高一物理必修第一册课后习题解答

高一物理必修第一册课后习题解答一、单选题（总共10题，每题2分，共20分）1.在光滑水平面上运动的物体，如果它所受的合外力突然变为零，那么该物体将（）A.立即停止运动B.继续做匀速直线运动C.做变加速直线运动D.做曲线运动解析：根据牛顿第一定律，物体在不受外力或所受合外力为零时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。选项A错误，物体不会立即停止；选项B正确，物体保持原有运动状态；选项C错误，变加速运动需要合外力不为零；选项D错误，曲线运动需要合外力与速度方向不共线。正确答案为B。2.一物体从高处自由下落，不计空气阻力，经过2秒和4秒时，它的速度之比和位移之比分别是（）A.1:2，1:4B.2:1，4:1C.1:1，2:1D.4:1，2:1解析：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，速度公式v=gt，位移公式s=½gt²。经过2秒和4秒时，速度之比为v₂/v₁=g×4/g×2=2:1；位移之比为s₂/s₁=½g×4²/½g×2²=16/4=4:1。正确答案为B。3.如图所示，一个质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，斜面对物体的静摩擦力大小为f，则物体受到的静摩擦力f与重力mg的关系是（）A.f=mgB.f=mg•sinθC.f=mg•cosθD.f≤mg•sinθ解析：物体静止在斜面上时，受到重力mg沿斜面向下的分力为mg•sinθ，静摩擦力f提供平衡力，f=mg•sinθ。但静摩擦力有最大值fmax=mg•cosθ，实际静摩擦力f≤fmax，因此f≤mg•sinθ。正确答案为D。4.一辆汽车以72km/h的速度在平直公路上行驶，司机发现前方50m处有障碍物，立即刹车，汽车做匀减速直线运动，加速度大小为5m/s²，则汽车能否在障碍物前停下？（）A.能，需4秒停下B.能，需6秒停下C.不能，需7秒停下D.不能，需8秒停下解析：72km/h=20m/s，刹车过程位移x=½(v₀²-v²)/a=½(20²-0)/5=80m，大于50m，因此不能停下。刹车时间t=(v-v₀)/a=(0-20)/(-5)=4s。正确答案为D。5.在光滑水平面上，用F=10N的力推一个质量为2kg的物体，物体从静止开始运动，2秒内通过的路程为8m，则物体受到的摩擦力大小为（）A.0NB.2NC.4ND.无法确定解析：物体做匀加速直线运动，位移s=½at²，a=2s/8²=2s/64=1/32m/s²。根据牛顿第二定律F-f=ma，f=F-ma=10-2×1/32=9.75N，接近10N，但题目条件为光滑水平面，应无摩擦力。正确答案为A。6.如图所示，一个质量为m的小球用长为L的细线悬挂，小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ，则小球受到的向心力大小为（）A.mgB.mg•tanθC.mg•sinθD.mg•cosθ解析：小球受重力和拉力，拉力的水平分量提供向心力，F向=mgtanθ。正确答案为B。7.一物体从离地高度为h处自由下落，不计空气阻力，当它的速度达到落地速度的一半时，它下落的高度为（）A.h/2B.h/4C.h/8D.h/16解析：落地速度v=√(2gh)，速度一半时v₁=√(gh)，对应高度h₁=(v₁²)/(2g)=gh/2。正确答案为A。8.如图所示，一个质量为m的物体在粗糙水平面上向右运动，受到一个水平向左的拉力F，物体受到的摩擦力方向为（）A.向右B.向左C.向上D.无摩擦力解析：物体向右运动，受到向左拉力F，若摩擦力f>0，则f与运动方向相反，即向左。正确答案为B。9.一物体从静止开始做匀加速直线运动，第3秒内的位移为6m，则它的加速度大小为（）A.1m/s²B.2m/s²C.3m/s²D.4m/s²解析：第3秒内位移Δx=6m，Δx=at²-½at²=½at²，a=2Δx/t²=2×6/1²=12m/s²。正确答案为D。10.如图所示，一个质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，则物体沿斜面向下匀速运动时受到的摩擦力大小为（）A.mg•sinθB.mg•cosθC.μmg•sinθD.μmg•cosθ解析：匀速运动时，沿斜面向下的重力分力与摩擦力平衡，f=mg•sinθ，但摩擦力fmax=μmg•cosθ，实际f≤fmax，但题目条件为匀速，f=mg•sinθ。正确答案为A。二、填空题（总共10题，每题2分，共20分）1.一物体从离地高度为20m处自由下落，不计空气阻力，它落地时的速度大小为________m/s，下落所需时间为________s。（g取10m/s²）参考答案：20m/s；2s解析：落地速度v=√(2gh)=√(2×10×20)=20m/s；时间t=√(2h/g)=√(2×20/10)=2s。2.如图所示，一个质量为2kg的物体静止在倾角为30°的斜面上，斜面对物体的支持力大小为________N，沿斜面向下的分力大小为________N。（g取10m/s²）参考答案：17.32N；10N解析：支持力N=mg•cos30°=2×10×√3/2=17.32N；沿斜面向下分力F₁=mg•sin30°=2×10×1/2=10N。3.一辆汽车以72km/h的速度在平直公路上行驶，司机发现前方50m处有障碍物，立即刹车，汽车做匀减速直线运动，加速度大小为5m/s²，则汽车刹车距离为________m，刹车时间为________s。参考答案：80m；4s解析：刹车距离x=½(v₀²-v²)/a=½(20²-0)/5=80m；刹车时间t=(v-v₀)/a=(0-20)/(-5)=4s。4.在光滑水平面上，用F=10N的力推一个质量为2kg的物体，物体从静止开始运动，2秒内通过的路程为8m，则物体的加速度大小为________m/s²，物体受到的摩擦力大小为________N。参考答案：2m/s²；0N解析：位移s=½at²，a=2s/t²=2×8/2²=2m/s²；光滑水平面无摩擦力。5.一个质量为m的物体在水平面上做匀速圆周运动，半径为R，周期为T，则物体受到的向心力大小为________，向心加速度大小为________。参考答案：4π²mR/T²；4π²R/T²解析：向心力F向=m(4π²R/T²)；向心加速度a向=4π²R/T²。6.如图所示，一个质量为2kg的物体用长为1m的细线悬挂，小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为30°，则小球的速度大小为________m/s，细线拉力大小为________N。（g取10m/s²）参考答案：5m/s；20N解析：水平方向F向=mgtan30°=2×10×1/√3=11.55N；v=√(F向R/g)=√(11.55×1/10)=1.1m/s。此处计算有误，重新计算：v=√(F向R/g)=√(11.55×1/10)=1.1m/s。7.一物体从离地高度为h处自由下落，不计空气阻力，当它的速度达到落地速度的时，它下落的高度为________。参考答案：h/4解析：速度一半时v₁=√(gh/2)，对应高度h₁=(v₁²)/(2g)=gh/4。8.一个质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，则物体沿斜面向下匀速运动时受到的摩擦力大小为________，沿斜面向下的重力分力大小为________。参考答案：mg•sinθ；mg•sinθ解析：匀速运动时f=mg•sinθ；沿斜面向下分力F₁=mg•sinθ。9.一辆汽车以72km/h的速度在平直公路上行驶，司机发现前方50m处有障碍物，立即刹车，汽车做匀减速直线运动，加速度大小为5m/s²，则汽车刹车距离为________m，刹车时间为________s。参考答案：80m；4s解析：刹车距离x=½(v₀²-v²)/a=½(20²-0)/5=80m；刹车时间t=(v-v₀)/a=(0-20)/(-5)=4s。10.如图所示，一个质量为2kg的物体用长为1m的细线悬挂，小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为30°，则小球的速度大小为________m/s，细线拉力大小为________N。（g取10m/s²）参考答案：5m/s；20N解析：水平方向F向=mgtan30°=2×10×1/√3=11.55N；v=√(F向R/g)=√(11.55×1/10)=1.1m/s。三、判断题（总共10题，每题2分，共20分）1.物体运动的速度越大，它受到的合外力就越大。（×）解析：速度大小与合外力大小无直接关系，合外力决定加速度，速度是加速度的积分。2.静摩擦力的大小总是等于重力的大小。（×）解析：静摩擦力大小与重力分力平衡，不一定等于重力。3.物体做匀速圆周运动时，它的加速度为零。（×）解析：匀速圆周运动加速度不为零，是向心加速度。4.自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。（√）解析：自由落体运动满足匀加速直线运动条件。5.物体受到的合外力为零时，它的速度一定为零。（×）解析：合外力为零时速度不变，但不一定为零。6.物体做曲线运动时，它的加速度一定不为零。（√）解析：曲线运动速度方向变化，加速度不为零。7.物体从静止开始做匀加速直线运动，第3秒内的位移为6m，则它的加速度大小为12m/s²。（×）解析：第3秒内位移Δx=at²-½at²=½at²，a=2Δx/t²=2×6/1²=12m/s²。8.物体在水平面上做匀速圆周运动时，它受到的摩擦力提供向心力。（√）解析：水平面提供静摩擦力作为向心力。9.物体从高处自由下落，不计空气阻力，经过2秒和4秒时，它的位移之比为1:4。（√）解析：位移s=½gt²，s₂/s₁=4²/2²=4:1。10.物体沿斜面向下匀速运动时，它受到的摩擦力大小等于沿斜面向下的重力分力大小。（√）解析：匀速运动时摩擦力与重力分力平衡。四、简答题（总共4题，每题4分，共16分）1.简述牛顿第一定律的内容及其物理意义。答：牛顿第一定律的内容是：一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。物理意义是揭示了惯性是物体固有的属性，以及力是改变物体运动状态的原因。2.解释什么是向心力，并举例说明向心力在生活中的应用。答：向心力是使物体做圆周运动的力，方向指向圆心。例如，地球绕太阳公转的向心力是太阳对地球的引力；汽车转弯时，向心力是地面提供的静摩擦力。3.为什么自由落体运动是匀加速直线运动？答：自由落体运动满足两个条件：①初速度为零；②只受重力作用，加速度恒定。根据匀加速直线运动定义，自由落体是匀加速直线运动。4.解释什么是静摩擦力，并说明静摩擦力的最大值与哪些因素有关。答：静摩擦力是物体相对静止时，阻碍相对运动的力。静摩擦力的最大值与正压力大小和动摩擦因数有关，fmax=μN。五、应用题（总共4题，每题6分，共24分）1.一物体从离地高度为30m处自由下落，不计空气阻力，求它落地时的速度大小和下落所需时间。（g取10m/s²）解：落地速度v=√(2gh)=√(2×10×30)=24.5m/s；时间t=√(2h/g)=√(2×30/10)=3s。2.如图所示，一个质量为2kg的物体放在倾角为30°的斜面上，斜面对物体的支持力大小为多少？沿斜面向下的重力分力大小为多少？（g取10m/s²）解：支持力N=mg•cos30°=2×10×√3/2=17.32N；沿斜面向下分力F₁=mg•sin30°=2×10×1/2=10N。3.一辆汽车以72km/h的速度在平直公路上行驶，司机发现前方50m处有障碍物，立即刹车，汽车做匀减速直线运动，加速度大小为5m/s²，求汽车能否在障碍物前停下？如果可以，刹车距离和刹车时间分别为多少？解：72km/h=20m/s；刹车距离x=½(v₀²-v²)/a=½(20²-0)/5=80m>50m，不能停下；刹车时间t=(v-v₀)/a=(0-20)/(-5)=4s。4.一个质量为2kg的物体用长为1m的细线悬挂，小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为30°，求小球的速度大小和细线拉力大小。（g取10m/s²）解：水平方向F向=mgtan30°=2×10×1/√3=11.55N；v=√(F向R/g)=√(11.55×1/10)=1.1m/s；细线拉力T=mg/cos30°=2×10/√3/2=11.55N。【标准答案及解析】一、单选题1.B2.B3.D4.D5.A6.B7.A8.B9.D10.A解析见各题。二、填空题1.20m/s；2s2.17.32N；10N3.80m；4s4.2m/s²；0N2.4π²mR/T²；4π²R/T²6.5m/s；20N7.h/48.mg•sinθ；mg•sinθ3.80m；4s10.5m/s；20N解析见各题。三、判断题1.×2.×3.×4.√5.×6.√7.×8.√9