人教版高中物理必修第一册第3章习题解答及答案

人教版高中物理必修第一册第3章习题解答及答案第1页共1页人教版高中物理必修第一册第3章习题解答及答案一、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5秒内位移为25m。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秒和4秒时，其速度之比是多少？A.1:2B.1:4C.2:1D.4:1参考答案：A3.某物体做匀加速直线运动，初速度为3m/s，加速度为2m/s²，则第3秒内的平均速度是多少？A.5m/sB.6m/sC.7m/sD.8m/s参考答案：B4.一辆汽车以72km/h的速度行驶，刹车后做匀减速直线运动，刹车距离为18m，则汽车的加速度大小是多少？A.5m/s²B.10m/s²C.15m/s²D.20m/s²参考答案：B5.在水平面上，一个质量为5kg的物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，现用与水平面成37°角的力F=50N推物体，物体受到的摩擦力大小是多少？A.10NB.20NC.30ND.40N参考答案：B6.一个质量为60kg的人站在电梯中，电梯以1m/s²的加速度竖直向上运动，则人受到的支持力大小是多少？（取g=10m/s²）A.588NB.628NC.668ND.708N参考答案：B7.某物体从倾角为30°的斜面顶端由静止开始下滑，下滑过程中受到的摩擦力大小为其重力的0.1倍，则物体的加速度大小是多少？A.2.94m/s²B.3.43m/s²C.4.43m/s²D.5.43m/s²参考答案：A8.一颗子弹以600m/s的速度水平射入一厚度为0.1m的木板，穿出木板时的速度为400m/s，则子弹在木板中做匀减速直线运动，其加速度大小是多少？A.-5×10⁶m/s²B.-4×10⁶m/s²C.-3×10⁶m/s²D.-2×10⁶m/s²参考答案：A9.某物体从静止开始做匀加速直线运动，第2秒内的位移为6m，则该物体的加速度大小是多少？A.2m/s²B.4m/s²C.6m/s²D.8m/s²参考答案：B10.在光滑水平面上，两个质量分别为2kg和3kg的小球发生正碰，碰撞前小球1的速度为4m/s，小球2静止，碰撞后小球1的速度为2m/s，则小球2的速度是多少？A.1m/sB.2m/sC.3m/sD.4m/s参考答案：C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.物体所含物质的多少叫______。参考答案：质量3.重力是由于地球对物体的吸引而产生的，重力的方向总是______。参考答案：竖直向下4.摩擦力的大小与压力大小和接触面的______有关。参考答案：粗糙程度5.一个物体受到水平方向的拉力为10N，竖直向上的支持力为15N，则该物体受到的合力大小为______N。参考答案：56.物体运动的速度大小和方向都不改变，则该物体做______运动。参考答案：匀速直线7.牛顿第一定律的内容是：一切物体总保持______或______状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。参考答案：静止匀速直线运动8.物体运动的速度发生变化，则该物体一定受到______的作用。参考答案：力9.滑动摩擦力的大小通常用公式______来计算，其中μ是动摩擦因数，N是正压力。参考答案：f=μN10.物体从静止开始做匀加速直线运动，加速度为2m/s²，则3s内物体的位移为______m。参考答案：9三、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.在匀变速直线运动中，速度变化量与所用时间的比值是一个恒量。参考答案：√3.物体受到的合外力越大，其惯性越小。参考答案：×4.在光滑水平面上做匀速圆周运动的物体，所受的合外力为零。参考答案：×5.向心力是物体做圆周运动时产生的一种特殊力。参考答案：×6.物体从高处自由下落时，不计空气阻力，其机械能会逐渐减小。参考答案：×7.在光滑斜面上自由下滑的物体，其加速度大小等于重力加速度g。参考答案：×8.滑动摩擦力的大小与物体间的正压力成正比，与接触面的粗糙程度有关。参考答案：√9.物体做平抛运动时，其水平分速度和竖直分速度都是恒定的。参考答案：×10.在共点力作用下，物体处于平衡状态时，其所受合力一定为零。参考答案：√四、简答题（共8小题，每题2分）1.简述曲线运动中物体速度方向变化的特征。参考答案：物体在曲线运动中，其速度方向始终沿着轨迹的切线方向不断改变。2.说明向心力大小与哪些因素有关？参考答案：向心力的大小与物体的质量、速度的平方以及转动半径成正比。3.列举两个生活中常见的曲线运动实例，并简述其向心力的来源。参考答案：①汽车转弯时，轮胎与地面间的静摩擦力提供向心力；②洗衣机脱水时，衣物受到桶壁的离心力作用被甩出。4.分析匀速圆周运动是变速运动的原因。参考答案：匀速圆周运动的速度大小不变，但速度方向始终变化，因此是变速运动。5.解释为什么在水平面上的匀速圆周运动需要向心力维持？参考答案：水平面上的匀速圆周运动需要向心力维持，因为只有向心力才能改变物体速度方向，使其持续沿圆周运动。6.判断下列说法是否正确：做匀速圆周运动的物体，其加速度为零。√或×参考答案：×。7.简述离心现象产生的原因及其应用。参考答案：离心现象产生的原因是物体惯性使其“想”保持直线运动状态，当约束力不足时表现为远离圆心。应用：洗衣机的脱水功能利用离心力甩干衣物。8.比较匀速直线运动和匀速圆周运动在运动性质上的主要区别。参考答案：匀速直线运动速度方向不变，匀速圆周运动速度方向时刻改变；直线运动加速度为零，圆周运动加速度不为零且方向始终变化。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：6m/s；8m2.一辆汽车以72km/h的速度在平直公路上行驶，刹车后做匀减速直线运动，加速度大小为5m/s²。求汽车刹车后6秒内的位移。参考答案：48m3.从高处以初速度20m/s水平抛出一个物体，不计空气阻力，g取10m/s²。求物体落地时速度的大小和方向（与水平方向夹角）。参考答案：25m/s；tan⁻¹(4/3)4.一质量为50kg的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为2m/s²。求电梯对人的支持力。参考答案：600N5.一物体在水平面上受到一个与水平方向成30°角的力F作用，力的大小为100N，物体质量为20kg，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2。求物体的加速度。参考答案：2m/s²6.一颗子弹以600m/s的速度水平射入一木板，木板厚度为0.1m，子弹穿出木板时的速度为300m/s。求子弹在木板中做匀减速运动的加速度大小。参考答案：3000m/s²7.一物体从倾角为30°的斜面顶端由静止开始下滑，物体与斜面间的动摩擦因数为0.1。求物体下滑的加速度。参考答案：2.94m/s²8.一物体从高处以初速度20m/s水平抛出，落地时速度的大小为30m/s，不计空气阻力，g取10m/s²。求物体抛出点的高度。参考答案：45m标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：C解析：根据位移公式x=½at²，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F=2kg×2m/s²=4N。选项A正确。2.参考答案：A解析：自由落体运动的速度公式为v=gt。经过2秒时速度为v₁=10m/s，经过4秒时速度为v₂=40m/s。速度之比为v₁:v₂=10:40=1:4。选项B错误。3.参考答案：B解析：第3秒内的平均速度等于该秒中间时刻的瞬时速度，即v=(v₀+at)/2=(3+2×3)/2=6m/s。选项A、C、D错误。4.参考答案：B解析：72km/h=20m/s。根据速度位移公式v²-v₀²=2ax，可得加速度a=(v²-v₀²)/2x=(20²-0)/2×18=10m/s²。选项A、C、D错误。5.参考答案：B解析：物体受到的摩擦力f=μN。N=mg-Fsin37°=5×10-50×0.6=40N。f=0.2×40=8N。选项A、C、D错误。6.参考答案：B解析：人受到的合力F=ma=60×1=60N。支持力N=mg+F=60×10+60=660N。选项A、C、D错误。7.参考答案：A解析：沿斜面方向合力F=mg(sin30°-μcos30°)=60×10(0.5-0.1×0.866)=295.2N。加速度a=F/m=295.2/60=4.92m/s²。选项B、C、D错误。8.参考答案：A解析：根据速度位移公式v²-v₀²=2ax，可得加速度a=(v²-v₀²)/2x=(400²-600²)/2×0.1=-1×10⁶m/s²。选项B、C、D错误。9.参考答案：B解析：第2秒内位移x₂=½a(2²)-½a(1²)=3a。由x₂=6m，可得a=2m/s²。选项A、C、D错误。10.参考答案：C解析：根据动量守恒定律m₁v₁+m₂v₂=m₁v₁'+m₂v₂'，可得2×4+3×0=2×2+3v₂'。解得v₂'=2m/s。选项A、B、D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，这是力学中的基本单位，用于衡量力的强度。2.参考答案：质量解析：质量是物体所含物质的多少，是物体惯性大小的量度，也是物体受到重力大小的决定因素。3.参考答案：竖直向下解析：重力的方向总是指向地心，即竖直向下，这是地球对物体的吸引力的表现。4.参考答案：粗糙程度解析：摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，压力越大、接触面越粗糙，摩擦力越大。5.参考答案：5解析：物体受到水平方向的拉力为10N，竖直向上的支持力为15N，由于两个力方向垂直，合力大小可以通过勾股定理计算，即√(10²+15²)=5N。6.参考答案：匀速直线解析：物体运动的速度大小和方向都不改变，说明物体做匀速直线运动，这是牛顿第一定律的体现。7.参考答案：静止匀速直线运动解析：牛顿第一定律的内容是：一切物体总保持静止或匀速直线运动状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。8.参考答案：力解析：物体运动的速度发生变化，说明物体的运动状态发生了改变，根据牛顿第二定律，这一定是受到力的作用。9.参考答案：f=μN解析：滑动摩擦力的大小通常用公式f=μN来计算，其中μ是动摩擦因数，N是正压力，这个公式是力学中常用的计算摩擦力的公式。10.参考答案：9解析：物体从静止开始做匀加速直线运动，加速度为2m/s²，则3s内物体的位移可以通过公式s=1/2at²计算，即1/2×2×3²=9m。三、判断题1.参考答案：√解析：牛顿第一定律，即惯性定律，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：匀变速直线运动是指加速度恒定的直线运动。加速度a定义为速度变化量Δv与所用时间Δt的比值，即a=Δv/Δt。由于加速度恒定，因此速度变化量与所用时间的比值也是一个恒量。这是匀变速直线运动的基本特征之一。因此，该说法正确。3.参考答案：×解析：惯性是物体保持其原有运动状态的性质，惯性大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大。物体受到的合外力越大，其加速度越大，但惯性大小并不随合外力的变化而变化。因此，该说法错误。正确的表述应该是：物体质量越大，惯性越大，受到的合外力越大，其运动状态改变得越慢。4.参考答案：×解析：向心力是使物体沿着圆周运动的力，其方向始终指向圆心。在光滑水平面上做匀速圆周运动的物体，虽然速度大小不变，但速度方向时刻改变，因此存在加速度，根据牛顿第二定律，必然受到合外力作用，这个合外力就是向心力。因此，该说法错误。正确的表述应该是：在光滑水平面上做匀速圆周运动的物体，所受的合外力不为零，且合外力提供向心力。5.参考答案：×解析：向心力不是一种特殊力，而是根据力的作用效果命名的。向心力是指向圆心的合外力，它可以是重力、弹力、摩擦力等力的合力或者分力，也可以是这些力的组合。向心力的大小和方向取决于物体的运动状态和受力情况。因此，该说法错误。正确的表述应该是：向心力是使物体沿着圆周运动的力，其方向始终指向圆心，向心力的大小与物体的质量、速度和半径有关。6.参考答案：×解析：物体从高处自由下落时，如果不计空气阻力，则只有重力对物体做功，根据机械能守恒定律，物体的机械能保持不变。机械能是动能和势能的总和，自由下落过程中，重力势能减少，动能增加，但动能的增加量等于重力势能的减少量，因此机械能总量保持不变。因此，该说法错误。正确的表述应该是：物体从高处自由下落时，不计空气阻力，其机械能保持不变。7.参考答案：×解析：在光滑斜面上自由下滑的物体，受到重力沿斜面向下的分力和斜面对物体的支持力。重力沿斜面向下的分力大小为mgsinθ，其中θ是斜面的倾角。根据牛顿第二定律，沿斜面方向的加速度a=mgsinθ/m=gsinθ。因此，加速度大小等于gsinθ，只有当斜面倾角θ=90°时，即物体自由下落时，加速度才等于重力加速度g。因此，该说法错误。正确的表述应该是：在光滑斜面上自由下滑的物体，其加速度大小等于gsinθ。8.参考答案：√解析：滑动摩擦力是物体相对滑动时受到的阻碍力，其大小与物体间的正压力成正比，与接触面的粗糙程度有关。具体来说，滑动摩擦力f=μN，其中μ是动摩擦因数，N是正压力。动摩擦因数μ取决于接触面的材料和粗糙程度。因此，该说法正确。9.参考答案：×解析：物体做平抛运动时，只受重力作用，水平方向不受力，根据牛顿第一定律，水平分速度保持恒定。但竖直方向受重力作用，做自由落体运动，竖直分速度随时间均匀增大。因此，该说法错误。正确的表述应该是：物体做平抛运动时，其水平分速度是恒定的，竖直分速度随时间均匀增大。10.参考答案：√解析：在共点力作用下，物体处于平衡状态时，其所受合力为零。根据牛顿第一定律，物体保持静止状态或匀速直线运动状态。因此，该说法正确。四、简答题1.参考答案：物体在曲线运动中，其速度方向始终沿着轨迹的切线方向不断改变。解析：曲线运动的基本特征是速度方向时刻变化，因此物体始终受到指向轨迹凹侧的向心力，使得速度方向持续改变。速度是矢量，其方向变化即意味着加速度不为零，这是曲线运动与直线运动的核心区别。2.参考答案：向心力的大小与物体的质量、速度的平方以及转动半径成正比。解析：根据向心力公式F=mv²/r，向心力的大小直接取决于物体的质量m、速度v的平方以及转动半径r。质量越大、速度越快、半径越小，所需的向心力就越大。3.参考答案：①汽车转弯时，轮胎与地面间的静摩擦力提供向心力；②洗衣机脱水时，衣物受到桶壁的离心力作用被甩出。解析：汽车转弯时，地面静摩擦力指向圆心提供向心力；洗衣机脱水时，衣物因惯性“想”沿切线方向运动，但桶壁约束使其沿圆周运动，离心力是惯性表现而非真实力。4.参考答案：匀速圆周运动的速度大小不变，但速度方向始终变化，因此是变速运动。解析：加速度是描述速度变化快慢的物理量，匀速圆周运动中加速度不为零（称为向心加速度），只是加速度方向始终指向圆心，因此是变加速运动。5.参考答案：水平面上的匀速圆周运动需要向心力维持，因为只有向心力才能改变物体速度方向，使其持续沿圆周运动。解析：根据牛顿第一定律，物体保持直线运动状态，要改变运动方向就需要力，这个力就是向心力，它使物体不断改变速度方向。6.参考答案：×。解析：匀速圆周运动中，加速度不为零，其大小为a=v²/r，方向始终指向圆心。加速度是矢量，有大小也有方向，即使大小不变，方向变化也意味着加速度不为零。7.参考答案：离心现象产生的原因是物体惯性使其“想”保持直线运动状态，当约束力不足时表现为远离圆心。应用：洗衣机的脱水功能利用离心力甩干衣物。解析：当向心力突然消失或不足时，物体会沿切线方向飞出，这种现象称为离心现象，实际是惯性表现。洗衣机通过高速旋转产生足够向心力使水滴飞出。8.参考答案：匀速直线运动速度方向不变，匀速圆周运动速度方向时刻改变；直线运动加速度为零，圆周运动加速度不为零且方向始终变化。解析：直线运动是运动轨迹为直线的运动，速度方向恒定；圆周运动轨迹为圆，速度方向不断变化，因此是变速运动。直线运动状态不变，圆周运动状态持续变化。五、应用题1.参考答案：6m/s；8m解析：第3秒末的速度v=at=2×3=6m/s。第3秒内的位移x₃=vt₃-1/2at²=2×3²-1/2×2×1²=8m。2.参考答案：48m解析：汽车刹车到停止所需时间t₀=0-v₀/a=0-20/5=4s。6秒内的位移等于4秒内的位移，x=0-v₀²/2a=0-20²/