(京津鲁琼专用)2020版高考物理大三轮复习选择题热点巧练热点6功能关系的常见模型(含解析)

热点6 功能关系的常见模型

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1．(2019·山东济南历城区高三模拟)“跳跳鼠”是很多小朋友喜欢玩的一种玩具(图甲)，弹簧上端连接脚踏板，下端连接跳杆(图乙)，人在脚踏板上用力向下压缩弹簧，然后弹簧将人向上弹起，最终弹簧将跳杆带离地面( )

A．不论下压弹簧程度如何，弹簧都能将跳杆带离地面

B．从人被弹簧弹起到弹簧恢复原长，弹簧的弹性势能全部转化为人的动能

C．从人被弹簧弹起到弹簧恢复原长，人一直向上加速运动

D．从人被弹簧弹起到弹簧恢复原长，人的加速度先减小后增大

2.(多选)如图所示，物块从足够长的粗糙斜面底端O点，以某一速度向上运动，到达最高点后又沿斜面下滑．物块先后两次经过斜面上某一点A点时的动能分别为E k1和E k2，重力势能分别为E p1和E p2，从O点开始到第一次经过A点的过程中重力做功为W G1，合外力做功的绝对值为W1，从O点开始到第二次经过A点的过程中重力做功为W G2，合外力做功的绝对值为W2，则下列选项正确的是( )

A．E k1>E k2，E p1＝E p2 B.E k1＝E k2，E p1>E p2

C．W G1＝W G2，W1<W2 D.W G1>W G2，W1＝W2

3．(2019·浙江杭州高三预测卷)兴趣小组的同学们利用弹弓放飞模型飞机．弹弓的构造如图1所示，其中橡皮筋两端点A、B固定在把手上．橡皮筋处于ACB时恰好为橡皮筋原长状态(如图2所示)，将模型飞机的尾部放在C处，将C点拉至D点时放手，模型飞机就会在橡皮筋的作用下发射出去．C、D两点均在AB连线的中垂线上，橡皮筋的质量忽略不计．现将模型飞机竖直向上发射，在它由D运动到C的过程中( )

A ．模型飞机在C 位置时的速度最大

B ．模型飞机的加速度一直在减小

C ．橡皮筋对模型飞机始终做正功

D ．模型飞机的机械能守恒

4．(多选)如图所示，竖直固定放置的粗糙斜面AB 的下端与光滑的圆弧BCD 在B 点相切，

圆弧轨道的半径为R ，圆心O 与A 、D 在同一水平面上，C 点为圆弧轨道最

低点，∠COB ＝θ＝30°，一质量为m 的小球从D 点由静止释放，小物块与

粗糙斜面AB 间的动摩擦因数μ＜tan θ，则关于小球的运动情况，下列说法正确的是( )

A ．小球可能运动到A 点

B ．小球经过较长时间以后会停在

C 点

C ．小球通过圆弧轨道最低点C 时，对C 点的最大压力大小为3mg

D ．小球通过圆弧轨道最低点C 时，对C 点的最小压力大小为(3－3)mg

5．(多选)内壁光滑的环形凹槽半径为R ，固定在竖直平面内，一根

长度为2R 的轻杆，一端固定有质量为m 的小球甲，另一端固定有质量

为2m 的小球乙，将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图

所示．由静止释放后( )

A ．下滑过程中甲球减少的机械能总等于乙球增加的机械能

B ．下滑过程中甲球减少的重力势能总等于乙球增加的重力势能

C ．甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点

D ．杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点

6．(多选)(2019·山东实验中学高三模拟)如图所示，一质量为m

的小球置于半径为R 的光滑竖直轨道最低点A 处，B 为轨道最高点，C 、

D 为圆的水平直径两端点．轻质弹簧的一端固定在圆心O 点，另一端与

小球拴接，已知弹簧的劲度系数为k ＝mg

2R

，原长为L ＝2R ，弹簧始终处于弹性限度内，若给小球一水平向右初速度，已知重力加速度为g ，则

( )

A．无论v0多大，小球均不会离开圆轨道

B．若2gR<v0<5gR，则小球会在BD间脱离圆轨道

C．只要v0> 9

2

gR，小球就能做完整的圆周运动

D．只要小球能做完整圆周运动，则小球与轨道间的最大压力与最小压力之差与v0无关7．如图所示，足够长的水平传送带以v0＝4 m/s 的速度匀速运行．t＝0

时，在最左端轻放一质量为m的小滑块，t＝4 s时，传送带以大小为1 m/s2

的加速度减速停下．已知滑块与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.2.关于滑块相对地面运动的速度v(向右为正)、滑块所受的摩擦力f(向右为正)、滑块所受的摩擦力做功的功率P、滑块与传送带间因摩擦产生的热量Q与时间的关系图象正确的是( )

8.(多选)(2019·青岛二模)如图所示，质量为m＝1 kg的小物块从

传送带的底端以4 m/s的速度冲上倾角为θ＝37°的倾斜传送带，足够

长的传送带始终以速度v＝2 m/s顺时针转动．已知物块和传送带之间

的动摩擦因数μ＝0.5，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度大小g＝10 m/s2.则小物块从开始运动到速度为零的过程中( )

A．所用时间为0.2 s

B．小物块的位移大小为0.6 m

C．摩擦力对小物块做的功为1.6 J

D．系统产生的内能为4.8 J

热点6 功能关系的常见模型

1．解析：选D.当弹簧下压的程度比较小时，弹簧具有的弹性势能较小，弹簧不能将跳杆带离地面，故A错误；从人被弹簧弹起到弹簧恢复原长，弹簧的弹性势能转化为人的动能和重力势能，故B错误；从人被弹簧弹起到弹簧恢复原长，开始弹力大于重力，人向上加速，

弹簧逐渐恢复形变，弹力逐渐减小，加速度逐渐减小；后来弹力小于重力，人的加速度反向增加，所以人的加速度先减小后增大，故C 错误，D 正确．

2．解析：选AC.假设A 点距离斜面底端的高度为h ，则物块先后两次在A 点具有的重力势能大小为E p ＝mgh ，因此两次在A 点具有的重力势能大小相等；两次重力做的功均为W G ＝－mgh ，因此从运动开始到先后两次通过A 点的过程中，重力做功相等；由题意可知，除重力外斜面对物块的摩擦力做负功，而摩擦力做功与通过的路程有关，因此从运动开始到第二次经过A 点的过程摩擦力做功多，则从O 点开始到第二次经过A 点的过程中合外力做功的绝对值大，即W 1<W 2；由功能关系可知第一次经过A 点时的动能大，即E k1>E k2.由以上分析可知A 、C 正确，B 、D 错误．

3．解析：选C.从D 到C ，橡皮筋对模型飞机的弹力先大于重力，后小于重力，根据牛顿第二定律可知，加速度先减小后增大，加速度方向先向上后向下，则模型飞机的速度先增大后减小，故A 、B 错误；橡皮筋对模型飞机的弹力与位移方向一直相同，所以橡皮筋对模型飞机的弹力始终做正功，而非重力做功等于机械能的增加量，故模型飞机的机械能一直在增大，故C 正确，D 错误．

4．解析：选CD.因为小球与粗糙斜面AB 间有摩擦，所以小球不可能运动到A 点，选项A 错误；最终小球将在圆弧BB ′间做往复运动(B ′与B 关于CO 对称)，不可能停在C 点，选项B 错误；小球第一次到达C 点时速度最大，对轨道的压力最大，根据机械能守恒定律有mgR ＝12mv 21，根据向心力公式得F N1－mg ＝m v 2

1R

，解得F N1＝3mg ，根据牛顿第三定律可知小球对C 点的最大压力大小为3mg ，选项C 正确；最终小球在圆弧BB ′间做往复运动通过C 点时的速度最

小，对轨道的压力最小，根据机械能守恒定律有mgR (1－cos 30°)＝12mv 22，根据向心力公式得F N2－mg ＝m v 2

2R

，解得F N2＝(3－3)mg ，根据牛顿第三定律可知，小球对C 点的最小压力大小为(3－3)mg ，选项D 正确．

5．解析：选AD.由题意知，甲、乙两球组成的系统机械能守恒，故甲球减少的机械能总等于乙球增加的机械能，所以A 正确；在甲下滑的过程中甲、乙两球的动能在增加，故甲球减少的重力势能大于乙球增加的重力势能，所以B 错误；由于甲的质量小于乙的质量，根据机械能守恒定律知，甲不能下滑到最低点，所以C 错误；根据机械能守恒定律知，杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点，所以D 正确．

6．解析：选CD.因弹簧的劲度系数为k ＝mg 2R

，原长为L ＝2R ，若小球恰能到达最高点，此时弹簧的弹力为F ＝kR ＝mg 2，轨道的支持力为0，由弹簧的弹力和重力提供向心力，则有mg －F ＝mv 2R ，解得：v ＝ 12

gR ，从A 到最高点，形变量没有变，故弹性势能不变，由机械能守