2022届全国高三物理模拟试题汇编：功能关系及答案

 功能关系

一、单选题

1．高空“蹦极”是勇敢者的游戏。蹦极运动员将弹性长绳（质量忽略不计）的一端系在双脚上，另一端固定在高处的跳台上，运动员无初速地从跳台上落下。若不计空气阻力，则（　　）

A．弹性绳刚伸直时，运动员开始减速

B．整个下落过程中，运动员的机械能一直在减小

C．整个下落过程中，重力对运动员所做的功大于运动员克服弹性绳弹力所做的功

D．从弹性绳从伸直到最低点的过程中，运动员的重力势能与弹性绳的弹性势能之和先减小后增大

2．如图所示是工业上疏浚河道的船只。其参数性能如下表所示：

则该船只开挖一次泥沙对泥沙做的功最大约为（　　）

A． B． C． D．

二、多选题

3．用数字传感器探究橡皮筋的弹性规律，横坐标表示橡皮筋的形变量，纵坐标表示橡皮筋的弹力，如图所示，先缓慢拉长橡皮筋，然后逐渐恢复直至原长，对应O→A→B→C→O的过程。下列判断正确的是（　　）

A．形变量相同时，橡皮筋的弹力大小相等

B．A→B过程中，橡皮筋的劲度系数减小

C．产生相等弹力时，橡皮筋的长度在拉长过程中比恢复过程中更长一些

D．O→A→B→C→O的过程中，外力对弹簧做功为零

4．如图所示，DO是水平面，AB是斜面，滑块（可视为质点）从A点由静止出发沿ABD滑动到D点的速度大小为v0。若已知该滑块与斜面、水平面和圆弧轨道之间的动摩擦因数处处相同且不为零，轨道转折处平滑相接。下列说法正确的是（　　）

A．若让滑块从D点以速度v0出发，沿DBA滑动，则恰好能滑到顶点A

B．若让滑块从D点以速度v0出发，沿DBA滑动，则一定不能滑到顶点A

C．如果斜面改为AC，让滑块从A点由静止出发沿ACD下滑到D点的速度，大小一定为v0

D．如果斜面改为为圆弧轨道AEB，让滑块从A点由静止出发沿AEB滑动到D点的速度大小一定为v0

5．如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长。圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，AC=h。圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A。弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g。则圆环（　　）

A．下滑过程中，加速度一直减小

B．下滑过程中，克服摩擦力做的功为

C．在C处，弹簧的弹性势能为

D．上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度

6．如图甲，在蹦极者身上装好传感器，可测量他在不同时刻下落的高度及速度。蹦极者从蹦极台自由下落，利用传感器与计算机结合得到如图乙所示的速度（v）一位移（l）图像。蹦极者及所携带设备的总质量为60kg，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，下列表述正确的是（　　）

A．整个下落过程，蹦极者及设备组成的系统机械能不守恒

B．从弹性绳刚伸直开始，蹦极者做减速运动

C．蹦极者动能最大时，弹性绳的拉力大小等于重力

D．弹性绳的弹性势能最大值为15600J

7．如图甲所示，一倾角θ＝30°的光滑斜面底端固定有一轻弹簧，弹簧的另一端与质量为m的滑块A相连，滑块B靠着A一起静置于斜面上，现用平行于斜面向上的拉力F拉动滑块B，使B做匀加速运动，力F与B运动的位移x关系如图乙所示，重力加速度为g，则（　　）

A．B滑块的质量为2m

B．滑块B的加速度为g

C．A，B分离前，滑块A和弹簧系统机械能减小

D．滑块B运动x0时，弹簧处于原长，AB刚要分离

8．如图，质量均为m的小球A、B用一根长为l的轻杆相连，竖直放置在光滑水平地面上，质量也为m的小球C挨着小球B放置在地面上。扰动轻杆使小球A向左倾倒，小球B、C在同一竖直面内向右运动。当杆与地面有一定夹角时小球B和C分离，已知C球的最大速度为v，小球A落地后不反弹，重力加速度为g。下面说法正确的是（　　）

A．球B，C分离前，A，B两球组成的系统机械能逐渐减小

B．球B，C分离时，球B对地面的压力大小为2mg

C．从开始到A球落地的过程中，杆对球B做的功为

D．小球A落地时的动能为

9．如图所示，倾角的传送带以的速率顺时针转动，其上方与一水平台面平滑连接。一质量的货物从传送带的底端A处以的速率滑上传送带，已知货物与传送带间的动摩擦因数为0.5，传送带两端A、B间的高度差，，，重力加速度，下列说法正确的是（　　）

A．货物能冲上水平台面

B．货物从A处运动到B处所用的时间为0.9s

C．货物在传送带上的划痕长1.05m

D．货物与传送带间因摩擦产生的热量为5.2J

10．如图所示，轻弹簧下端连接在固定斜面的底端，上端与一物块（视为质点）相连，弹簧与斜面平行，物块位于B点时弹簧处于自然伸长状态，初始状态物块静止在A点。现对物块施加一个沿斜面向上的恒定拉力F，物块由静止开始运动，一段时间后到达最高点C，AB>BC。不计一切摩擦，弹簧一直在弹性限度内。对于物块从A点运动到C点的过程，下列说法正确的是（　　）

A．物块和弹簧组成的系统的机械能一直增大

B．物块和弹簧组成的系统的机械能先增大后减小

C．力F对物块做的功小于物块重力势能的增加量

D．力F对物块做的功大于物块重力势能的增加量

11．如图所示为某探究活动小组设计的节能运输系统。斜面轨道倾角为30°，质量为M的木箱与轨道间的动摩擦因数为。木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速度滑下（货物与木箱之间无相对滑动），当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程。下列说法正确的是（　　）

A．木箱与货物的质量之比为6：1

B．下滑与上滑过程中木箱速度最大的位置在轨道上的同一点

C．木箱与弹簧没有接触时，下滑的加速度与上滑的加速度大小之比为1：6

D．若木箱下滑的最大距离为L，则弹簧的最大弹性势能为MgL

12．质量为1kg的物块以某一初速度沿斜面从底端上滑，其重力势能和动能随上滑距离s的变化如图中直线I、Ⅱ所示，以斜面底端所在水平面为重力势能的参考面，重力加速度取。则（　　）

A．物块上滑过程中机械能守恒

B．物块与斜面间的滑动摩擦力大小为4N

C．物块下滑时加速度的大小为

D．物块返回到斜面底端时的动能为10J

13．某电动汽车的电池储能为，续航里程的，整体能量转化率的为84%。电造充电过程中，在专用直流充电桩上充电时，充电电流为，充电时间的为。则（　　）

A．匀速行驶时所受的阻力大小约为

B．匀速行驶时所受的阻力大小约为

C．充电电压约为

D．充电电压约为

三、综合题

14．如图所示，在竖直平面内有一探究装置。装置由三个圆弧形管道和三条直轨道组成。三个圆弧形管道O、、的内半径均为R，管道很细，可忽略外半径和内半径的差别；水平直轨道与圆轨道和分别相切于和，设的长度，倾斜直轨道、与圆轨道O、和分别相切于、、、，、与水平方向的夹角均为（两倾斜直轨道、略微错开，不考虑其影响）。整个装置关于过O点的竖直线对称，T为轨道最高点，和在圆弧轨道上，与圆心和等高。有一质量为m的小滑块，从点以水平向右的初速度出发，沿着轨道运动，小滑块可看作质点。小滑块与轨道和轨道的动摩擦因数分别为和，与其余轨道之间视作光滑。已知，，，，，，，。
 

（1）若，求小滑块第一次经过时对轨道的作用力；

（2）若小滑块第一次经过T时对轨道外侧的作用力大小为，求小滑块最终停止的位置距离点的距离；

（3）若小滑块以适当的初速度开始运动，最多经过T点一次，最终正好停在的中点，试求满足题意的的大小。

15．如图所示，竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切，小滑块A和B分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点。现将A无初速释放，A与B碰撞后结合为一个整体，并沿桌面滑动。已知圆弧轨道光滑，半径；A和B的质量均为，A和B整体与桌面之间的动摩擦因数。重力加速度取。求：

（1）与B碰撞前瞬间A对轨道的压力的大小；

（2）A与B碰撞过程中系统损失的机械能；

（3）A和B整体在桌面上滑动的距离。

答案解析部分

1．【答案】D

2．【答案】A

3．【答案】B,D

4．【答案】B,C

5．【答案】B,D

6．【答案】C,D

7．【答案】A,C

8．【答案】A,D

9．【答案】A,B

10．【答案】A,C

11．【答案】B,D

12．【答案】B,D

13．【答案】A,D

14．【答案】（1）解：根据机械能守恒定律

在时根据牛顿第二定律

解得

根据牛顿第三定律得作用力大小10N，方向向右

（2）解：由几何关系可得

根据牛顿第二定律

结合

解得

且不会再过T点   最终停在左边2.1m处

（3）解：若恰至T点且返回可得

表明从T或未及T高得地方返回均不会到达段

①若未经过T则有

且

可得：仅有时成立，得

②若仅经过T一次则有

且

可得仅有时成立

15．【答案】（1）解：小滑块A在圆弧轨道下滑过程，根据机械能守恒定律

解得碰撞前A的速度大小为

在最低点，根据牛顿第二定律

解得轨道对滑块A的支持力大小为

根据牛顿第三定律，滑块A对轨道的压力大小为

（2）解：A和B碰撞过程满足动量守恒，则有

解得碰撞后A和B整体的速度为

A与B碰撞过程中系统损失的机械能为

（3）解：根据动能定理

解得A和B整体在桌面上滑动的距离为