高中物理必修二典型习题大全含解析

高中物理必修二典型习题大全含解析物理学习的核心在于理解概念、掌握规律，并能熟练运用于解决实际问题。高中物理必修二的内容，从曲线运动的奇妙轨迹，到万有引力的宇宙图景，再到机械能守恒的永恒旋律，构成了经典物理学的重要基石。本文精心筛选了一批典型习题，力求覆盖各章节重点难点，并附上详尽解析，希望能为同学们的学习提供有益的参考与助力。第一章曲线运动曲线运动是物体运动轨迹为曲线的运动形式，其速度方向时刻改变，因此必然存在加速度，合外力不为零。理解曲线运动的条件、运动的合成与分解，特别是平抛运动和匀速圆周运动的规律，是本章的核心。1.1曲线运动的条件与运动的合成与分解例题1：关于曲线运动，下列说法正确的是（）A.物体做曲线运动时，速度大小一定变化B.物体做曲线运动时，加速度一定变化C.物体做曲线运动时，所受合外力一定不为零D.物体做曲线运动时，加速度方向一定与速度方向垂直解析：本题考查曲线运动的基本概念。A选项，曲线运动速度方向一定变化，但速度大小不一定变化，例如匀速圆周运动，速度大小不变，故A错误。B选项，曲线运动加速度不一定变化，例如平抛运动，只受重力，加速度恒定为g，故B错误。C选项，物体做曲线运动，速度方向时刻改变，即运动状态改变，根据牛顿第一定律，合外力一定不为零，故C正确。D选项，加速度方向与速度方向垂直是匀速圆周运动的特点，并非所有曲线运动都如此，例如平抛运动，加速度方向竖直向下，初速度方向水平，开始时加速度与速度垂直，但后续速度方向改变，加速度方向与速度方向不再垂直，故D错误。答案：C例题2：小船在静水中的划行速度为v，今小船要渡过一河流，渡河时小船船头垂直河岸划行。若船行至河中间时，水流速度突然增大，则（）A.小船渡河时间不变B.小船渡河时间缩短C.小船渡河时间变长D.小船到达对岸地点不变解析：本题考查运动的独立性原理。小船渡河的运动可以分解为沿河岸方向和垂直河岸方向的两个分运动。题目中，小船船头垂直河岸划行，其垂直河岸方向的分速度为船在静水中的速度v（假设水流方向沿河岸）。渡河时间取决于垂直河岸方向的位移（即河宽d）和垂直河岸方向的分速度。根据运动的独立性，水流速度（沿河岸方向）的变化不影响垂直河岸方向的分运动。因此，无论水流速度如何变化，只要船头始终垂直河岸，垂直河岸方向的分速度不变，渡河时间t=d/v就不变。水流速度增大，会使小船沿河岸方向的分速度增大，导致小船到达对岸的地点沿水流方向偏移更远，即到达对岸地点发生变化。答案：A1.2平抛运动例题3：从某一高度处，将一小球以水平初速度抛出，不计空气阻力。小球在空中运动的过程中，下列说法正确的是（）A.速度大小不变B.加速度大小和方向均不变C.水平方向的位移与时间成正比D.竖直方向的速度与时间成正比解析：本题考查平抛运动的规律。平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。A选项，平抛运动的水平分速度不变，竖直分速度不断增大（v_y=gt），根据速度的合成，合速度大小v=√(v₀²+(gt)²)随时间增大，故A错误。B选项，平抛运动只受重力，加速度为重力加速度g，方向竖直向下，大小和方向均不变，故B正确。C选项，水平方向为匀速直线运动，位移x=v₀t，故水平方向的位移与时间成正比，C正确。D选项，竖直方向为自由落体运动，速度v_y=gt，故竖直方向的速度与时间成正比，D正确。答案：BCD例题4：一架飞机在距地面某一高度的水平面上匀速飞行，从飞机上每隔相等时间释放一个物体（不计空气阻力）。则这些物体在落地前，在空中的排列情况是（）A.在一条竖直线上，且相邻物体间的距离相等B.在一条竖直线上，且相邻物体间的距离不等C.在一条抛物线上，且相邻物体间的距离相等D.在一条抛物线上，且相邻物体间的距离不等解析：本题考查平抛运动的轨迹与相对运动。飞机匀速飞行，从飞机上释放的物体具有与飞机相同的水平初速度。不计空气阻力，每个物体都做平抛运动。由于所有物体的水平初速度相同，且水平方向都做匀速直线运动，所以在落地前，每个物体在水平方向的位移都相同，因此它们在空中的位置必定在同一条竖直线上。竖直方向上，物体做自由落体运动，下落高度h=(1/2)gt²。设释放第一个物体后，经过时间t释放第二个物体。当第二个物体运动时间为t'时，第一个物体运动时间为t'+t。两物体竖直方向的距离Δh=(1/2)g(t'+t)²-(1/2)gt'²=(1/2)g(2t't+t²)=gtt'+(1/2)gt²。可见，Δh随t'的增大而增大，即相邻物体间的距离不等。答案：B1.3匀速圆周运动例题5：关于做匀速圆周运动的物体，下列说法正确的是（）A.线速度不变B.角速度不变C.向心加速度不变D.周期不变解析：本题考查匀速圆周运动的基本物理量。匀速圆周运动的“匀速”指的是线速度的大小不变，即速率不变，但线速度的方向沿圆周切线方向，时刻在改变，因此线速度是变化的，A错误。角速度是描述物体绕圆心转动快慢的物理量，对于匀速圆周运动，角速度大小和方向都不变（中学阶段不考虑方向，视为标量），B正确。向心加速度的方向始终指向圆心，时刻在改变，因此向心加速度是变化的，C错误。周期是物体运动一周所用的时间，对于匀速圆周运动，周期不变，D正确。答案：BD例题6：如图所示，一个小球在竖直平面内做匀速圆周运动，不计空气阻力。关于小球在运动过程中，下列说法正确的是（）（*此处假设有一个示意图，显示小球在竖直圆环内侧或外侧做匀速圆周运动，例如在轻杆或轻绳连接下*）A.向心力处处相同B.速度处处相同C.机械能守恒D.重力做功的功率不断变化解析：本题综合考查匀速圆周运动的性质及机械能、功率等概念。由于题目未明确是轻杆还是轻绳，以及小球具体位置，但选项具有普遍性。A选项，向心力是矢量，方向指向圆心，小球在圆周上不同位置，圆心方向不同，故向心力方向不同，A错误。B选项，速度是矢量，匀速圆周运动速度大小不变，方向时刻改变，B错误。C选项，小球做匀速圆周运动，动能不变，但重力势能随高度变化（竖直平面内），因此机械能（动能+势能）会变化，C错误。D选项，重力做功的功率P=mgv_y，其中v_y是物体速度在竖直方向的分量。由于小球速度方向时刻变化，v_y也随之变化，因此重力做功的功率不断变化，D正确。答案：D第二章万有引力与航天万有引力定律揭示了自然界中任何两个物体间的相互吸引力，是天体运动的基本规律。本章重点在于理解万有引力定律的内涵，掌握万有引力提供向心力的分析方法，并能解释天体运动的一些现象。2.1万有引力定律及其应用例题7：两个质量均为m的质点相距为r，它们之间的万有引力大小为F。若将它们的质量都变为原来的2倍，距离变为原来的一半，则它们之间的万有引力大小变为（）A.FB.4FC.8FD.16F解析：本题考查万有引力定律的公式应用。根据万有引力定律F=G(m₁m₂)/r²。初始情况：F=G(m·m)/r²=Gm²/r²。变化后：m₁'=2m，m₂'=2m，r'=r/2。则F'=G(2m·2m)/(r/2)²=G(4m²)/(r²/4)=16Gm²/r²=16F。答案：D例题8：地球表面的重力加速度为g，地球半径为R。则距离地面高度为h处的重力加速度大小为（）A.g(R/(R+h))²B.g(R+h)/RC.gR/(R+h)D.g(R+h)²/R²解析：本题考查万有引力与重力的关系。在地球表面，不考虑地球自转，物体所受重力近似等于地球对物体的万有引力，即mg=G(Mm)/R²，可得GM=gR²(黄金代换式)。在距离地面高度为h处，物体所受重力加速度为g'，则mg'=G(Mm)/(R+h)²。将GM=gR²代入上式，得mg'=gR²m/(R+h)²，消去m，解得g'=gR²/(R+h)²=g(R/(R+h))²。答案：A2.2天体运动例题9：人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，若轨道半径增大，则（）A.线速度增大B.角速度增大C.周期增大D.向心加速度增大解析：本题考查万有引力提供向心力的基本公式应用。人造卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力：G(Mm)/r²=mv²/r=mω²r=m(4π²/T²)r=ma_n。由此可推导出：线速度v=√(GM/r)，r增大，v减小，A错误。角速度ω=√(GM/r³)，r增大，ω减小，B错误。周期T=2π√(r³/GM)，r增大，T增大，C正确。向心加速度a_n=GM/r²，r增大，a_n减小，D错误。答案：C例题10：关于同步卫星，下列说法正确的是（）A.同步卫星的线速度大于第一宇宙速度B.同步卫星可以定点在地球上空的任意位置C.同步卫星的周期与地球自转周期相同D.同步卫星的向心加速度与地面上物体的重力加速度大小相等解析：本题考查同步卫星的特点。A选项，第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度，也是最小发射速度。同步卫星轨道半径大于地球半径，其线速度小于第一宇宙速度，A错误。B选项，同步卫星要与地球自转同步，其轨道平面必须与赤道平面重合，只能定点在赤道上空，B错误。C选项，同步卫星的周期与地球自转周期相同，均为一天，C正确。D选项，同步卫星的向心加速度a=GM/r²，地面上物体的重力加速度g=GM/R²，由于同步卫星轨道半径r>R（地球半径），故a<g，D错误。答案：C第三章机械能守恒定律机械能守恒定律是力学中的重要规律，它指出在只有重力或弹力做功的系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。本章的核心是理解功和功率的概念，掌握动能定理，并能熟练应用机械能守恒定律解决问题。3.1功和功率例题11：质量为m的物体，在大小为F的恒力作用下，沿粗糙水平地面运动了一段位移s。已知物体与地面间的动摩擦因数为μ，则在此过程中，恒力F对物体做的功为（）A.FsB.μmgsC.(F-μmg)sD.0解析：本题考查功的定义。功的定义式为W=Fscosθ，其中θ是力F与位移s方向的夹角。题目中明确是“恒力F对物体做的功”，不涉及其他力。只要知道F的大小、s的大小以及它们之间的夹角即可。题目中未明确说明力F的方向，但通常在这种“沿粗糙水平地面运动”的描述中，若未特别指出力的方向与位移有夹角，则默认为力F的方向与位移s方向相同，即θ=0°，cosθ=1。因此，恒力F做的功W=Fs。动摩擦因数和摩擦力会影响物体的运动状态（加速度），但不直接影响恒力F做的功。答案：A例题12：质量为m的汽车，在平直公路上以速度v匀速行驶，汽车发动机的输出功率为P。若汽车行驶过程中所受阻力不变，则汽车所受的阻力大小为（）A.PvB.P/vC.mv²/PD.P/(mv)解析：本题考查功率公式的应用。汽车匀速行驶时，牵引力F与阻力f大小相等，方向相反，即F=f。发动机的输出功率P=Fv，其中v为汽车行驶速度。因此，f=F=P/v。答案：B3.2动能定理例题13：质量为m的物体，从静止开始，在水平拉力F的作用下沿粗糙水平面运动，经过位移s后速度达到v。已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，则在此过程中，拉力F对物体做的功为（）A.(1/2)mv²B.μmgsC.(1/2)mv²+μmgsD.(1/2)mv²-μmgs解析：本题考查动能定理的应用。动能定理内容：合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。物体受到的力有：拉力F（做正功）、摩擦力f=μmg（做负功）、重力和支持力（不做功）。合外力做的功W_合=W_F-fs=Fs-μmgs。动能变化ΔE_k=(1/2)mv²-0=(1/2)mv²。根据动能定理：Fs-μmgs=(1/2)mv²。因此，拉力F做的功W_F=Fs=(1/2)mv²+μmgs。答案：C3.3机械能守恒定律例题14：下列运动过程中，物体机械能守恒的是（）A.物体沿粗糙斜面匀速下滑B.物体做平抛运动（不计空气阻力）C.物体在竖直平面内做匀速圆周运动D.物体从高处以初速度v₀竖直下抛，且受到空气阻力解析：本题考查机械能守恒的条件。机械能守恒的条件是：只有重力或弹力（弹簧的弹力）做功，或者说，除重力、弹力外其他力不做功或做功代数和为零。A选项，物体匀速下滑（动能不变），重力势能减小，机械能减小。原因是摩擦力做负功，A错误。B选项，平抛运动只受重力，只有重力做功，机械能守恒，B正确。C选项，匀速圆周运动，动能不变，但在竖直平面内，重力势能变化，机械能变化，C错误。D选项，受到空气阻力，空气阻力做负功，机械能不守恒，D错误。答案：B例题15：一个小球从高处由静止开始自由下落，不计空气阻力。小球下落到某一位置时，其动能恰好等于