2023年高考物理预测题练习 功能关系含答案

高考物理预测题之功能关系

一、单选题

1.如图所示，斜面1、曲面2和斜面3的顶端高度相同，底端位于同一水平面上，斜面1与曲面2的

底边长度相同。一物体与三个面间的动摩擦因数相同，当它由静止开始分别沿三个面从顶端下滑到底

端的过程中，下列判断正确的是（）

A.物体减少的机械能AEI=AE2>AE3

B.物体减少的机械能AE2>AE∣>AE3

C.物体到达底端时的速度V∣=V2<V3

D.物体到达底端时的速度V2<V1=V3

2.随着航天技术的发展，人类已经有能力到太空去探索未知天体。假设某宇宙飞船绕一行星在其表面

附近做匀速圆周运动，已知运行周期为T,航天员在离该行星表面附近h处自由释放一小球，测得其落

到行星表如图甲所示，置于水平地面上质量为m的物体，在竖直拉力F作用下，由静止开始向上运

动，其动能Ek与距地面高度h的关系图象如图乙所示，已知重力加速度为g,空气阻力不计。下列说

法正确的是（）

A.在O〜ho过程中，F大小始终为mg

B.在0〜ho和ho〜2ho过程中，F做功之比为2：1

C.在0〜2ho过程中，物体的机械能不断增加

D.在2ho〜3.5ho过程中，物体的机械能不断减少

3.从地面上高H处由静止释放一个小球，小球在运动过程中其机械能E随离地高度h的变化图线如图

所示，取地面为参考平面，以竖直向下为正方向，下列关于物体的速度V、加速度a随时间t变化的图

像，动能R、重力势能与,随高度h变化的图像，正确的是（）

4.生活中常常用至「轮轴”系统，该系统能绕共轴线旋转，如图甲所示。某工地在距离地面高度H=8m

的地方安装了一个轮轴，其轴与轮的半径比为1：3,工人们用它吊起质量m=100kg的重物，截面图如

图乙所示。若拖车从A点静止出发，到达B点时速度为v=5m∕s,AB间距离、6m,不计轮轴质量及

一切阻力，轮轴大小相对H可忽略，则过程中绳子对重物做的功为（）

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

5.蹦极是一项青年人非常喜爱的特别刺激的休闲活动。某兴趣小组为了研究蹦极过程的运动规律，他

们在自己身上装上传感器，测出了某次蹦极过程中自身下落速度1和相应的下落高度力，得到了如图所

示的「〃图像，其中OA段为直线已知该同学是从静止开始竖直下落，他（含装备）的总质量为

50kg,若不计空气阻力和弹性绳的重力，弹性绳遵循胡克定律且始终在弹性限度内，重力加速度取

IOm，履下列说法中正确的是（）

v2∕(m∙s^l)2

A.该同学在运动过程中机械能守恒

IfIA

B.弹簧的劲度系数为,Nm

C.该同学速度最大时弹力的功率为"（j（）√∏ι∖∖

D.该同学在运动过程中的最大加速度为20m、

二、多选题

6.如图所示，物体a和物体b通过跨过定滑轮的轻绳相连接，物体C放在水平地面上，b和C拴接在

竖直轻弹簧的两端。初始时用手托住a,整个系统处于静止状态，且轻绳恰好伸直。已知a、b、C的质

量分别为2m、m、3m,弹簧的劲度系数为k,弹簧始终在弹性限度内，不计一切摩擦，重力加速度为

go现释放a,稳定后，a做简谐运动，则（）

ɪ

7□I

Λ

U

I

Π

z∕∕z∕∕z∕

A.a的振幅为:'B.a的最大加速度为;U

κ

C.a的最大速度为D.c对地面的压力不可能为O

7.如图所示，劲度系数为k的竖直轻弹簧下端固定在地面上，上端与质量为的物块A连接，质量

为m的物块B叠放在A上，系统处于静止状态。现对物块B施加竖直向上的拉力，使B以加速度:K

竖直向上做匀加速直线运动直至与A分离，重力加速度为g,则物块A、B分离时（）

IA

B

A.竖直拉力的大小为“将

B.物块A上升的高度为:：

c.物块的速度大小为:

D.弹簧弹性势能的减少量为X"

50A

8.在大型物流货场，广泛的应用传送带搬运货物。如图甲所示，与水平面倾斜的传送带以恒定的速率

运动，皮带始终是绷紧的，将m=lkg的货物放在传送带上的A端，经过1.2s到达传送带的B端。用速

度传感器测得货物与传送带的速度V随时间t变化的图象如图乙所示。已知重力加速度g=10m∕s2,则可

知（）

A.A,B两点的距离为3.2m

B.货物与传送带间的动摩擦因数为0.8

C.货物从A运动到B过程中，传送带对货物做功的大小为11.2J

D.货物从A运动到B过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为5.8J

9.如图所示，轻弹簧放在倾角为37。的斜面体上，轻弹簧的下端与斜面底端的固定挡板连接，上端与

斜面上〃点对齐。质量为"『的物块从斜面上的。点由静止释放，物块下滑后，压缩弹簧至,点时速度刚

好为零，物块被反弹后滑到M的中点时速度刚好为零，已知力长为L,机长为'，重力加速度为U,

4

A.物块与斜面间的动摩擦因数为；

16

B.弹簧具有的最大弹性势能为

C.物块最终静止在从之间的某一位置

D.物块与弹簧作用过程中，向上运动和向下运动速度都是先增大后减小

10.在2020东京奥运会女子蹦床项目决赛中，中国选手朱雪莹夺得金牌。朱雪莹从最高点（距地面的

高度为H）开始下落，然后与蹦床接触直至下落到最低点，已知朱雪莹（视为质点）的质量为m,蹦

床平面距地面的高度为h,蹦床下陷的最大形变量为X,下落过程空气阻力恒为f,重力加速度大小为

g,则朱雪莹从最高点下落至最低点的过程中（）

A.加速度一直不为零

B.朱雪莹的重力势能减少了〃r«〃Lt-加

C.蹦床的弹性势能增加了（Fr/M∕∕+r-∕∣）

D.朱雪莹与蹦床组成的系统机械能减少了“〃加

三、综合题

11.圆弧轨道AB固定于地面上，半径R=2m,所对圆心角为60。，其末端与逆时针转动的水平传送

带相切于B点，如图所示，传送带长1=1.5m,速度v=4m∕s°—*质量为m=0.1kg的滑块从最高点A

由静止开始滑下并滑上水平传送带，运动到B点时速度0=3m/s。（g取IOm/S?）,求：

（1）滑块沿圆弧从A到B运动过程中摩擦力对滑块做的功；

（2）若滑块不从右端滑离传送带，滑块与传送带的动摩擦因数μ应满足什么条件？

（3）若传送带与滑块的动摩擦因数μ=0∙6,求滑块从B点开始到第一次离开传送带过程中产生的

热量Q?

12.如图甲所示，放在水平地面上的足够长的木板质量A/-，木板左端放一质量,〃二IUkE的滑块

（可视为质点），已知地面和木板间的动摩擦因数〃I=0.1；滑块和木板间的动摩擦因数对0.4,滑块

的正上方有一悬点O,通过长/1.25m的轻绳吊一质量肛2.0N的小球。现将小球拉至与。点处于

同一水平面，由静止释放，小球摆至最低点时与滑块发生正碰（即两物体在同一直线上碰撞），且小球

与滑块只碰一次，小球碰后的动能与其向上摆动高度的关系如图乙所示，重力加速度g取Iom

求：

（1）碰前瞬间轻绳对小球拉力的大小；

（2）小球和滑块碰撞过程中系统损失的机械能;

（3）长木板运动过程中的最大位移。

13.如图所示，M、N为两根相同的轻弹簧，M竖直放置，上端与小物块A相连，下端固定在地面

上，N套在光滑水平轻杆上，左端固定在竖直细管上，右端与物块B相连，一根不可伸长的轻绳穿过

细管及管上的小孔连接物块A和B。杆可绕细管在水平面内转动。初始时系统静止，M处于压缩状

态，两弹簧的形变量均为Ax=0∙lm,物块B与弹簧左端距离L=0.8m。已知物块A、B的质量分别为

mA=2.0kg'mB=0.4kg,A距管下端口及杆都足够长，重力加速度g取IOm好不M-一切摩擦，弹簧始终

在弹性限度内。

4

A/

（1）系统静止时，求轻绳中的张力F；

（2）杆绕细管以角速度3稳定转动时，A静止，M的形变量仍为Ax,求角速度3；

（3）系统从静止到（2）中情境的过程中，外界对系统做的功W。

14.如图，水平面与倾斜传送带平滑连接，传送带倾角〃.37"且以「2.0m、的恒定速率顺时针旋转；

水平面上C点左侧部分粗糙，c点右侧部分光滑。质量为，〃的小滑块P与固定挡板间有一根劲度系

数为4200∖m的轻弹簧（P与弹簧不拴接），初始时P放置在C点静止且弹簧处于原长。现给P施加

一方向水平向左、大小为F52、的恒力，使P向左运动，当P速度为零时立即撤掉恒力，一段时间

后P将滑上传送带。已知P与水平面粗糙部分的动摩擦因数为M-0.1,P与传送带间的动摩擦因数

μ0.5,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧的形变在弹性限度内，弹簧的弹性势能表达式为

Er,X为弹簧的形变量，不计滑块滑上传送带时能量的损失，重力加速度仪取IOnV、：，计空气

阻力。

（2）要求P能滑上传送带的顶端点Q,求传送带的最长长度；

（3）若传送带的长度/.5.0m,其匀速运动的速率1可以调节，请写出P从滑上传送带到第一次离

开传送带的时间，与t的关系式。

四、解答题

15.如图所示，水平轨道PAB与！圆弧轨道BC相切于B点其中PA段光滑，AB段粗糙，动摩擦因数

4

〃二0.1,AB段长度L=2m,BC段光滑，半径R=Im。轻质弹簧劲度系数k=200N∕m,左端固定于P

点，右端处于自由状态时位于A点。现用力推质量m=2kg的小滑块，使其缓慢压缩弹簧，当推力做功

W=25J时撤去推力。已知弹簧弹性势能表达式R,其中k为弹簧的进度系数，X为弹簧的形变

量，重力加速度g=10m∕s2,不计空气阻力。

PAB

（1）求推力撤去瞬间，滑块的加速度；

（2）求滑块第一次到达圆弧轨道最低点B时，对B点的压力FN;

（3）判断滑块能否越过C点，如果能，求出滑块到达C点的速度VC和滑块从离开C点到再次回

到C点所用时间t；如果不能，求出滑块能到达的最大高度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的过程，由动能定理得^R(∖-C0S6OΓMH;;加“

代入数据解得Wf=-0.55J

(2)解：滑块在传送带上受到向左的摩擦力，当滑块恰好不从右端离开传送带时，

由动能定理得-Hmgl=0-：〃八h

解得〃=M03

2g∕

即μ至少为0.3时滑块不从右端滑离传送带。

(3)解:由牛顿第二定律,得a"吗="g=0.6χ∣0ms6ms

m

滑块向右做匀减速运动的最大距离5-4'ɪn0.75m

,2a2χ6

此时未从右端滑离传送带，接下来向左反向加速从B点离开传送带，向左加速位移为VV075m

滑块运动时间f2v"2X3SIs

a6

传送带向左运动的距离S3=vt=4m

则滑块从B点开始到第一次离开传送带过程中产生的热量

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

12.(1)解：设小球摆到最低点时速度大小为"，绳对小球的拉力为F1,由动能定理得

m0g∣=ɪm0v1

解得小球碰前瞬间的速度V1,5m、

%

由牛顿第二定律得K,〃,¥=小:

解得F,60N

(2)解：设碰后小球、滑块的速度大小分别为vl和V,由图像可得；叫「4J

小球与滑块组成的系统碰撞过程动量守恒，得MLmJ,>∕nv.

解得1；2ins,∖6m、

碰撞过程损失的机械能W，小)

代入数据得Λf=3J

(3)解：设经时间t滑块和木板达到共同速度V,,此时木板速度最大，由动量定理：对木板

μ,mgt-μi(MΛΛ∖

对滑块wvlm∖

联立解得r,=^πιs,,二：S

假设共速后物体与木板共减速至0,则有八叫［VH=Im、〈巴答

M^mm

共速之前木板的加速度为α/"’"('〃+=0.5ms

ΛJ

假设合理，所以木板最大位移为y=s+t=；+4=；m

242a3

13.(1)解：系统静止时设弹簧中弹力为B,A物体受力平衡，有刚山：”+广

易判断此时弹簧N也处于压缩状态，B物体受力平衡，有F=B

解得F=ION

(2)解：由题意可知两弹簧均处于拉伸状态，且形变量相同。设绳中张力为F2,则A物体受力平衡

(g+Z

B物体I1∙Fn:or

r■L÷

解得(t)IOruds

(3)解：根据功能关系有H加M♦1/W

Λ=2∆r

Vf≡(⅛JΓ

解得W=24J

14.(1)解：从P在恒力作用开始向左运动到最大距离的过程，根据功能关系有

Fx9=Ef+μ^mgxu

P向右运动过程中，当弹簧处于原长时，P与弹簧分离，根据能量守恒有

εr∙-mvi+从巾％

由题意有lv

解得I2∖'6∣ns

(2)解：P滑上传送带时速度r2√6ms2,Oins

故P先做匀减速运动，由牛顿第二定律有〃；：一、『.〃•〃"。(>、〃

解得a10m、：

P的速度减为r2.0ms时，根据运动学公式有∣-t>-2dl>

解得κIOni

P的速度减为ι∙2.0nrs后，由于VIan〃，故P要继续减速，当速度减为零时刚好达到Q点，由

牛顿第二定律有

mgsinθ-μimjξcosff~mai

解得u2ms

根据运动学公式有v;2z∕,τ.

解得VIOin

要求P能滑上传送带的顶端点Q,传送带的最大长度I.t,+.t,2m

(3)解：由前面分析可知传送带的速率较小时，P在传送带上上滑过程一直减速直到速度为零，有

2

V-vf≡-2αlxl

2

-v≡-2αjXj

联立解得.I-6-1

5

当KL5m时，解得V-<,∣9ΠIS

即传送带的速率t≤√‰s时，P将从传送带的底端第一次离开；传送带的速率t>√Hm>时，P

将从传送带的顶端第一次离开。

①传送带的速度V-√⅛S时，上滑的第一段时间为。'

上滑的第二段时间为-二

%

l

下滑的时间满足A"—=t∕√

52-

P滑上传送带到第一次离开传送带的时间「0+人τ,

解得「史主.叵(v≤√⅛S)

5\5

②传送带的速率√19msv<2√6nvs时，P上滑到与传送带共速所用时间为。上」-三二

alIO

通过的位移为.<='÷^-=247v