部编版高中物理必修第二册第4章同步练习题及答案

部编版高中物理必修第二册第4章同步练习题及答案第1页共1页部编版高中物理必修第二册第4章同步练习题及答案一、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，刹车后4秒内前进30米，则汽车的加速度大小是多少？A.2.5m/s²B.3.0m/s²C.3.5m/s²D.4.0m/s²参考答案：B3.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，则小球做圆周运动的角速度大小是多少？A.√(g/Lcosθ)B.√(g/Lsinθ)C.√(g/tanθ)D.√(gLcosθ)参考答案：A4.一物体从高处自由下落，不计空气阻力，经过2秒和4秒时，物体下落的高度之比是多少？A.1:2B.1:4C.3:4D.4:3参考答案：B5.如图所示，一个质量为m的小球从倾角为θ的光滑斜面顶端由静止滑下，斜面长为L，则小球滑到底端时的速度大小是多少？A.√(2gLsinθ)B.√(2gLcosθ)C.√(gLtanθ)D.√(gL/cosθ)参考答案：A6.一颗人造地球卫星在圆形轨道上运行，轨道半径为r，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，则该卫星的运行周期是多少？A.2π√(r³/(gR²))B.2π√(R³/(gr²))C.2π√(r²/(gR³))D.2π√(R²/(gr³))参考答案：A7.如图所示，一个质量为m的物体静止在倾角为θ的粗糙斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，则维持物体静止所需的水平推力F的大小范围是多少？A.[0,mg(sinθ+μcosθ)]B.[0,mg(sinθ-μcosθ)]C.[mg(sinθ+μcosθ),+∞)D.[mg(sinθ-μcosθ),+∞)参考答案：A8.一颗质量为m的子弹以速度v水平射入一个静止在光滑水平面上的质量为M的木块，并留在木块中，则子弹和木块共同运动的速度大小是多少？A.mv/(m+M)B.mvM/(m+M)C.mv²/(m+M)D.Mv/(m+M)参考答案：A9.如图所示，一个质量为m的小球从高为h的平台上由静止滑下，平台边缘到地面的高度差为h/2，不计摩擦，则小球落地时的速度大小是多少？A.√(2gh)B.√(3gh/2)C.√(4gh/3)D.√(5gh/4)参考答案：B10.一辆汽车以速度v₁沿平直公路行驶，发现前方50米处有一辆汽车以速度v₂沿同方向行驶，且v₁v₂，则驾驶员至少需要多少时间才能追上前方汽车？A.50/(v₁-v₂)B.50/(v₁+v₂)C.50v₁/(v₁-v₂)D.50v₂/(v₁-v₂)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3.一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______。参考答案：v=gt4.牛顿第二定律的公式表达式为______。参考答案：F=ma5.物体在水平面上做匀速直线运动时，所受的摩擦力大小等于______。参考答案：其受到的静摩擦力6.向心力是使物体做圆周运动的______力。参考答案：提供向心加速度7.物体从静止开始做匀加速直线运动，其位移与时间的平方成正比，比例系数为______。参考答案：½at²8.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，碰撞后，小球m1的速度为v1，小球m2的速度为v2，则动量守恒的表达式为______。参考答案：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'9.物体做平抛运动时，其水平方向的运动是______运动。参考答案：匀速直线10.物体做圆周运动时，其线速度大小不变，但方向时刻改变，这是由于______的存在。参考答案：向心力三、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.在光滑水平面上做匀速圆周运动的物体，其所受合外力不为零。参考答案：√3.向心力是物体做圆周运动时产生的一种特殊力。参考答案：×4.离心现象是由于物体受到的向心力突然消失或不足以维持圆周运动时产生的。参考答案：√5.在完全失重状态下，物体不再受到重力的作用。参考答案：×6.万有引力定律适用于任何两个可以看作质点的物体之间。参考答案：√7.在地球赤道处，物体随地球自转所需的向心力等于其所受的重力。参考答案：×8.根据开普勒第三定律，所有行星的轨道半长轴的三次方与其公转周期的平方之比都相等。参考答案：√9.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动时，其线速度大小保持不变，但速度方向时刻改变。参考答案：√10.在光滑水平面上，两个物体分别受到水平恒力作用，它们的运动状态一定相同。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，速度方向始终沿着轨迹的切线方向，并且不断改变。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、物体做圆周运动的半径以及角速度的平方成正比。3.列举两个生活中应用向心力的实例。参考答案：示例1：地球绕太阳公转；示例2：汽车转弯时轮胎对地面的摩擦力提供向心力。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，但速度方向不断改变，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。参考答案：在水平面上的匀速圆周运动需要向心力来改变物体的运动方向，使其保持在圆周轨道上。6.简述离心现象产生的原因。参考答案：离心现象产生的原因是物体在受到的合力不足以提供所需的向心力时，会沿着切线方向飞出。7.列举一个防止离心现象危害的实例。参考答案：示例：汽车上安装安全带。8.说明汽车转弯时，乘客为什么会感到被甩向外侧。参考答案：汽车转弯时，乘客由于惯性会保持原来的运动状态，而汽车转弯提供了向心力，使乘客感到被甩向外侧。五、应用题（共8小题，每题3分）1.一物体从倾角为30°的斜面顶端由静止开始下滑，斜面长度为5m，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。（g取10m/s²）参考答案：5m/s2.一质量为2kg的小球以5m/s的速度水平抛出，不计空气阻力，求小球运动2秒时，小球的速度方向与水平方向的夹角。（g取10m/s²）参考答案：63.43°3.一轻质弹簧原长为10cm，劲度系数为200N/m。现将其一端固定，另一端连接一质量为0.5kg的小球，使弹簧处于水平位置，然后释放小球。求小球运动到最低点时弹簧的伸长量。参考答案：0.1m4.一质量为50kg的人站在电梯中，电梯以1m/s²的加速度竖直向上运动。求电梯对人的支持力大小。（g取10m/s²）参考答案：515N5.一长为L的均匀细杆，质量为m，可绕其一端O点在竖直平面内自由转动。求当细杆从水平位置由静止开始转动到与水平方向成30°角时，杆的角速度大小。参考答案：√(30g/11)rad/s6.一质量为m的小球以速度v水平抛出，不计空气阻力，求小球运动过程中，小球动能的变化量与小球重力势能的变化量之比。参考答案：1:17.一质量为m的小球从高度为h的平台上由静止开始自由下落，不计空气阻力，求小球落地时动能的大小。参考答案：mgh8.一质量为m的小球以速度v水平抛出，不计空气阻力，求小球运动过程中，小球机械能的变化量。参考答案：0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=2×2=4N。选项C正确，选项A、B、D错误。2.参考答案：B解析：根据位移公式x=½at²，可得加速度a=2x/t²=2×30/4²=3.75m/s²。选项B最接近，选项A、C、D错误。3.参考答案：A解析：小球做圆周运动的向心力由重力和拉力的合力提供，有mg•tanθ=mv²/L。解得v=√(gLcosθ)。角速度ω=v/L=√(g/Lcosθ)。选项A正确，选项B、C、D错误。4.参考答案：B解析：自由落体运动中，下落高度h=½gt²。经过2秒和4秒时，下落高度分别为h₁=½g×2²=2g，h₂=½g×4²=8g。高度之比为h₁:h₂=2g:8g=1:4。选项B正确，选项A、C、D错误。5.参考答案：A解析：根据机械能守恒定律，mgh=½mv²，解得v=√(2gh)。由于斜面倾角为θ，沿斜面方向的高度变化为h=Lsinθ，所以v=√(2gLsinθ)。选项A正确，选项B、C、D错误。6.参考答案：A解析：卫星做圆周运动的向心力由地球引力提供，有mg(R²/r²)=mv²/r。解得v=√(gR²/r)。周期T=2πr/v=2πr/√(gR²/r)=2π√(r³/(gR²))。选项A正确，选项B、C、D错误。7.参考答案：A解析：物体静止时，水平方向受力平衡，有Fcosθ=μN，竖直方向受力平衡，有Fsinθ+N=mg，其中N=mg-Fsinθ。联立可得F=mg(sinθ+μcosθ)。选项A正确，选项B、C、D错误。8.参考答案：A解析：根据动量守恒定律，mv=（m+M）v₁，解得v₁=mv/(m+M)。选项A正确，选项B、C、D错误。9.参考答案：B解析：小球从高为h的平台滑下，速度v₁=√(2gh)。然后以速度v₁从高为h/2处自由下落，水平距离为L，根据平抛运动公式L=v₁t，竖直方向h/2=½gt²，解得t=√(h/g)。落地时速度v=√(v₁²+(gt)²)=√(2gh+h²/g)=√(3gh/2)。选项B正确，选项C、D错误。10.参考答案：A解析：追及问题中，相对位移等于初始距离，相对速度等于v₁-v₂。所需时间t=50/(v₁-v₂)。选项A正确，选项B、C、D错误。二、填空题1.参考答案：牛顿解析：在国际单位制中，力的单位是牛顿，符号为N，是根据牛顿第二定律定义的。2.参考答案：圆心解析：物体做匀速圆周运动时，其加速度的方向始终指向圆心，称为向心加速度。3.参考答案：v=gt解析：物体从高处自由下落，不计空气阻力，其速度随时间均匀增加，速度v与时间t成正比，比例系数为重力加速度g。4.参考答案：F=ma解析：牛顿第二定律指出，物体所受合外力F与其质量m和加速度a成正比，表达式为F=ma。5.参考答案：其受到的静摩擦力解析：物体在水平面上做匀速直线运动时，所受的摩擦力大小等于其受到的静摩擦力，因为静摩擦力提供了维持匀速运动的必要条件。6.参考答案：提供向心加速度解析：向心力是使物体做圆周运动的力，它提供向心加速度，使物体的速度方向不断改变。7.参考答案：½at²解析：物体从静止开始做匀加速直线运动，其位移s与时间的平方t²成正比，比例系数为½a，其中a为加速度。8.参考答案：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'解析：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，碰撞前后系统的动量守恒，表达式为m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'，其中v1和v2为碰撞前的速度，v1'和v2'为碰撞后的速度。9.参考答案：匀速直线解析：物体做平抛运动时，其水平方向的运动是匀速直线运动，因为水平方向不受力，速度保持不变。10.参考答案：向心力解析：物体做圆周运动时，其线速度大小不变，但方向时刻改变，这是由于向心力的存在，向心力使物体的速度方向不断改变。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：物体在光滑水平面上做匀速圆周运动，说明其速度大小不变，但方向时刻改变，即存在加速度。根据牛顿第二定律，加速度的产生需要合外力的作用。因此，物体所受合外力不为零，这个合外力就是提供向心力的力。所以，该说法正确。3.参考答案：×解析：向心力不是一种特殊力，而是根据效果命名的力，它可以由重力、弹力、摩擦力等力的合力提供，也可以是某个力的分力。向心力是使物体产生向心加速度的力，其方向始终指向圆心。因此，该说法错误。4.参考答案：√解析：离心现象是指物体在旋转运动中，由于受到的向心力不足以维持其圆周运动，或者向心力突然消失，物体将沿着切线方向飞出，或者逐渐远离圆心。这种现象在离心力作用下表现得尤为明显。因此，该说法正确。5.参考答案：×解析：在完全失重状态下，物体仍然受到重力的作用，但是因为物体和它所处的系统（如宇宙飞船）都在自由落体状态，所以物体相对于系统没有表现出重力的作用效果。因此，该说法错误。6.参考答案：√解析：万有引力定律指出，宇宙中任何两个物体之间都存在相互吸引的力，这个力的大小与两个物体的质量乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。这个定律适用于任何两个可以看作质点的物体之间，无论它们是宏观物体还是微观粒子。因此，该说法正确。7.参考答案：×解析：在地球赤道处，物体随地球自转所需的向心力是由重力和地面支持力的合力提供的。这个向心力的大小为mv²/R，其中m是物体的质量，v是地球自转的线速度，R是地球的半径。而物体所受的重力大小为mg，其中g是地球表面的重力加速度。由于地球自转的线速度v和半径R都是确定的，所以向心力的大小也是确定的，它小于重力的大小。因此，该说法错误。8.参考答案：√解析：开普勒第三定律，即周期定律，指出所有行星绕太阳运动的轨道半长轴的三次方与其公转周期的平方之比都相等，且这个比值等于太阳质量的函数。这个定律适用于所有绕太阳运动的行星。因此，该说法正确。9.参考答案：√解析：人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动时，其线速度大小保持不变，因为向心力始终指向圆心，不做功，不改变卫星的动能。但是，由于卫星的运动方向时刻改变，所以其速度方向时刻改变。因此，该说法正确。10.参考答案：×解析：在光滑水平面上，两个物体分别受到水平恒力作用，它们的加速度大小相同，但是运动状态不一定相同。因为运动状态不仅包括速度的大小，还包括速度的方向。如果两个物体受到的恒力方向不同，或者它们的初始速度不同，那么它们的运动状态就会不同。因此，该说法错误。四、简答题1.参考答案：物体在曲线运动中，速度方向始终沿着轨迹的切线方向，并且不断改变。解析：曲线运动是指物体运动的轨迹不是直线的运动。在曲线运动中，物体的速度方向时刻都在变化，始终指向轨迹的切线方向。这是曲线运动的基本特征，也是与直线运动的主要区别。速度方向的变化是加速度存在的表现，因此曲线运动一定是变速运动。2.参考答案：向心力的大小与物体的质量、物体做圆周运动的半径以及角速度的平方成正比。解析：根据向心力公式F=mrω²，向心力F是由物体的质量m、圆周运动的半径r和角速度ω决定的。质量越大、半径越大、角速度越大，向心力就越大。向心力的大小与线速度的平方成正比，即F=mv²/r，也与角速度的平方成正比。3.参考答案：示例1：地球绕太阳公转；示例2：汽车转弯时轮胎对地面的摩擦力提供向心力。解析：生活中应用向心力的实例很多，例如地球绕太阳公转，太阳对地球的引力提供向心力；汽车转弯时，地面给轮胎的摩擦力提供向心力，使汽车能够沿圆弧轨道行驶。这些实例都体现了向心力在生活中的应用。4.参考答案：匀速圆周运动的速度大小不变，但速度方向不断改变，因此是变速运动。解析：匀速圆周运动是指物体做圆周运动时，速度的大小保持不变，但由于速度方向不断改变，所以加速度不为零。加速度的存在表明物体处于变速运动状态，只是速度的方向在变化，而不是大小在变化。5.参考答案：在水平面上的匀速圆周运动需要向心力来改变物体的运动方向，使其保持在圆周轨道上。解析：根据牛顿第一定律，物体在没有外力作用的情况下会保持静止或匀速直线运动状态。在水平面上的匀速圆周运动中，物体需要不断改变运动方向，因此需要向心力来提供这种改变方向的作用力。6.参考答案：离心现象产生的原因是物体在受到的合力不足以提供所需的向心力时，会沿着切线方向飞出。解析：当物体做圆周运动时，如果提供的向心力突然消失或不足以维持圆周运动，物体就会沿着切线方向飞出，这种现象称为离心现象。离心现象是由于物体惯性的表现，而不是一种真实的力。7.参考答案：示例：汽车上安装安全带。解析：为了防止离心现象带来的危害，生活中有很多措施，例如汽车上安装安全带，可以在汽车急转弯时提供向心力，防止乘客被甩出车外。此外，洗衣机的脱水功能也是利用离心现象，通过高速旋转将水甩出。8.参考答案：汽车转弯时，乘客由于惯性会保持原来的运动状态，而汽车转弯提供了向心力，使乘客感到被甩向外侧。解析：汽车转弯时，车厢提供了向心力，使汽车沿圆弧轨道行驶。而乘客由于惯性，会保持原来的运动状态，即沿直线运动，因此会感到被甩向外侧。这种现象是惯性的表现，也是向心力作用的结果。五、应用题1.参考答案：5m/s解析：对物体进行受力分析，物体受到重力、支持力和摩擦力。根据牛顿第二定律，沿斜面方向有：mgsin30°-μmgcos30°=ma。代入数据解得：a=4m/s²。根据运动学公式：v²=2ax，代入数据解得：v=5m/s。2.参考答案：63.43°解析