高中物理解析法应用竞赛卷

高中物理解析法应用竞赛卷考试时间：120分钟 总分：100分 年级/班级：高一年级物理班

高中物理解析法应用竞赛卷

一、选择题

1.在光滑水平面上，一个质量为2kg的物体受到一个水平恒力F的作用，从静止开始运动，经过4秒物体的速度达到8m/s。则该恒力F的大小为多少？

A.4N

B.6N

C.8N

D.10N

2.一物体从高处自由落下，不计空气阻力，经过2秒和4秒时，物体的速度分别是多少？

A.20m/s，40m/s

B.20m/s，60m/s

C.40m/s，80m/s

D.40m/s，120m/s

3.一个质量为50kg的人站在电梯中，电梯以2m/s²的加速度上升，则人受到的支持力是多少？

A.500N

B.600N

C.700N

D.800N

4.一个物体在水平面上做匀速直线运动，受到的摩擦力为10N，若水平面的动摩擦因数为0.2，则该物体的质量是多少？

A.5kg

B.10kg

C.15kg

D.20kg

5.一个质量为1kg的小球从高度为10m处自由落下，不计空气阻力，落地时的速度是多少？

A.10m/s

B.14m/s

C.20m/s

D.24m/s

6.一个物体在水平面上受到一个与水平方向成30°角的拉力，拉力大小为20N，物体质量为5kg，动摩擦因数为0.1，则物体的加速度是多少？

A.2m/s²

B.3m/s²

C.4m/s²

D.5m/s²

7.一个质量为2kg的物体从高度为5m处自由落下，不计空气阻力，落地时的动能是多少？

A.50J

B.100J

C.150J

D.200J

8.一个物体在水平面上做匀速圆周运动，半径为2m，周期为4s，则物体的向心加速度是多少？

A.2m/s²

B.4m/s²

C.6m/s²

D.8m/s²

9.一个质量为1kg的物体从高度为20m处自由落下，不计空气阻力，落地时的机械能是多少？

A.20J

B.40J

C.60J

D.80J

10.一个物体在水平面上受到一个与水平方向成45°角的推力，推力大小为30N，物体质量为10kg，动摩擦因数为0.3，则物体的加速度是多少？

A.1m/s²

B.2m/s²

C.3m/s²

D.4m/s²

二、填空题

1.一个质量为3kg的物体在水平面上受到一个水平恒力F的作用，从静止开始运动，经过6秒物体的位移为36m，则该恒力F的大小为多少？

2.一物体从高处自由落下，不计空气阻力，经过3秒和5秒时，物体的位移分别是多少？

3.一个质量为60kg的人站在电梯中，电梯以3m/s²的加速度下降，则人受到的支持力是多少？

4.一个物体在水平面上做匀速直线运动，受到的摩擦力为15N，若水平面的动摩擦因数为0.25，则该物体的质量是多少？

5.一个质量为2kg的小球从高度为15m处自由落下，不计空气阻力，落地时的速度是多少？

6.一个物体在水平面上受到一个与水平方向成60°角的拉力，拉力大小为25N，物体质量为8kg，动摩擦因数为0.2，则物体的加速度是多少？

7.一个质量为1.5kg的物体从高度为10m处自由落下，不计空气阻力，落地时的动能是多少？

8.一个物体在水平面上做匀速圆周运动，半径为3m，周期为6s，则物体的向心加速度是多少？

9.一个质量为2.5kg的物体从高度为25m处自由落下，不计空气阻力，落地时的机械能是多少？

10.一个物体在水平面上受到一个与水平方向成30°角的推力，推力大小为35N，物体质量为12kg，动摩擦因数为0.35，则物体的加速度是多少？

三、多选题

1.一个物体在水平面上受到一个水平恒力F的作用，从静止开始运动，经过4秒物体的速度达到12m/s，则下列说法正确的有哪些？

A.恒力F的大小为3N

B.恒力F的大小为6N

C.物体的加速度为3m/s²

D.物体的加速度为6m/s²

2.一物体从高处自由落下，不计空气阻力，经过2秒和4秒时，下列说法正确的有哪些？

A.2秒时的速度是40m/s

B.4秒时的速度是80m/s

C.2秒时的位移是20m

D.4秒时的位移是80m

3.一个质量为70kg的人站在电梯中，电梯以4m/s²的加速度上升，则下列说法正确的有哪些？

A.人受到的支持力为840N

B.人受到的支持力为760N

C.人受到的重力为686N

D.人受到的净力为280N

4.一个物体在水平面上做匀速直线运动，受到的摩擦力为20N，若水平面的动摩擦因数为0.3，则下列说法正确的有哪些？

A.物体的质量为6.67kg

B.物体的质量为10kg

C.物体的质量为15kg

D.物体的质量为20kg

5.一个质量为3kg的小球从高度为20m处自由落下，不计空气阻力，下列说法正确的有哪些？

A.落地时的速度为20m/s

B.落地时的速度为40m/s

C.落地时的动能為180J

D.落地时的动能為600J

四、判断题

1.物体做匀速圆周运动时，其加速度为零。

2.作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。

3.物体在水平面上受到摩擦力，说明物体一定在运动。

4.自由落体运动的加速度是恒定的，方向竖直向下。

5.物体在水平面上做匀速直线运动时，受到的合外力为零。

6.牛顿第二定律的公式F=ma中，F是物体所受合外力，m是质量，a是加速度。

7.物体从静止开始做匀加速直线运动，速度与时间成正比。

8.物体在光滑水平面上受到一个水平恒力作用，其加速度与恒力成正比。

9.动能定理表明，物体动能的变化量等于它所受合外力做的功。

10.机械能守恒定律适用于任何封闭系统。

五、问答题

1.解释什么是惯性，并举例说明惯性的应用。

2.描述牛顿第二定律的内容，并说明其重要性。

3.分析一个物体从高处自由落下，不计空气阻力时，其速度和位移随时间的变化规律。

试卷答案

一、选择题答案及解析

1.C

解析：根据匀加速直线运动的速度时间公式v=at，可以求出加速度a=v/t=8m/s/4s=2m/s²。再根据牛顿第二定律F=ma，可以求出恒力F=2kg×2m/s²=4N。因此，正确答案是C。

2.A

解析：根据自由落体运动的速度时间公式v=gt，可以求出2秒时的速度v=10m/s×2=20m/s，4秒时的速度v=10m/s×4=40m/s。因此，正确答案是A。

3.B

解析：电梯上升时，人受到的合力是支持力与重力的合力，根据牛顿第二定律F=ma，支持力N=mg+ma=50kg×10m/s²+50kg×2m/s²=600N。因此，正确答案是B。

4.B

解析：根据摩擦力公式f=μN，其中N是支持力，在水平面上N=mg，所以f=μmg。再根据牛顿第二定律F=ma，摩擦力f=ma，所以μmg=ma，解得m=f/μg=10N/0.2×10m/s²=10kg。因此，正确答案是B。

5.C

解析：根据自由落体运动的速度位移公式v²=2gh，可以求出落地时的速度v=√(2×10m/s²×10m)=√200≈14m/s。因此，正确答案是C。

6.A

解析：拉力的水平分力是Fcos30°，摩擦力f=μN，其中N是支持力，N=mg-Fsin30°。根据牛顿第二定律Fcos30°-μ(mg-Fsin30°)=ma，解得a=(Fcos30°-μmg+μFsin30°)/m=(20N×√3/2-0.1×5kg×10m/s²+0.1×20N×1/2)/5kg≈2m/s²。因此，正确答案是A。

7.B

解析：根据自由落体运动的动能公式Ek=1/2mv²，可以求出落地时的动能Ek=1/2×2kg×(10m/s)²=100J。因此，正确答案是B。

8.B

解析：匀速圆周运动的向心加速度公式是a=v²/r，其中v是线速度，v=2πr/T=2π×2m/6s≈2.09m/s。代入公式得a=(2.09m/s)²/2m≈2m/s²。因此，正确答案是B。

9.B

解析：自由落体运动中，机械能守恒，落地时的机械能等于初始的重力势能，即E=mgH=1kg×10m/s²×20m=200J。因此，正确答案是B。

10.B

解析：推力的水平分力是Fcos45°，摩擦力f=μN，其中N是支持力，N=mg+Fsin45°。根据牛顿第二定律Fcos45°-μ(mg+Fsin45°)=ma，解得a=(Fcos45°-μmg-μFsin45°)/m=(30N×√2/2-0.3×10kg×10m/s²-0.3×30N×√2/2)/10kg≈2m/s²。因此，正确答案是B。

二、填空题答案及解析

1.6N

解析：根据匀加速直线运动的位移时间公式s=1/2at²，可以求出加速度a=2s/t²=2×36m/(6s)²=2m/s²。再根据牛顿第二定律F=ma，可以求出恒力F=3kg×2m/s²=6N。

2.44.1m，80m

解析：自由落体运动的位移时间公式s=1/2gt²，3秒时的位移s=1/2×10m/s²×(3s)²=44.1m，5秒时的位移s=1/2×10m/s²×(5s)²=125m。

3.490N

解析：电梯下降时，人受到的合力是支持力与重力的合力，根据牛顿第二定律F=ma，支持力N=mg-ma=60kg×10m/s²-60kg×3m/s²=490N。

4.60kg

解析：根据摩擦力公式f=μN，其中N是支持力，在水平面上N=mg，所以f=μmg。再根据牛顿第二定律F=ma，摩擦力f=ma，所以μmg=ma，解得m=f/μg=15N/0.25×10m/s²=60kg。

5.17.32m/s

解析：根据自由落体运动的速度位移公式v²=2gh，可以求出落地时的速度v=√(2×10m/s²×15m)=√300≈17.32m/s。

6.1.56m/s²

解析：拉力的水平分力是Fcos60°，摩擦力f=μN，其中N是支持力，N=mg-Fsin60°。根据牛顿第二定律Fcos60°-μ(mg-Fsin60°)=ma，解得a=(Fcos60°-μmg+μFsin60°)/m=(25N×1/2-0.2×8kg×10m/s²+0.2×25N×√3/2)/8kg≈1.56m/s²。

7.112.5J

解析：根据自由落体运动的动能公式Ek=1/2mv²，可以求出落地时的动能Ek=1/2×1.5kg×(10m/s)²=75J。根据能量守恒，落地时的动能等于初始的重力势能，即Ek=mgh=1.5kg×10m/s²×10m=150J。因此，落地时的动能是112.5J。

8.1.67m/s²

解析：匀速圆周运动的向心加速度公式是a=v²/r，其中v是线速度，v=2πr/T=2π×3m/6s≈3.14m/s。代入公式得a=(3.14m/s)²/3m≈1.67m/s²。

9.625J

解析：自由落体运动中，机械能守恒，落地时的机械能等于初始的重力势能，即E=mgH=2.5kg×10m/s²×25m=625J。

10.2.94m/s²

解析：推力的水平分力是Fcos30°，摩擦力f=μN，其中N是支持力，N=mg+Fsin30°。根据牛顿第二定律Fcos30°-μ(mg+Fsin30°)=ma，解得a=(Fcos30°-μmg-μFsin30°)/m=(35N×√3/2-0.35×12kg×10m/s²-0.35×35N×1/2)/12kg≈2.94m/s²。

三、多选题答案及解析

1.B,C

解析：根据匀加速直线运动的速度时间公式v=at，可以求出加速度a=v/t=12m/s/4s=3m/s²。再根据牛顿第二定律F=ma，可以求出恒力F=2kg×3m/s²=6N。因此，正确的选项是B和C。

2.A,B,C,D

解析：根据自由落体运动的速度时间公式v=gt，可以求出2秒时的速度v=10m/s×2=20m/s，4秒时的速度v=10m/s×4=40m/s。根据自由落体运动的位移时间公式s=1/2gt²，2秒时的位移s=1/2×10m/s²×(2s)²=20m，4秒时的位移s=1/2×10m/s²×(4s)²=80m。因此，正确的选项是A、B、C和D。

3.A,C

解析：电梯上升时，人受到的合力是支持力与重力的合力，根据牛顿第二定律F=ma，支持力N=mg+ma=70kg×10m/s²+70kg×4m/s²=840N。人受到的重力为G=mg=70kg×10m/s²=700N。因此，正确的选项是A和C。

4.A,B

解析：根据摩擦力公式f=μN，其中N是支持力，在水平面上N=mg，所以f=μmg。再根据牛顿第二定律F=ma，摩擦力f=ma，所以μmg=ma，解得m=f/μg=20N/0.3×10m/s²≈6.67kg。因此，正确的选项是A和B。

5.A,C

解析：根据自由落体运动的速度位移公式v²=2gh，可以求出落地时的速度v=√(2×10m/s²×20m)=√400=20m/s。根据自由落体运动的动能公式Ek=1/2mv²，可以求出落地时的动能Ek=1/2×3kg×(20m/s)²=600J。因此，正确的选项是A和C。

四、判断题答案及解析

1.错误

解析：匀速圆周运动时，物体的速度大小不变，但方向时刻改变，因此存在向心加速度，不为零。

2.正确

解析：根据牛顿第三定律，作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，作用在两个不同的物体上。

3.错误

解析：物体在水平面上受到摩擦力，可能是由于物体有相对运动趋势或正在运动，但不一定是正在运动。

4.正确

解析：自由落体运动是只受重力作用的匀加速直线运动，其加速度是重力加速度g，方向竖直向下，是恒定的。

5.正确

解析：物体在水平