人教版高中物理高二上册第4章习题集及答案

人教版高中物理高二上册第4章习题集及答案第1页共1页人教版高中物理高二上册第4章习题集及答案一、单项选择题（共10小题，每题2分）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，前2秒内位移为8m。则该恒力F的大小是多少？A.4NB.6NC.8ND.10N参考答案：C2.一个物体从高处自由下落，不计空气阻力，经过2秒时速度大小是多少？（取g=10m/s²）A.10m/sB.20m/sC.30m/sD.40m/s参考答案：B3.关于功，下列说法正确的是：A.物体受到的力越大，做的功越多B.物体移动的距离越长，做的功越多C.力对物体做正功时，物体的动能一定增加D.力对物体做负功时，物体的机械能一定减少参考答案：C4.一个质量为m的物体，从高度为h的平台上水平抛出，不计空气阻力，落地时速度大小为多少？A.√(2gh)B.√(gh)C.√(2mg)D.√(mg)参考答案：A5.关于功率，下列说法正确的是：A.功率越大，做的功越多B.功率越大，做功越快C.功率是描述物体做功快慢的物理量D.功率是描述物体做功多少的物理量参考答案：C6.一个物体在水平面上做匀速圆周运动，下列说法正确的是：A.物体所受合外力为零B.物体所受合外力大小不变，方向变化C.物体所受合外力大小变化，方向不变D.物体所受合外力大小和方向都不变参考答案：B7.关于机械能守恒，下列说法正确的是：A.只有重力或弹力做功时，物体的机械能才守恒B.物体的机械能守恒时，一定不做功C.物体的机械能守恒时，可能做功D.物体的机械能守恒时，动能一定不变参考答案：C8.一个物体从静止开始沿光滑斜面下滑，下滑过程中，下列说法正确的是：A.物体的动能增加，势能减少B.物体的动能减少，势能增加C.物体的动能和势能都增加D.物体的动能和势能都减少参考答案：A9.关于离心现象，下列说法正确的是：A.物体做圆周运动时，速度越大，越容易发生离心现象B.物体做圆周运动时，半径越大，越容易发生离心现象C.离心现象是物体所受合外力突然消失时发生的D.离心现象是物体所受合外力不足以提供向心力时发生的参考答案：D10.一个质量为m的物体，从高度为h的平台上以速度v₀水平抛出，不计空气阻力，落地时速度方向与水平方向的夹角θ是多少？A.arctan(v₀/√(2gh))B.arctan(√(2gh)/v₀)C.arctan(gh/v₀²)D.arctan(v₀²/gh)参考答案：A二、填空题（共10小题，每题2分）1.在国际单位制中，力的单位是______。参考答案：牛顿2.物体做匀速圆周运动时，其加速度的方向始终指向______。参考答案：圆心3.万有引力定律的公式为F=______，其中G是引力常量。参考答案：Gm₁m₂/r²4.一个物体从高处自由下落，不计空气阻力，其速度随时间变化的规律是v=______。参考答案：gt5.牛顿第二定律的数学表达式为F=ma，其中F是______，m是______，a是______。参考答案：合外力质量加速度6.物体在水平面上做匀速直线运动，其受到的摩擦力大小等于______。参考答案：动摩擦因数乘以物体的正压力7.重力势能的表达式为E_p=______，其中m是______，g是______，h是______。参考答案：mgh质量重力加速度高度8.一个物体在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，其运动轨迹是______。参考答案：抛物线9.弹簧的劲度系数k表示______，其单位是______。参考答案：弹簧的伸长或压缩量与所受力的关系牛顿/米10.一个物体从静止开始做匀加速直线运动，其位移随时间变化的规律是s=______。参考答案：½at²三、判断题（共10小题，每题2分）1.在恒力作用下，物体一定做匀加速直线运动。参考答案：×2.物体运动的速度变化量越大，它的加速度就越大。参考答案：×3.如果物体所受合外力不为零，它的速度大小一定会改变。参考答案：×4.在光滑水平面上做匀速圆周运动的物体，其加速度为零。参考答案：×5.向心力是维持物体做圆周运动的必要条件，它是一种特殊的力。参考答案：×6.在完全失重状态下，物体不再受到任何力的作用。参考答案：×7.物体所受合外力越大，它的运动状态改变得越快。参考答案：√8.做平抛运动的物体，在任意相等时间内速度的变化量都是相同的。参考答案：√9.质点做曲线运动的条件是质点所受合外力的方向与速度方向不共线。参考答案：√10.在光滑水平面上，一个静止的物体受到一个水平恒力的作用，它将做匀加速直线运动。参考答案：√四、简答题（共8小题，每题2分）1.简述牛顿第二定律的内容及其表达式。参考答案：牛顿第二定律的内容是：物体的加速度a与它所受的合外力F成正比，与它的质量m成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。表达式为F=ma。2.说明什么是惯性系和非惯性系。参考答案：惯性系是指不受外力或所受外力之和为零的参考系，在这样的参考系中，物体保持静止或匀速直线运动的状态。非惯性系是指所受外力之和不为零的参考系，在这样的参考系中，物体可能会出现加速度。3.列举三个生活中应用惯性现象的实例。参考答案：生活中的惯性现象实例包括：汽车突然刹车时，乘客会向前倾；跳远时，需要先助跑；锤子敲击钉子时，锤子会继续向下运动。4.解释什么是向心力，并说明其方向。参考答案：向心力是指使物体做圆周运动的力，其方向始终指向圆心。向心力的表达式为F=mv²/r，其中m是物体的质量，v是物体的速度，r是圆的半径。5.简述万有引力定律的内容及其表达式。参考答案：万有引力定律的内容是：宇宙中任何两个物体之间都存在相互吸引力，这个力的大小与两个物体的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。表达式为F=G(m₁m₂)/r²，其中G是万有引力常数，m₁和m₂是两个物体的质量，r是它们之间的距离。6.分析为什么地球上的物体随地球自转时需要向心力。参考答案：地球上的物体随地球自转时需要向心力，这是因为地球自转使得物体做圆周运动，而圆周运动需要向心力来维持。向心力由地球的引力提供。7.列举一个说明开普勒第三定律的应用实例。参考答案：开普勒第三定律的应用实例包括：利用开普勒第三定律计算行星的轨道周期；利用开普勒第三定律预测彗星的回归时间。8.说明为什么第一宇宙速度是发射人造地球卫星所需的最小速度。参考答案：第一宇宙速度是发射人造地球卫星所需的最小速度，这是因为第一宇宙速度使得物体能够绕地球做圆周运动，而不至于落回地面。第一宇宙速度的大小为7.9km/s。五、应用题（共8小题，每题3分）1.一物体从静止开始做匀加速直线运动，加速度为2m/s²。求物体在第3秒末的速度和第3秒内的位移。参考答案：速度6m/s，位移8m/s²2.一颗子弹以600m/s的速度水平射出，射出点离地面高度为20m。不计空气阻力，求子弹落地时水平位移和速度大小。（g取10m/s²）参考答案：水平位移60m，速度大小632m/s3.一质量为50kg的人站在电梯中，电梯以1m/s²的加速度竖直向上运动。求电梯中的人对地板的压力。（g取10m/s²）参考答案：600N4.一物体从倾角为30°的斜面顶端由静止滑下，物体与斜面间的动摩擦因数为0.2。求物体下滑的加速度。（g取10m/s²）参考答案：2.6m/s²5.一轻弹簧原长为10cm，劲度系数为500N/m。现将其拉长到15cm，求弹簧的弹性势能。参考答案：1.25J6.一平行板电容器两板间距为2mm，板间电压为200V。求板间电场强度。（ε₀取8.85×10⁻¹²F/m）参考答案：10000V/m7.一点电荷Q=+5×10⁻⁶C，放在距离A点1m处，A点电场强度大小为200N/C。求A点电势。（k取9×10⁹N•m²/C²）参考答案：100V8.一电路由一个电阻R=10Ω和一个电容C=100μF串联接在电压为10sin(1000t)V的交流电源上。求电路中的电流瞬时表达式。参考答案：i=1sin(1000t+45°)A标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：C解析：根据匀变速直线运动位移公式x=1/2at²，可得加速度a=x/t²=8/(2²)=2m/s²。再根据牛顿第二定律F=ma，可得恒力F=2kg×2m/s²=4N。选项A、B、D计算错误。2.参考答案：B解析：根据自由落体运动速度公式v=gt，可得经过2秒时速度大小v=10m/s²×2s=20m/s。选项A、C、D计算错误。3.参考答案：C解析：力对物体做正功时，根据动能定理W=ΔEk，若只有重力或弹力做功，则机械能守恒，动能增加；若有其他力做正功，则动能增加，但机械能不一定增加。选项A错误，力大不一定做功多；选项B错误，距离长不一定做功多；选项D错误，力做负功时，若只有重力或弹力做功，则机械能守恒，动能减少。4.参考答案：A解析：物体落地时速度大小v为水平速度和竖直速度的合成，v=√(v₀²+(gt)²)=√(0+(√(2gh))²)=√(2gh)。选项B、C、D计算错误。5.参考答案：C解析：功率是描述物体做功快慢的物理量，P=W/t。选项A错误，功率大不一定做功多；选项B错误，功率大做功不一定快；选项D错误，功率是描述做功快慢，不是做功多少。6.参考答案：B解析：物体做匀速圆周运动时，速度大小不变，方向变化，根据牛顿第二定律，物体所受合外力提供向心力，大小不变，方向始终指向圆心，时刻变化。选项A错误，合外力不为零；选项C、D错误，合外力大小和方向都不变。7.参考答案：C解析：物体的机械能守恒时，动能和势能可以相互转化，但总机械能保持不变，此时可能做功，如重力做功。选项A错误，除重力和弹力外，其他力做功也会导致机械能不守恒；选项B错误，机械能守恒时可以不做功；选项D错误，机械能守恒时动能和势能可以相互转化。8.参考答案：A解析：物体沿光滑斜面下滑时，重力沿斜面向下分解，支持力与重力垂直，不做功，只有沿斜面向下的重力分力做正功，根据动能定理，动能增加，重力势能减少。选项B、C、D错误。9.参考答案：D解析：物体做圆周运动时，需要向心力维持，若合外力不足以提供向心力，物体将远离圆心，发生离心现象。选项A、B错误，速度大或半径大不一定容易发生离心现象；选项C错误，离心现象是合外力不足以提供向心力时发生的，不是突然消失。10.参考答案：A解析：物体落地时速度方向与水平方向的夹角θ的正切值为tanθ=vy/vx，其中vy=gt=√(2gh)，vx=v₀，所以tanθ=√(2gh)/v₀，θ=arctan(√(2gh)/v₀)。选项B、C、D计算错误。二、填空题1.参考答案：牛顿解析：力的单位在国际单位制中是牛顿，简称牛，符号为N。这是力学中的基本单位，用于衡量物体所受的力的大小。2.参考答案：圆心解析：匀速圆周运动中，物体的速度大小不变，但方向不断变化，因此存在向心加速度。向心加速度的方向始终指向圆心，这是维持物体做圆周运动的必要条件。3.参考答案：Gm₁m₂/r²解析：万有引力定律描述了两个物体之间的引力大小，公式为F=Gm₁m₂/r²，其中G是引力常量，m₁和m₂是两个物体的质量，r是两个物体之间的距离。4.参考答案：gt解析：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，其速度随时间变化的规律是v=gt，其中g是重力加速度，t是时间。5.参考答案：合外力质量加速度解析：牛顿第二定律的数学表达式为F=ma，其中F是物体所受的合外力，m是物体的质量，a是物体的加速度。这个定律描述了力、质量和加速度之间的关系。6.参考答案：动摩擦因数乘以物体的正压力解析：物体在水平面上做匀速直线运动时，其受到的摩擦力大小等于动摩擦因数乘以物体的正压力。这是因为在匀速运动状态下，物体所受的合外力为零，摩擦力与外力平衡。7.参考答案：mgh质量重力加速度高度解析：重力势能的表达式为E_p=mgh，其中m是物体的质量，g是重力加速度，h是物体的高度。重力势能是物体由于所处位置而具有的能量。8.参考答案：抛物线解析：一个物体在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，其运动轨迹是抛物线。这是因为在水平方向上速度不变，竖直方向上速度不断增加，合运动轨迹为抛物线。9.参考答案：弹簧的伸长或压缩量与所受力的关系牛顿/米解析：弹簧的劲度系数k表示弹簧的伸长或压缩量与所受力的关系，其单位是牛顿/米，简称牛/米。劲度系数越大，弹簧越硬。10.参考答案：½at²解析：一个物体从静止开始做匀加速直线运动，其位移随时间变化的规律是s=½at²，其中a是加速度，t是时间。这是匀加速直线运动的基本公式之一。三、判断题1.参考答案：×解析：恒力作用下，如果力的方向与物体速度方向相同或相反，物体将做匀加速直线运动或匀减速直线运动；但如果力的方向与速度方向不在同一直线上，物体将做匀变速曲线运动。因此，恒力作用下物体不一定做匀加速直线运动。2.参考答案：×解析：加速度是描述速度变化快慢的物理量，其定义为速度变化量与时间的比值。速度变化量越大，加速度不一定越大，还需要考虑时间因素。例如，在相同时间内，速度变化量越大，加速度才越大。3.参考答案：×解析：物体所受合外力不为零时，根据牛顿第二定律，物体将产生加速度，导致速度方向改变。但如果合外力方向与速度方向始终垂直，如匀速圆周运动，速度大小不变，但速度方向时刻改变。因此，合外力不为零时，速度大小不一定会改变。4.参考答案：×解析：做匀速圆周运动的物体，其速度大小不变，但速度方向时刻改变，因此存在加速度。这个加速度指向圆心，称为向心加速度。因此，做匀速圆周运动的物体，其加速度不为零。5.参考答案：×解析：向心力是维持物体做圆周运动的必要条件，但向心力不是一种特殊的力，它可以是重力、弹力、摩擦力等力的合力。例如，在水平面上做匀速圆周运动的物体，向心力由静摩擦力提供。6.参考答案：×解析：完全失重状态下，物体仍然受到力的作用，只是由于物体与支撑物一起自由下落，物体对支撑物的压力为零。例如，在电梯自由下落时，人体处于完全失重状态，但仍然受到重力的作用。7.参考答案：√解析：根据牛顿第二定律，物体所受合外力越大，产生的加速度越大。加速度是描述运动状态改变快慢的物理量，因此合外力越大，运动状态改变得越快。8.参考答案：√解析：平抛运动的加速度是重力加速度，方向竖直向下，大小恒定。根据匀变速直线运动的规律，速度的变化量与时间成正比，因此在任意相等时间内速度的变化量都是相同的。9.参考答案：√解析：质点做曲线运动的条件是质点所受合外力的方向与速度方向不共线。如果合外力方向与速度方向共线，质点将做直线运动；如果不共线，质点将做曲线运动。10.参考答案：√解析：在光滑水平面上，物体不受摩擦力的影响。水平恒力作用下的物体，根据牛顿第二定律，将产生水平方向的加速度，导致物体做匀加速直线运动。四、简答题1.参考答案：牛顿第二定律的内容是：物体的加速度a与它所受的合外力F成正比，与它的质量m成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。表达式为F=ma。解析：牛顿第二定律是经典力学中的基本定律，它定量描述了力、质量和加速度之间的关系。F代表物体所受的合外力，m代表物体的质量，a代表物体的加速度。这个定律告诉我们，要使物体产生加速度，必须有力的作用；力越大，加速度越大；质量越大，加速度越小。牛顿第二定律是解决力学问题的基础，广泛应用于各种物理现象的分析中。2.参考答案：惯性系是指不受外力或所受外力之和为零的参考系，在这样的参考系中，物体保持静止或匀速直线运动的状态。非惯性系是指所受外力之和不为零的参考系，在这样的参考系中，物体可能会出现加速度。解析：惯性系和非惯性系是描述物体运动状态的两种参考系。在惯性系中，牛顿第一定律成立，即物体在没有外力作用时保持静止或匀速直线运动。而在非惯性系中，牛顿第一定律不成立，即使没有外力作用，物体也可能出现加速度。例如，在加速行驶的汽车中，即使没有外力作用，乘客也会感到向后的惯性力。3.参考答案：生活中的惯性现象实例包括：汽车突然刹车时，乘客会向前倾；跳远时，需要先助跑；锤子敲击钉子时，锤子会继续向下运动。解析：惯性是物体保持其原有运动状态的性质。当汽车突然刹车时，乘客由于惯性会向前倾；跳远时，运动员需要先助跑，利用惯性来增加跳跃的距离；锤子敲击钉子时，锤子由于惯性会继续向下运动，从而增加敲击的力量。4.参考答案：向心力是指使物体做圆周运动的力，其方向始终指向圆心。向心力的表达式为F=mv²/r，其中m是物体的质量，v是物体的速度，r是圆的半径。解析：向心力是维持物体做圆周运动的关键力，它使物体不断改变运动方向，从而保持在圆周轨道上。向心力的方向始终指向圆心，这是由物体的运动状态决定的。例如，地球绕太阳公转的向心力是由太阳对地球的引力提供的。5.参考答案：万有引力定律的内容是：宇宙中任何两个物体之间都存在相互吸引力，这个力的大小与两个物体的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。表达式为F=G(m₁m₂)/r²，其中G是万有引力常数，m₁和m₂是两个物体的质量，r是它们之间的距离。解析：万有引力定律是描述物体之间相互作用的定律，它由牛顿提出。这个定律告诉我们，任何两个物体之间都存在相互吸引力，这个力的大小与物体的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。万有引力定律是解释天体运动的基础，例如，地球绕太阳公转就是由于太阳对地球的引力作用。6.参考答案：地球上的物体随地球自转时需要向心力，这是因为地球自转使得物体做圆周运动，而圆周运动需要向心力来维持。向心力由地球的引力提供。解析：地球自转使得地球上的物体随地球一起做圆周运动，因此需要向心力来维持这种运动。向心力的大小与物体的质量、地球自转的角速度和物体距离地轴的距离有关。地球的引力提供了这种向心力，使得物体能够保持在圆周轨道上。7.参考答案：开普勒第三定律的应用实例包括：利用开普勒第三定律计算行星的轨道周期；利用开普勒第三定律预测彗星的回归时间。解析：开普勒第三定律描述了行星绕太阳公转的轨道周期与轨道半径之间的关系，即行星的轨道周期的平方与其轨道半径的立方成正比。这个定律可以用来计算行星的轨道周期，预测彗星的回归时间等。8.参考答案：第一宇宙速度是发射人造地球卫星所需的最小速度，这是因为第一宇宙速度使得物体能够绕地球做圆周运动，而不至于落回地面。第一宇宙速度的大小为7.9km/s。解析：第一宇宙速度是物体绕地球做圆周运动所需的最小速度，当物体的速度达到第一宇宙速度时，它就能够绕地球做圆周运动，而不至于落回地面。第一宇宙速度的大小为7.9km/s，这是由地球的引力决定的。五、应用题1.参考答案：速度6m/s，位移8m/s²解析：第3秒