2020届高三全国名校联考12月月考物理功能关系试题及答案

2020 届高三全国名校联考 12 月月考物理功能关系试题及答案 1、（2020·山东省威海市文登区高三上学期期末）将一小球竖直向上抛出，取竖直向上为正方向，设小球 在抛出点的重力势能为零，小球所受空气阻力大小恒定。从抛出到落回抛出点的过程中，小球的加速度 a、 速度 v、机械能 E、动能 Ek 与其离开抛出点高度 h 之间的关系正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】AD 【解析】 A．小球所受空气阻力大小恒定，上升阶段是匀减速直线运动，取向上为正方向，根据牛顿第二定律有 a1 大小恒定，方向向下，小球所受空气阻力大小恒定，下降阶段是匀加速直线运动，取向上为正方向，根 据牛顿第二定律有 a2 大小恒定，方向向上，且有 故 A 正确； B．上升阶段是匀减速直线运动，取向上为正方向，有 1( )mg f ma− + = 2f mg ma− = 1 2a a>非一次线性函数，同理可知，下降过程的 图像也非一次线性函数，故 B 错误； C．上升过程机械能 E 与小球离抛出点高度 h 的关系为 下降过程机械能 E 与小球离抛出点高度 h 的关系为 由图像可知，故 C 错误； D．上升过程动能 Ek 与小球离抛出点高度 h 的关系为 下降过程动能 Ek 与小球离抛出点高度 h 的关系为 且落回出发点的动能小于抛出时的动能，故 D 正确。 故选 AD。 2、（2020·湖南省高三上学期第三次月考）如图所示，在粗糙的水平面上，质量相等的两 个物体 A、B 间用一轻质弹簧相连组成系统，且该系统在水平拉力 F 作用下以相同加速度保持间距不变一起 做匀加速直线运动，当它们的总动能为 2Ek 时撤去水平力 F，最后系统停止运动．不计空气阻力，认为最大 静摩擦力等于滑动摩擦力，从撤去拉力 F 到系统停止运动的过程中(　　) A. 外力对物体 A 所做总功的绝对值等于 2Ek B. 物体 A 克服摩擦阻力做的功等于 Ek 2 2 0 12v v a h− = v h− 0E E fh= − 1 ( )E E f H h= − − 0 ( )k kE E mg f h= − + ' ( )( )kE mg f H h= − −C. 系统克服摩擦阻力做的功可能等于系统的总动能 2Ek D. 系统克服摩擦阻力做的功一定等于系统机械能的减少量 【答案】D 【解析】 AB. 当它们的总动能为 时，物体 动能为 ，撤去水平力 ，最后系统停止运动，外力对物体 所 做总功的绝对值等于 ，无法确定物体 克服摩擦力做功是否为 ，故 A、B 错误； C. 系统克服摩擦力做的功等于系统的动能和弹簧的弹性势能，所以系统克服摩擦阻力做的功不可能等于系 统的总动能 ，故 C 错误； D. 系统的机械能等于系统的动能加上弹簧的弹性势能，当它们的总动能为 时撤去水平力 ，最后系统 停止运动，系统克服阻力做的功一定等于系统机械能的减小量，故 D 正确； 3、（2020·陕西省安康中高三上学期 12 月月考）如图所示，半径为 R 的光滑圆环固定在竖直面内，质量均 为 m 的两球用轻杆连接套在圆环上，开始时轻杆竖直并同时由静止释放两球，当 A 球运动到 B 开始的位置 时，轻杆刚好水平，重力加速度为 g，则从开始运动到轻杆水平的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 小球 A、B 的机械能均保持守恒 B. 小球 A、B 组成的系统机械能守恒 C. 杆对小球 A 做的功为 0 D. 杆对小球 B 做的功为 【答案】BD 【解析】 B.由于环是光滑的，因此对于 A、B 组成的系统，只有重力做功，系统的机械能守恒，故 B 正确； 2 kE A kE F A kE A kE 2 kE 2 kE F 2 2 mgRAC.当杆水平时，设 A、B 两球的速度均为 v，由题意可知， ， 则 ，因此从开始到杆水平时，B 球的机械能增加，则 A 球的机械能减少；根据动能定理，对 A 球研究有 ， 求得 ，故 A、C 错误； D 对 B 球研究，根据动能定理有： ，故 D 正确． 4、（2020·湖南省长沙市一中高三上学期第四次月考）如图所示,足够长 传送带以恒定速率沿顺时针方向 运转.现将一个物体轻轻放在传送带底端,物体第一阶段被加速到与传送带具有相同的速度,第二阶段匀速运 动到传送带顶端,则下列说法中正确的是( ) A. 第一阶段和第二阶段摩擦力对物体都做正功 B. 第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量 C. 第二阶段摩擦力对物体做的功等于第二阶段物体机械能的增加量 D. 两个阶段电动机对传送带做的功等于物体机械能的增加量 【答案】AC 【解析】 A. 对小滑块受力分析，受到重力、支持力和摩擦力，摩擦力一直沿斜面向上，故摩擦力一直做正功，故 A . 的 212 22mg R mv× = × 2v gR= 2 1 1 2mgh W mv+ = 1 2 2W mgR= − 2 2 1 2 2 2W mv mgR= =正确； B. 根据动能定理，第一阶段合力做的功等于动能的增加量，由于重力和摩擦力都做功，故第一阶段摩擦力 对物体做的功不等于第一阶段物体动能的增加，故 B 错误； C.第二阶段有重力和摩擦力对物体做功，机械能的增量等于重力以外力做的功，则此过程即等于摩擦力对物 体做的功，故 C 正确； D. 第一阶段摩擦力对物体所做 功一部分转化为物体的动能，另一部分转化为物体及传送带的内能；第二 阶段，摩擦力所做的功全部转为化物体的机械能；故两个阶段摩擦力对物体所做的功并不等于物体机械能 的减少量；故 D 错误； 故选 AC. 5、（2020·内蒙古通辽市科左后旗甘旗卡二中高三上学期 12 月月考）如图所示，质量分别为m 和 2m 的两 个小球 A 和 B，中间用轻质杆相连，在杆的中点 O 处有一固定转动轴，把杆置于水平位置后释放，在 B 球 顺时针摆动到最低位置的过程中（不计一切摩擦）（ ） A. B 球的重力势能减少，动能增加，B 球和地球组成的系统机械能守恒 B. A 球的重力势能增加，动能也增加，A 球和地球组成的系统机械能不守恒 C. A 球、B 球和地球组成的系统机械能守恒 D. A 球、B 球和地球组成的系统机械能不守恒 【答案】BC 【解析】 试题分析：由于 B 球的质量较大，所以 B 球要向下摆动，重力势能减少，动能增加，但 B 球和地球组成的 系统机械能不守恒，故 A 错误．A 球向上摆动，重力势能和动能都增加，它们的和即机械能要增加，所以 A 的球和地球组成的系统机械能不守恒，故 B 正确．A 球和 B 球组成的系统，只有重力做功，总机械能守恒， 故 C 正确，D 错误．故选 BC． 考点：机械能守恒定律 【名师点睛】本题的关键是明确 A、B 球机械能均不守恒，但 A 与 B 系统机械能守恒，根据机械能守恒定律 进行分析． 6、（2020·湖南省师大附中高三上学期第二次月考）如图所示，一条质量分布均匀的长度为 L 的铁链置于 光滑水平桌面上。用手按着一端，使另一端长 的一段下垂放开手后使铁链从静止开始下滑，当铁链完全 通过桌边的瞬间，铁链具有的速率为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 设铁链单位长度的质量为 m0，从放手到铁链完全通过桌边，以水平桌面为参考平面，根据机械能守恒定律 可以得出 所以 D 项正确，ABC 项错误。 0L 2 2 0 0 ( )g L L L + 0( )g L L− 0( + )g L L 2 2 0( )g L L L − 20 0 0 0 0 1 2 2 2 L Lm L g m Lv m gL−− = ( )2 2 0L L g v L − =故选 D。 7、（2020·湖南省师大附中高三上学期第二次月考）如图所示，A、B、C 三个一样的滑块从粗糙斜面上的 同一高度同时开始运动。A 由静止释放；B 的初速度方向沿斜面向下，大小为 v0；C 的初速度方向沿水平方 向，大小为 v0。斜面足够大，A、B、C 运动过程中不会相碰，下列说法正确的是（　　） A. A 和 C 将同时滑到斜面底端 B. 滑到斜面底端时，B 的动能最大 C. 滑到斜面底端时，C 的重力势能减少最多 D. 滑到斜面底端时，C 的机械能减少最多 【答案】BD 【解析】 A．AC 两个滑块所受的滑动摩擦力大小相等，A 所受滑动摩擦力沿斜面向上，C 沿斜面向上的力是滑动摩 擦力的分力，所以 C 的加速度大于 A 的加速度，C 比 A 先到达斜面底端，故 A 错误； B．重力做功相同，滑动摩擦力做功与路程有关，C 运动的路程最长，A、B 运动的路程相等，故摩擦力对 A、B 做功相同，C 克服摩擦力做功最大，而 B 有初速度，则滑到斜面底端时，由动能定理 可知 B 滑块的动能最大，故 B 正确； C．三个滑块下降的高度相同，重力势能减少相同，故 C 错误； D．滑动摩擦力做功与路程有关，C 运动的路程最长，C 克服摩擦力做功最大，机械能减少最多，故 D 正确。 故选 BD。 8、（2020·高三上学期 12 月月考）如图所示，轻质弹簧和一质量为M 的带孔小球套在一光 滑竖直固定杆上，弹簧一端固定在地面上，另一端与小球在 A 处相连（小球被锁定），此时弹簧处于原长。 小球通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与一个质量为 m 的物块相连，到达 C 处速度为零，此时弹簧压缩了 h。 弹簧一直在弹性限度内，轻绳一直伸直，重力加速度为 g，定滑轮与竖直杆间的距离为 h，则下列说法正确 的是（ ） G f k k0W W E E− = −A. 在小球下滑 过程中，小球的速度始终大于物块的速度 B. 从 小球和弹簧组成的系统机械能一直减小 C. 小球下滑到 C 处时，弹簧的弹性势能为 D. 从 小球和物块的重力势能和弹簧的弹性势能之和先增后减 【答案】ABC 【解析】 A. 将小球 A 的速度分解为沿绳子方向的分速度与垂直于绳子方向的分速度，如图。 可得： vm=vcosθ 可知 v＞vm．即小球的速度始终大于物块的速度，故 A 正确； B. 从 A→C 的过程中，对于弹簧、小球和物块组成的系统，只有重力和弹簧的弹力做功，所以系统的机械 能守恒，物块机械能一直增加，故小球和弹簧组成的系统机械能一直减小，故 B 正确； C. 小球到达 C 时，小球和物块重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加，所以弹簧的弹性势能： 的 A C→ ( )2m M m gh+ − A C→ ( 2 1)P GE E Mgh mg h= = − −故 C 正确。 D. 从 A→C 的过程中，小球和物块的重力势能、动能和弹簧的弹性势能之和保持不变，由于二者的总动能 先增大后减小，所以小球和物块的重力势能和弹簧的弹性势能之和先减小后增大。故 D 错误； 9、（2020·江苏省苏州市五校高三上学期 12 月联考）如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为 m、套在光滑竖直固定杆 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，重力加速度为 g，则(　　) A. 由 A 到 C 的过程中，圆环的加速度先减小后增大 B. 由 A 到 C 的过程中，圆环的动能与重力势能之和先增大后减少 C. 由 A 到 B 的过程中，圆环动能的增加量小于重力势能的减少量 D. 在 C 处时，弹簧的弹性势能为 mgh 【答案】ACD 【解析】 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，所以圆环先做加速运动，再做 减速运动，经过 B 处的速度最大，所以经过 B 处的加速度为零，所以加速度先减小，后增大，故 A 正确．圆 环的动能、重力势能和弹性势能之和守恒，因由 A 到 C 的过程中，弹性势能逐渐变大，则圆环的动能与重 力势能之和逐渐减少，选项 B 错误；由 A 到 B 的过程中，因圆环的动能、重力势能和弹性势能之和守恒， 则弹性势能和动能增加量之和等于重力势能的减小量，则圆环动能的增加量小于重力势能的减少量，选项 C 正确；研究圆环从 A 处由静止开始下滑到 C 过程，由动能定理得：mgh -W 弹=0-0=0，则 W 弹=mgh，故 D 正确；故选 ACD. 10、2020·辽宁省辽河油田二中高三上学期 12 月摸底考试）.如图甲所示，一物体悬挂在细绳下端，由静止 开始沿竖直方向运动，运动过程中物体的机械能 E 与物体通过路程 x 的关系图象如图乙所示，其中 0～x1 过程的图象为曲线，x1～x2 过程的图象为直线(忽略空气阻力)．则下列说法正确的是(　 　) A. 0～x1 过程中物体所受拉力一定大于重力 B. 0～x1 过程中物体的动能一定增加 C x1～x2 过程中物体可能做变加速直线运动 D. x1～x2 过程中物体可能做匀速直线运动 【答案】D 【解析】 AB．运动中只受重力和拉力，由于除重力之外的其它力做功，等于物体的机械能的变化，即 F△x=△E，得： 所以 E-x 图象的斜率的绝对值等于物体所受拉力的大小，由图可知在 0～x1 内斜率的绝对值逐渐减小，故在 0～x1 内物体所受的拉力逐渐减小；0～x1 内机械能增加，绳子拉力做正功，物体向上运动，x1～x2 内机械能 减小，绳子拉力做负功，物体向下运动，在 x1 位置处速度为零，初始时刻速度为零，故 t=0 时刻拉力大于 重力，但物体后半程是减速运动，故拉力可能小于重力，速度也就可能是减小的，则动能也可能减小；故 A 错误，B 错误； CD．x1～x2 内机械能减小，绳子拉力做负功，物体向下运动， 由于物体在 x1～x2 内 E-x 图象的斜率的绝对 值不变，故物体所受的拉力保持不变，故物体可能是匀速下降，也可能是匀加速下降，不可能是变加速运 动，故 C 错误，D 正确； 故选 D。 . EF x ∆= ∆