mgsinqmmgcosq （2分）Ma2mmgcosqMgsinq （2分）vCa1ta2t （2分）解得：vC2m/s，aa18m/s2，a24m/s2t（2分）2.（2018名校模擬）某工廠車間通過圖示裝置把貨物運送到二樓倉庫，AB為水平傳送帶，CD為傾角=37、長s=3m的傾斜軌道，AB與CD通過長度忽略不計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點相切，OE為豎直半徑，F(xiàn)G為二樓倉庫地面（足夠長且與E點在同一高度），所有軌道在同一豎直平面內當傳送帶以恒定速率v=10m/s運行時，把一質量m=50kg的貨物（可視為質點）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端運送到B端過程中因摩擦而產生的內能【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E，向心力恰好由重力提供，得：mg=m 代入數(shù)據(jù)解得：vE=2m/s 貨物到達倉庫后在運動的過程中只有摩擦力做功，做勻減速運動，設貨物在二樓倉庫地面滑行的距離為s由動能定理得：-mgs=0- 代入數(shù)據(jù)得：s=1m （2）設貨物離開傳送帶時的速度為vB，貨物從B到達E的過程中重力和摩擦力做功，由動能定理得：-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，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 貨物從開始運動到速度等于8m/s的過程中的位移為x，則：2ax= 代入數(shù)據(jù)得：x=16m 該過程中的時間：t=4s 該過程中傳送帶的位移：x=vt=104=40m 貨物相對于傳送帶的位移：x=x-x=40-16=24m 所以傳送帶把貨物從A端運送到B端過程中因摩擦而產生的內能：Q=mgx=0.2501024=