山东省鲁教版高中物理必修第二册第8章课后练习题及答案

山东省鲁教版高中物理必修第二册第8章课后练习题及答案第1页共1页山东省鲁教版高中物理必修第二册第8章课后练习题及答案一、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，5秒内物体移动了25米。则该恒力F的大小是多少？A.4NB.5NC.10ND.20N参考答案：C2.一个质量为60kg的人站在电梯中，当电梯以2m/s²的加速度竖直向上运动时，人受到的支持力是多少？A.588NB.628NC.708ND.768N参考答案：B3.将一个物体以初速度v₀从地面竖直向上抛出，不计空气阻力，物体上升到最高点时，它的速度和加速度分别是多少？A.0，0B.v₀，0C.0，-gD.v₀，-g参考答案：C4.一个质量为m的物体，在水平恒力F的作用下，在粗糙水平面上移动了距离s，若动摩擦因数为μ，则恒力F对物体做的功是多少？A.FsB.μmgC.FμsD.(F-μmg)s参考答案：C5.一个半径为R的圆盘，绕通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，盘上距离轴心r处的点的线速度大小是多少？A.ωrB.ωRC.ω²rD.ω²R参考答案：A6.一个质量为m的物体，从高度h处自由下落，不计空气阻力，它落地时的动能是多少？A.mghB.1/2mghC.2mghD.0参考答案：A7.在光滑水平面上，两个质量分别为m₁和m₂的小球发生弹性正碰，碰撞前m₁的速度为v₀，m₂静止，碰撞后m₁的速度为v₁，m₂的速度为v₂，则下列关系正确的是？A.m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂B.1/2m₁v₀²=1/2m₁v₁²+1/2m₂v₂²C.m₁v₀²=m₁v₁²+m₂v₂²D.以上都不对参考答案：A8.一个质量为m的物体，从倾角为θ的斜面顶端由静止开始下滑，斜面的动摩擦因数为μ，物体下滑的高度为h，则物体滑到底端时的动能是多少？A.mgh(1-μ)B.mgh(1-μsinθ)C.mgh(1-μcosθ)D.mgh参考答案：B9.一个质量为m的物体，在水平恒力F的作用下，在粗糙水平面上从静止开始运动，动摩擦因数为μ，物体移动了距离s后速度达到v，则恒力F做的功是多少？A.1/2mv²B.μmgsC.Fs-μmgsD.Fs参考答案：C10.一个半径为R的圆盘，绕通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，盘上距离轴心r处的点的向心加速度大小是多少？A.ω²rB.ω²RC.ω²(r-R)D.ω²(r+R)参考答案：A二、填空题（共10小题，每题2分）1.在光滑水平面上，一质量为2kg的物体受到一个水平恒力F的作用，从静止开始运动，5秒内物体移动了25米，则该恒力F的大小为______N。参考答案：502.物体做平抛运动时，其速度方向与水平方向成30°角时，其水平位移与竖直位移之比为______。参考答案：3√3:13.一根轻质弹簧的原长为10cm，劲度系数为500N/m，将其竖直悬挂，下端挂一个质量为2kg的物体，弹簧的长度变为______cm。（取g=10m/s²）参考答案：154.在一个半径为R的匀强磁场中，一个质量为m、电荷量为+q的粒子以速度v做匀速圆周运动，其轨道半径为______。参考答案：mv/qB5.一列简谐波沿x轴传播，波速为v，某时刻波形如图所示（图未给出），若P点的坐标为（2，0），则P点完成一次全振动需要的时间为______s。参考答案：v/4π6.某电路中，一个标有“6V3W”的灯泡与一个定值电阻串联接在12V的电源上，灯泡正常发光，则该定值电阻的阻值为______Ω。参考答案：67.两个电阻R₁=10Ω和R₂=20Ω并联接在一个电压为6V的电源上，电路中的总电流为______A。参考答案：0.68.一个电容器C=200μF，两端电压从0V均匀增加到6V时，电容器储存的电荷量为______C。参考答案：1.2×10⁻³9.在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量从最大值变为零的过程中，电感线圈中的电流方向______（填“不变”或“改变”）。参考答案：改变10.一物体从高处自由下落，不计空气阻力，经过2秒时，其速度大小为______m/s。（取g=10m/s²）参考答案：20三、判断题（共10小题，每题2分）1.牛顿第一定律揭示了力是改变物体运动状态的原因。参考答案：√2.在恒力作用下，物体一定做匀变速直线运动。参考答案：×3.物体在水平面上做匀速圆周运动时，受到的合外力提供向心力。参考答案：√4.火车转弯时，若内外轨等高，则车轮对内外轨的压力始终垂直于轨道。参考答案：×5.机械能守恒定律适用于任何只有重力或系统内弹力做功的封闭系统。参考答案：√6.滑动摩擦力的大小一定与正压力成正比。参考答案：×7.在光滑水平面上做匀速圆周运动的物体，其动能保持不变。参考答案：√8.两个物体若相对静止，则它们一定同时做匀速直线运动。参考答案：×9.重力势能的变化量与零势能面的选取有关。参考答案：×10.水平抛射运动的物体，其速度方向改变的快慢始终不变。参考答案：√四、简答题（共8小题，每题2分）1.简述匀速圆周运动的特点。参考答案：匀速圆周运动是物体沿着圆周以恒定的速率运动。其特点是速度大小不变，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。2.说明向心力的来源及其作用效果。参考答案：向心力是使物体做圆周运动的力，其来源可以是重力、弹力、摩擦力或它们的合力。向心力的作用效果是改变物体的速度方向，使物体保持在圆周轨道上运动，但不改变速度大小。3.列举三个生活中常见的离心现象实例。参考答案：生活中常见的离心现象实例有：洗衣机脱水时，衣物和水由于离心力被甩到桶壁；汽车快速转弯时，乘客会感到被甩向外侧；旋转木马上的乘客在转速过高时会从座位上被甩出去。4.分析万有引力定律的适用条件。参考答案：万有引力定律的适用条件是：①适用于质点或可视为质点的物体；②适用于宏观低速物体，不适用于高速微观粒子；③两个物体间的距离r要远远大于物体本身的尺寸。5.解释为什么地球上的物体都受到重力作用。参考答案：地球上的物体都受到重力作用是因为地球具有质量，根据万有引力定律，地球对物体产生引力，这个引力就是重力。地球的质量非常大，因此产生的引力也很大，使得物体受到重力作用。6.比较匀速直线运动和匀速圆周运动的速度变化情况。参考答案：匀速直线运动的速度大小和方向都不变，速度是恒矢量；匀速圆周运动的速度大小不变，但方向时刻改变，速度是变化的矢量。因此，匀速直线运动的速度不变，而匀速圆周运动的速度变化。7.简述开普勒三大定律的主要内容。参考答案：开普勒三大定律的主要内容是：①第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上；②第二定律（面积定律）：行星和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，即行星运动的速度在近日点最大，在远日点最小；③第三定律（周期定律）：行星公转周期的平方与其轨道半长轴的立方成正比，即T²∝a³。8.说明为什么人造地球卫星不会掉回地面。参考答案：人造地球卫星不会掉回地面是因为它具有足够的水平速度，使得它围绕地球做匀速圆周运动。卫星受到的地球引力提供向心力，使其保持在轨道上运动。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3秒末的速度和位移。参考答案：速度为6m/s，位移为9m2.一颗子弹以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，求子弹落地时水平射程和落地时的速度大小。参考答案：水平射程为100m，落地时速度大小为800m/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。参考答案：压力为510N4.一物体从倾角为30°的斜面顶端由静止滑下，斜面长10m，物体与斜面间的动摩擦因数为0.2。求物体滑到斜面底端时的速度大小。参考答案：速度大小为8.49m/s5.一质量为2kg的小球以10m/s的速度水平抛出，不计空气阻力，求小球在2秒末的速度方向与水平方向的夹角。参考答案：夹角为63.4°6.一轻弹簧原长为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：弹性势能为12.5J7.一物体从高处自由落下，落地时速度为20m/s。求物体下落的高度和下落的时间。参考答案：高度为20m，时间约2.04s8.一质量为3kg的物体在水平面上受到一个水平向右的恒力作用，物体从静止开始运动，2秒内移动了8m。求物体受到的恒力大小和摩擦力大小。参考答案：恒力大小为8N，摩擦力大小为2N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=2x/t²=2×25/5²=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：当电梯以2m/s²的加速度竖直向上运动时，人受到的合力F=ma=60kg×(2m/s²+9.8m/s²)=60kg×11.8m/s²=708N。其中重力为588N，支持力为708N。选项A、C、D计算错误。3.参考答案：C解析：物体上升到最高点时，速度为0，但加速度不为0，因为重力始终存在，加速度大小为g，方向竖直向下。选项A、B、D描述错误。4.参考答案：C解析：恒力F对物体做的功W=Fs，其中s为恒力F作用下的位移。选项A是恒力做功的一般公式；选项B是重力做功；选项D是考虑摩擦力做功后的净功，但题目只问恒力做功。5.参考答案：A解析：线速度v与角速度ω的关系为v=ωr，其中r为质点到转轴的距离。选项B是圆心处的线速度；选项C、D是错误公式。6.参考答案：A解析：根据机械能守恒定律，物体落地时的动能等于它开始时的重力势能，即Ek=mgh。选项B是物体落地时动能的一半；选项C、D计算错误。7.参考答案：A解析：弹性正碰遵守动量守恒和机械能守恒。动量守恒方程为m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂。选项B是机械能守恒方程；选项C是动量平方守恒，不成立；选项D错误。8.参考答案：B解析：物体下滑过程中受到重力、支持力和摩擦力。重力沿斜面分力为mgsinθ，摩擦力为μmgcosθ。根据动能定理，动能增加量等于合力做功，即mgh(1-μsinθ)。选项A、C、D计算错误。9.参考答案：C解析：根据动能定理，动能增加量等于合力做功。合力为F-μmg，位移为s，所以恒力做功为Fs-μmgs。选项A是物体达到的动能；选项B是摩擦力做功；选项D是恒力做功的一般公式。10.参考答案：A解析：向心加速度a=ω²r，其中r为质点到转轴的距离。选项B是圆心处的向心加速度；选项C、D是错误公式。二、填空题1.参考答案：50解析：根据匀变速直线运动位移公式x=1/2at²，可得加速度a=2x/t²=2×25/5²=2m/s²。再根据牛顿第二定律F=ma，可得恒力F=2kg×2m/s²=50N。2.参考答案：3√3:1解析：平抛运动水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动。设初速度为v₀，水平位移为x，竖直位移为y，则有x=v₀t，y=1/2gt²。当速度方向与水平方向成30°角时，tan30°=y/x=1/2gt₀/v₀，解得v₀=√3/3gt₀。所以x/v=(v₀t)/(1/2gt₀²)=2v₀/gt₀=2√3/3，即水平位移与竖直位移之比为3√3:1。3.参考答案：15解析：弹簧伸长量x=mg/k=2kg×10m/s²/500N/m=0.04m=4cm。所以弹簧的长度为原长+伸长量=10cm+4cm=14cm。4.参考答案：mv/qB解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即qvB=mv²/r，解得轨道半径r=mv/qB。5.参考答案：v/4π解析：由题意可知波长λ=4cm，波速v。波传播一个波长需要的时间为T=λ/v=4cm/v。P点完成一次全振动需要的时间等于波传播一个波长的时间，即T=4cm/v=0.04m/v=v/4πs。6.参考答案：6解析：灯泡正常发光时，其两端电压U₁=6V，功率P₁=3W，根据P=U²/R可得灯泡电阻R₁=U₁²/P₁=6²/3=12Ω。电路中总电压U=12V，灯泡分得电压U₁=6V，定值电阻分得电压U₂=U-U₁=12V-6V=6V。由于灯泡和定值电阻串联，电流相等，根据欧姆定律I=U/R可得定值电阻阻值R₂=U₂/I=U₂/U₁/R₁=6V/6V/12Ω=6Ω。7.参考答案：0.6解析：两个电阻并联，总电阻R=1/(1/R₁+1/R₂)=1/(1/10Ω+1/20Ω)=6.67Ω。电路中的总电流I=U/R=6V/6.67Ω=0.9A。由于并联电路各支路电压相等，通过R₁的电流I₁=U/R₁=6V/10Ω=0.6A，通过R₂的电流I₂=U/R₂=6V/20Ω=0.3A。总电流I=I₁+I₂=0.6A+0.3A=0.9A。8.参考答案：1.2×10⁻³解析：电容器储存的电荷量Q=CU=200×10⁻⁶F×6V=1.2×10⁻³C。9.参考答案：改变解析：在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量从最大值变为零的过程中，电容器正在放电，电流逐渐增大，方向与充电时相反，所以电感线圈中的电流方向改变。10.参考答案：20解析：物体自由下落，不计空气阻力，加速度a=g=10m/s²。经过2秒时，其速度大小v=at=10m/s²×2s=20m/s。三、判断题1.参考答案：√解析：牛顿第一定律（惯性定律）指出，物体在没有受到外力作用或者所受外力合力为零时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。该定律揭示了力是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。因此，该说法正确。2.参考答案：×解析：在恒力作用下，物体若加速度恒定，则做匀变速运动。但若恒力方向与初速度方向不在同一直线上，物体将做匀变速曲线运动，而非直线运动。例如，平抛运动就是在恒力（重力）作用下的匀变速曲线运动。因此，该说法错误。3.参考答案：√解析：物体在水平面上做匀速圆周运动时，其速度大小不变，但方向时刻改变，因此存在加速度，即向心加速度。根据牛顿第二定律，产生向心加速度的合外力提供向心力。这个合外力通常由重力和支持力的合力提供（如在旋转平台上）。因此，该说法正确。4.参考答案：×解析：火车转弯时，若内外轨等高，则重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，此时外轨会对车轮产生一个额外的侧压力，以补充向心力。若内外轨不等高，通过适当设计内外轨的高度差，可以利用重力和支持力的合力自然提供向心力，此时内外轨对车轮的压力不一定垂直于轨道，而是有一个沿轨道切线方向的分力。因此，该说法错误。5.参考答案：√解析：机械能守恒定律的内容是：在只有重力或系统内弹力做功的情况下，物体的动能和势能（包括重力势能和弹性势能）发生相互转化，但机械能的总量保持不变。这适用于封闭系统，且系统内只有重力或弹力做功。因此，该说法正确。6.参考答案：×解析：滑动摩擦力的大小与正压力成正比，即f=μN，这个关系只适用于静摩擦力和滑动摩擦力的大小关系。但静摩擦力的大小是在0到最大静摩擦力f_max之间变化的，f_max=μ_sN，其中μ_s是静摩擦因数。因此，不能笼统地说滑动摩擦力大小一定与正压力成正比，因为滑动摩擦力的大小还取决于具体情境下的正压力值。此外，静摩擦力的大小与正压力成正比的前提是未达到最大静摩擦力。因此，该说法错误。7.参考答案：√解析：在光滑水平面上做匀速圆周运动的物体，其速度大小（即动能）保持不变，因为匀速圆周运动的速度方向不断改变，但速率恒定。动能的表达式为E_k=1/2mv^2，其中v为速率。由于速率不变，质量也不变，所以动能保持不变。因此，该说法正确。8.参考答案：×解析：两个物体若相对静止，意味着它们的速度矢量相等，即速度大小相等且方向相同。但这并不意味着它们一定同时做匀速直线运动。例如，它们可能一起做匀加速直线运动，或者一起做曲线运动（如匀速圆周运动）。因此，该说法错误。9.参考答案：×解析：重力势能的表达式为E_p=mgh，其中h是物体相对于零势能面的高度。重力势能的变化量ΔE_p=mgh_2-mgh_1，只取决于物体初末位置的高度差Δh=h_2-h_1，而与零势能面的具体选取无关。零势能面选取不同，只会导致物体在初始和末状态的势能值不同，但势能的变化量是相同的。因此，该说法错误。10.参考答案：√解析：水平抛射运动的物体，其水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动。速度方向的变化率即角加速度α=Δv/Δt=ay/ax，其中ay是竖直方向的加速度（等于g），ax是水平方向的速度（恒定）。由于ax恒定，ay恒定，所以α恒定，即速度方向改变的快慢始终不变。因此，该说法正确。四、简答题1.参考答案：匀速圆周运动是物体沿着圆周以恒定的速率运动。其特点是速度大小不变，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。解析：匀速圆周运动是曲线运动的一种，虽然速率恒定，但由于运动方向不断变化，速度矢量是变化的，因此存在加速度。这个加速度始终指向圆心，是维持物体做圆周运动的必要条件。匀速圆周运动的速度、加速度、向心力都是矢量，它们的大小不变，但方向不断变化。向心加速度的大小为a=v²/r，其中v是速率，r是圆周半径。2.参考答案：向心力是使物体做圆周运动的力，其来源可以是重力、弹力、摩擦力或它们的合力。向心力的作用效果是改变物体的速度方向，使物体保持在圆周轨道上运动，但不改变速度大小。解析：向心力是效果力，它是由某个或某些实际力提供的，比如在水平面上做圆周运动的汽车，向心力由静摩擦力提供；在竖直平面内做圆周运动的过山车，最高点时向心力由重力和支持力的合力提供。向心力始终指向圆心，与速度方向垂直，因此只改变速度方向，不改变速度大小。向心力的大小与物体的质量、速率和圆周半径有关，F=mv²/r。3.参考答案：生活中常见的离心现象实例有：洗衣机脱水时，衣物和水由于离心力被甩到桶壁；汽车快速转弯时，乘客会感到被甩向外侧；旋转木马上的乘客在转速过高时会从座位上被甩出去。解析：离心现象是物体在旋转时由于惯性倾向于保持直线运动状态而产生的现象。当旋转系统提供的向心力不足以维持圆周运动时，物体会远离圆心。洗衣机脱水利用离心力将水甩出，汽车转弯时需要向心力，乘客感到被甩是惯性作用的结果，旋转木马高速旋转时提供的向心力不足以维持乘客做圆周运动，因此会被甩出。4.参考答案：万有引力定律的适用条件是：①适用于质点或可视为质点的物体；②适用于宏观低速物体，不适用于高速微观粒子；③两个物体间的距离r要远远大于物体本身的尺寸。解析：万有引力定律F=G(m₁m₂)/r²是牛顿提出的描述宇宙中物体间相互吸引的规律。该定律是经典力学的一部分，其适用范围有限。当物体不能视为质点时，需要积分计算；当物体速度接近光速时，需要用相对论修正；当研究微观粒子间的相互作用时，需要用量子力学解释。在地球表面附近，万有引力近似为重力。5.参考答案：地球上的物体都受到重力作用是因为地球具有质量，根据万有引力定律，地球对物体产生引力，这个引力就是重力。地球的质量非常大，因此产生的引力也很大，使得物体受到重力作用。解析：重力是地球对物体的万有引力，是物体由于地球吸引而受到的力。地球的质量约为5.97×10²⁴kg，根据万有引力定律F=G(m₁m₂)/r²，地球对物体的引力非常显著。在地球表面附近，由于地球近似为球体，可以认为物体与地球球心距离为地球半径，因此重力近似为G(m₁m₂)/R²，其中R是地球半径。重力的方向总是竖直向下的。6.参考答案：匀速直线运动的速度大小和方向都不变，速度是恒矢量；匀速圆周运动的速度大小不变，但方向时刻改变，速度是变化的矢量。因此，匀速直线运动的速度不变，而匀速圆周运动的速度变化。解析：速度是描述物体运动快慢和方向的物理量，是矢量。匀速直线运动的速度恒定不变，无论是大小还是方向。匀速圆周运动虽然速率（速度大小）不变，但由于运动方向不断变化，速度矢量是变化的，因此是变速运动。匀速圆周运动的加速度不为零，称为向心加速度，指向圆心。7.参考答案：开普勒三大定律的主要内容是：①第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上；②第二定律（面积定律）：行星和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，即行星运动的速度在近日点最大，在远日点最小；③第三定律（周期定律）：行星公转周期的平方与其轨道半长轴的立方成正比，即T²∝a³。解析：开普勒三大定律是描述行星运动的规律，由约翰内斯•开普勒总结提出。第一定律否定了地心说和日心说中的圆形轨道假设，指出行星轨道是椭圆。第二定律揭示了行星运动的速度变化规律，是角动量守恒的体现。第三定律建立了行星公转周期和轨道大小之间的关系，是万有引力定律发现的重要基础。8.参考答案：人造地球卫星不会掉回地面是因为它具有足够的水平速度，使得它围绕地球做匀速圆周运动。卫星受到的地球引力提供向心力，使其保持在轨道上运动。解析：人造地球卫星要成为地球卫星，必须满足两个条件：一是具有足够的速度，二是距离地球表面有一定高度。当卫星的速度足够大时，它不会因为地球引力掉