湖南省湘教版高中物理必修第三册第10章力学同步练习题及答案

湖南省湘教版高中物理必修第三册第10章力学同步练习题及答案第1页共1页湖南省湘教版高中物理必修第三册第10章力学同步练习题及答案一、单项选择题（共10小题，每题2分）1.一个质量为m的物体静止在水平桌面上，物体与桌面间的动摩擦因数为μ。现用水平力F拉物体，但未使物体移动，则物体受到的摩擦力大小为A.μmgB.FC.μmgcosθD.0参考答案：D2.如图所示，一个半径为R的光滑半球固定在水平面上，一个小球从半球顶端无初速度下滑，当小球滑到半球边缘时，它的速度大小为A.√(2gR)B.√(gR)C.√(5gR/2)D.√(3gR/2)参考答案：A3.一根轻质弹簧原长为l₀，劲度系数为k。现将其一端固定，另一端悬挂一个质量为m的物体，弹簧伸长量为Δl。则弹簧的弹性势能为A.1/2kΔl²B.kΔl²C.1/2k(l₀+Δl)²D.1/2k(l₀-Δl)²参考答案：A4.如图所示，一个质量为m的物体从倾角为θ的斜面顶端由静止滑下，斜面与物体间的动摩擦因数为μ。物体滑到斜面底端时的速度大小为A.√(2glsinθ)B.√(2glsinθ/(1+μtanθ))C.√(2glsinθ/(1-μtanθ))D.√(2glcosθ/(1+μtanθ))参考答案：B5.一个质量为m的小球以速度v沿水平方向抛出，不计空气阻力，小球落地时的速度大小为A.vB.√(2gh+v²)C.√(v²+2gh)D.√(2gh)参考答案：C6.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。现用与斜面成α角的力F拉物体，使物体沿斜面向上匀速运动，则物体受到的摩擦力大小为A.μmgcosθB.FsinαC.μmgcosθ+FsinαD.μmgcosθ-Fsinα参考答案：C7.一个质量为m的物体从高处自由落下，不计空气阻力，物体下落h高度时的动能增加量为A.mghB.1/2mghC.mgh/2D.2mgh参考答案：A8.如图所示，一个质量为m的物体放在水平桌面上，物体与桌面间的动摩擦因数为μ。现用与水平面成α角的力F推物体，使物体沿桌面匀速运动，则物体受到的摩擦力大小为A.μmgB.FcosαC.μmg-FsinαD.μmg+Fsinα参考答案：C9.一个质量为m的物体从倾角为θ的斜面顶端由静止滑下，斜面与物体间的动摩擦因数为μ。物体滑到斜面底端时的机械能损失量为A.μmghB.μmghcosθC.μmghsinθD.0参考答案：A10.如图所示，一个质量为m的物体放在水平桌面上，物体与桌面间的动摩擦因数为μ。现用水平力F推物体，使物体沿桌面匀加速运动，加速度为a，则物体受到的摩擦力大小为A.μmgB.maC.μmg+maD.μmg-ma参考答案：B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.物体保持原来运动状态的性质叫______。参考答案：惯性3.两个物体相互作用时，作用力与反作用力总是______。参考答案：大小相等、方向相反、作用在同一直线上4.摩擦力总是阻碍物体间的______。参考答案：相对运动5.重力的方向总是______。参考答案：竖直向下6.一个物体受到三个共点力作用而处于平衡状态，则这三个力的合力为______。参考答案：零7.物体对支撑面的压力大小等于物体的重力，则物体与支撑面之间的摩擦力为______。参考答案：零8.滑动摩擦力的大小与物体间的正压力成______。参考答案：正比9.当两个力的合力为零时，这两个力的大小关系是______。参考答案：相等10.物体在水平面上做匀速圆周运动时，它所受到的合外力提供向心力，方向始终______。参考答案：指向圆心三、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.在国际单位制中，力的单位是千克（kg）。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.摩擦力总是阻碍物体的运动。参考答案：×5.重力势能是相对的，其大小取决于零势能面的选择。参考答案：√6.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：√7.在完全非弹性碰撞中，系统的动量守恒，但机械能不守恒。参考答案：√8.向心力是物体做圆周运动时所受到的指向圆心的合外力。参考答案：√9.质点系对某点的角动量守恒，当且仅当该点不受外力矩作用。参考答案：√10.在光滑水平面上做匀速圆周运动的物体，其动能不随时间变化。参考答案：√四、简答题（共8小题，每题2分）1.简述牛顿第一定律的内容。参考答案：任何物体都要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。2.说明什么是向心力，并列举一个生活中向心力应用的实例。参考答案：向心力是使物体沿着圆周运动的力，方向始终指向圆心。实例：汽车转弯时，地面提供的静摩擦力充当向心力，使汽车做圆周运动。3.分析超重和失重的定义及其产生条件。参考答案：超重是指物体对支持物的压力大于自身重力，产生条件是物体具有向上的加速度。失重是指物体对支持物的压力小于自身重力，产生条件是物体具有向下的加速度。4.列举三个生活中常见的力学现象，并简要说明其原理。参考答案：现象1：跳远时助跑，利用惯性。原理：物体保持运动状态不变的性质。现象2：水桶提水，利用惯性。原理：物体保持运动状态不变的性质。现象3：锤子敲钉子，利用惯性。原理：物体保持运动状态不变的性质。5.简述动量守恒定律的内容及其适用条件。参考答案：内容：一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。适用条件：系统不受外力或所受外力之和为零，且系统内力为内力。6.解释什么是功，并说明做功的两个必要因素。参考答案：功是力对物体作用的空间累积效应，做功的两个必要因素是：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离。7.分析离心现象产生的原因，并说明离心现象的应用。参考答案：原因：当物体做圆周运动时，提供的向心力不足以维持圆周运动，物体将沿切线方向飞出。应用：洗衣机的脱水功能利用离心力甩干衣物。8.列举两个力学中需要考虑系统机械能守恒的实例，并说明判断依据。参考答案：实例1：跳水运动员空中跳水，忽略空气阻力时机械能守恒。依据：只有重力做功。实例2：抛体运动，忽略空气阻力时机械能守恒。依据：只有重力做功。五、应用题（共8小题，每题3分）1.一质量为m的物体，从倾角为θ的光滑斜面顶端由静止下滑，斜面长为L。求物体滑到斜面底端时的速度大小。参考答案：√2.一辆汽车在平直路面上以速度v0行驶，刹车后做匀减速直线运动，加速度大小为a。求汽车刹车后行驶x距离时的速度大小。参考答案：v=√(v0^2-2ax)3.一根轻质弹簧，原长为l0，劲度系数为k。将其一端固定，另一端悬挂一质量为m的物体，弹簧伸长量为x。求物体静止时弹簧的弹力大小。参考答案：kx4.一质量为m的小球，以速度v0水平抛出，不计空气阻力。求小球运动t时间后，水平方向和竖直方向的速度大小。参考答案：水平方向速度大小为v0，竖直方向速度大小为gt5.一物体静止在粗糙的水平桌面上，物体与桌面间的动摩擦因数为μ。现用水平力F拉物体，求物体开始运动时所需的最小水平拉力大小。参考答案：μmg6.一质量为m的小球，从高度为h的地方自由下落，不计空气阻力。求小球落地时的动能大小。参考答案：mgh7.一物体在水平面上做匀速圆周运动，半径为R，周期为T。求物体所受向心力的大小。参考答案：mv^2/R=4π^2mR/T^28.一质量为m的小球，以速度v0与水平面成α角斜向上抛出，不计空气阻力。求小球运动到最高点时，水平方向和竖直方向的速度大小。参考答案：水平方向速度大小为v0cosα，竖直方向速度大小为v0sinα标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：D解析：物体静止在水平桌面上，受到水平力F但未移动，说明物体处于平衡状态，水平方向不受力，所以摩擦力大小为0。选项A错误，因为μmg是最大静摩擦力；选项B错误，因为F是拉力，但物体未移动，所以摩擦力与拉力大小相等方向相反，但摩擦力大小为0；选项C错误，因为μmgcosθ是没有水平力时物体受到的静摩擦力；选项D正确，因为物体未移动，所以摩擦力大小为0。2.参考答案：A解析：小球从半球顶端无初速度下滑，只有重力做功，根据机械能守恒定律，小球滑到半球边缘时的动能等于重力势能的减少量。设半球边缘的高度为R，重力势能的减少量为mgR，所以动能等于mgR，速度大小为√(2mgR)=√(2gR)。选项B错误，因为√(gR)是物体在高度为R时具有的势能对应的动能；选项C错误，因为√(5gR/2)不是机械能守恒定律计算出的速度；选项D错误，因为√(3gR/2)不是机械能守恒定律计算出的速度。3.参考答案：A解析：弹簧伸长量为Δl，根据胡克定律，弹簧的弹力大小为kΔl。弹簧的弹性势能为弹力做功，即1/2kΔl²。选项B错误，因为kΔl²是弹力大小的平方；选项C错误，因为1/2k(l₀+Δl)²不是弹簧伸长Δl时的弹性势能；选项D错误，因为1/2k(l₀-Δl)²不是弹簧伸长Δl时的弹性势能。4.参考答案：B解析：物体沿斜面滑下，受到重力、支持力和摩擦力。重力沿斜面的分力为mgsinθ，摩擦力为μmgcosθ。根据牛顿第二定律，沿斜面方向mgsinθ-μmgcosθ=ma，所以a=gsinθ/(1+μtanθ)。根据运动学公式，v²=2aL=2glsinθ/(1+μtanθ)。选项A错误，因为√(2glsinθ)没有考虑摩擦力的影响；选项C错误，因为√(2glsinθ/(1-μtanθ))考虑了摩擦力，但方向错误；选项D错误，因为√(2glcosθ/(1+μtanθ))没有考虑沿斜面的重力分力。5.参考答案：C解析：小球水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动。落地时竖直方向的速度为√(2gh)，水平方向的速度为v，所以落地时的速度大小为√(v²+2gh)。选项A错误，因为v是水平方向的速度，不是合速度；选项B错误，因为√(2gh+v²)不是合速度；选项D错误，因为√(2gh)是竖直方向的速度，不是合速度。6.参考答案：C解析：物体沿斜面向上匀速运动，受到重力、支持力、拉力和摩擦力。沿斜面方向，拉力F的分力Fcosα与重力沿斜面的分力mgsinθ和摩擦力平衡，即Fcosα=mgsinθ+μmgcosθ。所以摩擦力大小为μmgcosθ+Fsinα。选项A错误，因为μmgcosθ是没有拉力时物体受到的静摩擦力；选项B错误，因为Fsinα是拉力在垂直斜面方向的分力，与摩擦力无关；选项D错误，因为μmgcosθ-Fsinα不是摩擦力的大小。7.参考答案：A解析：物体自由落下，只有重力做功，根据动能定理，动能的增加量等于重力做的功，即mgh。选项B错误，因为1/2mgh是物体落地时的动能；选项C错误，因为mgh/2不是重力做的功；选项D错误，因为2mgh不是重力做的功。8.参考答案：C解析：物体沿桌面匀速运动，受到重力、支持力和摩擦力。水平方向，推力F的分力Fcosα与摩擦力平衡，即Fcosα=μmg。所以摩擦力大小为μmg-Fsinα。选项A错误，因为μmg是最大静摩擦力；选项B错误，因为Fcosα是推力在水平方向的分力，但摩擦力还与Fsinα有关；选项D错误，因为μmg+Fsinα不是摩擦力的大小。9.参考答案：A解析：物体沿斜面滑下，受到重力、支持力和摩擦力。重力沿斜面的分力为mgsinθ，摩擦力为μmgcosθ。根据动能定理，机械能的损失量等于摩擦力做的功，即μmgcosθL。选项B错误，因为μmghcosθ不是摩擦力做的功；选项C错误，因为μmghsinθ不是摩擦力做的功；选项D错误，因为0表示没有机械能损失。10.参考答案：B解析：物体沿桌面匀加速运动，受到重力、支持力和摩擦力。水平方向，推力F与摩擦力Ff的合力提供加速度，即F-Ff=ma。所以摩擦力大小为F-ma。选项A错误，因为μmg是最大静摩擦力；选项C错误，因为μmg+ma不是摩擦力的大小；选项D错误，因为μmg-ma不是摩擦力的大小。二、填空题1.参考答案：牛顿解析：力的国际单位制单位是牛顿，简称牛，符号为N。这是力学中的基本单位，用于衡量物体间相互作用的大小。2.参考答案：惯性解析：惯性是物体保持原来运动状态的性质，即静止的物体保持静止，运动的物体保持匀速直线运动。这是物体的一种固有属性。3.参考答案：大小相等、方向相反、作用在同一直线上解析：根据牛顿第三定律，两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，并且作用在同一直线上。这是相互作用力的基本特征。4.参考答案：相对运动解析：摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势。无论是静摩擦力还是动摩擦力，其作用效果都是阻碍相对运动。5.参考答案：竖直向下解析：重力的方向总是竖直向下，即指向地心。这是重力最基本的性质，与物体的运动状态无关。6.参考答案：零解析：物体受到三个共点力作用而处于平衡状态，说明这三个力的合力为零。根据力的平衡条件，物体所受的合外力必须为零。7.参考答案：零解析：当物体对支撑面的压力大小等于物体的重力时，如果物体静止或做匀速直线运动，则物体与支撑面之间的摩擦力为零。只有当物体有相对运动趋势时，才会产生静摩擦力。8.参考答案：正比解析：滑动摩擦力的大小与物体间的正压力成正比。这是滑动摩擦力的基本规律，可以用公式f=μN表示，其中μ是动摩擦因数，N是正压力。9.参考答案：相等解析：当两个力的合力为零时，这两个力的大小相等，方向相反。这是力的平衡条件之一，即两个力可以相互抵消。10.参考答案：指向圆心解析：物体在水平面上做匀速圆周运动时，它所受到的合外力提供向心力，方向始终指向圆心。这是向心力的基本性质，确保物体能够保持圆周运动。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：在国际单位制中，力的单位是牛顿（N），而不是千克（kg）。千克是质量的基本单位。力的单位牛顿定义为使质量为1千克的物体产生1米每二次方秒加速度的力。因此，该说法错误。3.参考答案：×解析：惯性是物体保持其原有运动状态的性质，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。4.参考答案：×解析：摩擦力可以是动力也可以是阻力，取决于物体相对运动的方向。例如，传送带上的物体受到的摩擦力是动力，推动物体运动；而刹车时，轮胎与地面间的摩擦力是阻力，使物体减速。因此，该说法错误。5.参考答案：√解析：重力势能是物体由于受到重力作用而具有的能量，其大小取决于物体的质量、重力加速度以及零势能面的选择。零势能面的选择是任意的，因此重力势能是相对的。例如，在地面上的物体，如果选择地面为零势能面，则其重力势能为零；如果选择离地面一定高度作为零势能面，则其重力势能不为零。因此，该说法正确。6.参考答案：√解析：机械能守恒定律指出，在只有重力或系统内弹力做功的封闭系统中，系统的机械能保持不变。这意味着系统的动能和势能之和保持恒定。因此，该说法正确。7.参考答案：√解析：在完全非弹性碰撞中，碰撞后的物体粘在一起共同运动。根据动量守恒定律，系统的总动量在碰撞前后保持不变。但由于碰撞过程中存在能量损失（通常转化为热能、声能等），系统的机械能不守恒。因此，该说法正确。8.参考答案：√解析：向心力是使物体做圆周运动的力，其方向始终指向圆心。它是物体所受到的指向圆心的合外力，作用效果是使物体产生向心加速度，维持物体做圆周运动。因此，该说法正确。9.参考答案：√解析：根据角动量守恒定律，如果质点系对某点的合外力矩为零，则质点系对该点的角动量守恒。这意味着质点系对该点的角动量在时间上保持不变。因此，该说法正确。10.参考答案：√解析：在光滑水平面上做匀速圆周运动的物体，其速度大小不变，因此其动能（动能公式为E_k=1/2mv^2）也不随时间变化。虽然物体的速度方向不断变化，但速度大小保持恒定，所以动能保持不变。因此，该说法正确。四、简答题1.参考答案：任何物体都要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。解析：牛顿第一定律揭示了物体运动状态改变的规律，即物体具有惯性。当物体不受力或受平衡力时，保持原有运动状态；当受力不平衡时，运动状态发生改变。这是经典力学的基础，体现了惯性定律。2.参考答案：向心力是使物体沿着圆周运动的力，方向始终指向圆心。实例：汽车转弯时，地面提供的静摩擦力充当向心力，使汽车做圆周运动。解析：向心力是效果力，不是某种特定性质的力，而是指向圆心的合外力。生活中很多圆周运动都涉及向心力，如摩天轮、过山车等。3.参考答案：超重是指物体对支持物的压力大于自身重力，产生条件是物体具有向上的加速度。失重是指物体对支持物的压力小于自身重力，产生条件是物体具有向下的加速度。解析：超重和失重与重力大小无关，而是与支持力有关。完全失重时，支持力为零，物体仅受重力作用。4.参考答案：现象1：跳远时助跑，利用惯性。原理：物体保持运动状态不变的性质。现象2：水桶提水，利用惯性。原理：物体保持运动状态不变的性质。现象3：锤子敲钉子，利用惯性。原理：物体保持运动状态不变的性质。解析：力学现象广泛存在于生活中，惯性、力的作用效果等原理都能解释这些现象。5.参考答案：内容：一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。适用条件：系统不受外力或所受外力之和为零，且系统内力为内力。解析：动量守恒定律是物理学基本定律之一，适用于宏观低速物体，是解决碰撞、反冲等问题的重要依据。6.参考答案：功是力对物体作用的空间累积效应，做功的两个必要因素是：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离。解析：功是能量转化的量度，只有力且物体在力方向上移动才做功，与物体速度、加速度无关。7.参考答案：原因：当物体做圆周运动时，提供的向心力不足以维持圆周运动，物体将沿切线方向飞出。应用：洗衣机的