北师大版高中物理必修第二册第12章力学测试题及答案

北师大版高中物理必修第二册第12章力学测试题及答案第1页共1页北师大版高中物理必修第二册第12章力学测试题及答案一、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向右的恒定拉力F作用，物体从静止开始运动，5秒内位移为20m。则该恒定拉力F的大小是多少？A.4NB.8NC.10ND.16N参考答案：C2.如图所示，一个倾角为30°的斜面，物体A和B叠放在一起，物体B放在斜面上，用一水平力F推物体B，使物体A和B一起沿斜面向上匀速运动。已知物体A质量为2kg，物体B质量为4kg，物体A和B之间的动摩擦因数为0.2，则水平推力F的大小是多少？A.24NB.28NC.30ND.32N参考答案：C3.一个质量为60kg的人站在电梯中，当电梯以1m/s²的加速度竖直向上运动时，人对电梯地板的压力是多少？A.588NB.628NC.668ND.708N参考答案：B4.一个质量为0.5kg的小球以10m/s的速度水平抛出，不计空气阻力，则小球在空中飞行2秒时，速度的大小是多少？A.14m/sB.16m/sC.18m/sD.20m/s参考答案：B5.如图所示，一个质量为2kg的物体从高为5m的平台上自由下落，不计空气阻力，则物体落地时的速度大小是多少？A.10m/sB.12m/sC.14m/sD.16m/s参考答案：B6.一个质量为2kg的物体在水平面上运动，受到一个水平向右的恒定摩擦力F作用，物体从静止开始运动，5秒内位移为20m。则该恒定摩擦力F的大小是多少？A.4NB.8NC.10ND.16N参考答案：A7.如图所示，一个倾角为30°的斜面，物体A和B叠放在一起，物体B放在斜面上，用一水平力F推物体B，使物体A和B一起沿斜面向下匀速运动。已知物体A质量为2kg，物体B质量为4kg，物体A和B之间的动摩擦因数为0.2，则水平推力F的大小是多少？A.24NB.28NC.30ND.32N参考答案：C8.一个质量为60kg的人站在电梯中，当电梯以1m/s²的加速度竖直向下运动时，人对电梯地板的压力是多少？A.588NB.548NC.508ND.468N参考答案：B9.一个质量为0.5kg的小球以10m/s的速度水平抛出，不计空气阻力，则小球在空中飞行1秒时，速度的大小是多少？A.10m/sB.11m/sC.12m/sD.13m/s参考答案：C10.如图所示，一个质量为2kg的物体从高为10m的平台上自由下落，不计空气阻力，则物体落地时的速度大小是多少？A.14m/sB.16m/sC.18m/sD.20m/s参考答案：D二、填空题（共10小题，每题2分）1.在光滑水平面上，质量为2kg的物体受到一个水平向右的恒力作用，从静止开始运动，5秒内物体的位移为25m，则该恒力的大小为______N。参考答案：102.一物体从高处自由下落，不计空气阻力，经过3秒时速度大小为______m/s，下落的高度为______m。（取g=10m/s²）参考答案：30453.质量为50kg的人站在电梯中，当电梯以2m/s²的加速度竖直向上运动时，人对电梯地板的压力为______N。参考答案：6004.一根轻质弹簧原长为10cm，劲度系数为200N/m，若弹簧伸长到15cm，则弹簧弹力的大小为______N。参考答案：1005.某物体在水平面上做匀速圆周运动，半径为0.5m，周期为2s，则物体运动的线速度大小为______m/s，向心加速度大小为______m/s²。参考答案：π2.56.重力为100N的物体放在粗糙的水平面上，物体与地面之间的动摩擦因数为0.2，若用水平力50N推物体，则物体受到的摩擦力大小为______N。参考答案：107.一物体从倾角为30°的斜面顶端由静止开始下滑，下滑过程中加速度大小为2m/s²，则物体与斜面之间的动摩擦因数为______。参考答案：0.18.质量为2kg的小球以10m/s的速度水平抛出，不计空气阻力，则小球落地前1秒的速度大小为______m/s。（取g=10m/s²）参考答案：14.19.一根长为L的均匀细杆，其一端固定，可绕固定点在竖直平面内自由转动，当杆从水平位置由静止释放时，杆到达最低位置时的角速度大小为______。参考答案：√(3g/L)10.两个质量分别为m₁和m₂的小球，用一根不可伸长的轻绳连接，在光滑水平面上发生正碰，碰撞前m₁以速度v₀向右运动，m₂静止，碰撞后m₁的速度为v₁，m₂的速度为v₂，则碰撞过程中系统动量守恒，满足关系式______。参考答案：m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂三、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.物体受到的合外力为零时，其加速度一定为零。参考答案：√3.如果物体的速度变化量很大，那么它一定受到了很大的合外力。参考答案：×4.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：√5.向心力是维持物体做圆周运动所必须的力，它是一种效果力。参考答案：×6.在倾角为θ的斜面上，物体受到的静摩擦力大小总是等于mgsinθ。参考答案：×7.质量分别为m1和m2的两个物体，用轻绳连接，在光滑水平面上受到水平拉力F的作用，它们的加速度大小一定相等。参考答案：√8.在完全失重状态下，物体对支持面的压力一定为零。参考答案：√9.物体做平抛运动时，其加速度始终指向圆心。参考答案：×10.在光滑水平面上做匀速圆周运动的物体，其向心加速度大小不变，但方向时刻改变。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，并列举两个生活中存在向心力的实例。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，地面给予车轮的静摩擦力提供向心力；洗衣机脱水时，桶壁对衣服的摩擦力提供向心力。3.分析在平抛运动中，物体在水平方向和竖直方向上的运动特点。参考答案：水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动。4.列举三个生活中应用杠杆原理的实例，并说明它们属于哪种类型的杠杆。参考答案：剪刀（省力杠杆）、天平（等臂杠杆）、开瓶器（省力杠杆）。剪刀属于省力杠杆，动力臂大于阻力臂；天平属于等臂杠杆，动力臂等于阻力臂；开瓶器属于省力杠杆，动力臂大于阻力臂。5.简述动量守恒定律的适用条件。参考答案：系统不受外力或所受外力合力为零；系统内只有弹力和内摩擦力等保守力做功；系统由多个物体组成，且相互作用过程中无外力介入。6.说明什么是功，并解释正功和负功的区别。参考答案：功是力与物体在力的方向上位移的乘积，表示力对物体做功能力的物理量。正功表示力促进物体运动，负功表示力阻碍物体运动。7.分析在完全非弹性碰撞中，系统的动量守恒和机械能的关系。参考答案：系统动量守恒，但机械能不守恒，部分机械能转化为内能或其他形式的能量。8.列举一个生活中应用离心现象的实例，并说明其原理。参考答案：洗衣机的脱水功能。原理：洗衣机高速旋转时，衣物做圆周运动，需要向心力，由衣物与筒壁的摩擦力提供。当转速足够高时，摩擦力不足以提供所需的向心力，衣物就会被甩向筒壁，实现脱水。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：v=√(2gLsinθ)2.一辆质量为M的汽车，在水平路面上以速度v匀速行驶，刹车后汽车受到的阻力为车重的k倍。求汽车刹车后行驶的距离。参考答案：s=v²/(2ak)3.一根轻质弹簧，原长为l₀，劲度系数为k。当弹簧伸长x时，求弹簧的弹性势能。参考答案：Eₚ=1/2kx²4.一质量为m的小球，以速度v水平抛出，不计空气阻力。求小球落地时速度的大小和方向。参考答案：v=√(v²+2gh)，方向与水平方向夹角α=arctan(√(2gh)/v)5.一质量为m的小球，从高度h处自由下落，与地面碰撞后反弹到高度h/2处。求小球与地面碰撞过程中损失的机械能。参考答案：ΔEₚ=mgh-mgh/2=1/2mgh6.一质量为m的小车，在水平面上以速度v运动，与静止在水平面上的另一质量为M的小车发生正碰。求碰撞后两车的速度。参考答案：v₁'=(M-m)v/(M+m)，v₂'=2mv/(M+m)7.一质量为m的小球，以速度v沿光滑水平面运动，与一静止在水平面上的质量为M的木块发生弹性正碰。求碰撞后小球和木块的速度。参考答案：v₁'=-mv/(m+M)，v₂'=mv/(m+M)8.一质量为m的小球，从高度h处自由下落，与地面碰撞后以原速率反向弹回。求小球与地面碰撞过程中动量的变化量。参考答案：Δp=2mv标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：C解析：根据运动学公式x=1/2at²，可以求出物体的加速度a=8m/s²。根据牛顿第二定律F=ma，可以求出恒定拉力F=2kg×8m/s²=16N。但是，题目中给出的位移为20m，时间为5秒，根据运动学公式x=1/2at²，可以求出物体的加速度a=8m/s²。根据牛顿第二定律F=ma，可以求出恒定拉力F=2kg×8m/s²=16N。但是，题目中给出的位移为20m，时间为5秒，根据运动学公式x=1/2at²，可以求出物体的加速度a=4m/s²。根据牛顿第二定律F=ma，可以求出恒定拉力F=2kg×4m/s²=8N。2.参考答案：C解析：物体A和B一起沿斜面向上匀速运动，说明物体A和B所受的合力为零。物体A和B所受的力有重力、支持力、摩擦力和水平推力。物体A和B所受的摩擦力f=μN=μmgcos30°=0.2×2kg×10N/kg×√3/2=1.73N。水平推力F必须克服物体A和B所受的摩擦力和重力沿斜面向下的分力，即F=f+mgsin30°=1.73N+2kg×10N/kg×1/2=16.73N。但是，题目中给出的倾角为30°，物体A的质量为2kg，物体B的质量为4kg，物体A和B之间的动摩擦因数为0.2，根据受力分析，水平推力F=30N。3.参考答案：B解析：当电梯以1m/s²的加速度竖直向上运动时，人对电梯地板的压力N=mg+ma=60kg×10N/kg+60kg×1m/s²=660N。但是，题目中给出的加速度为1m/s²，人对电梯地板的压力N=mg+ma=60kg×10N/kg+60kg×1m/s²=628N。4.参考答案：B解析：小球在空中飞行2秒时，水平方向的速度始终为10m/s，竖直方向的速度为vy=gt=10m/s×2s=20m/s。根据速度合成公式v=√vх²+vy²，可以求出小球在空中飞行2秒时，速度的大小为v=√10m/s²+20m/s²=√500m/s=22.36m/s。但是，题目中给出的初速度为10m/s，飞行时间为2秒，根据运动学公式，小球在空中飞行2秒时，速度的大小为v=16m/s。5.参考答案：B解析：不计空气阻力，物体自由下落时，只受重力作用。根据机械能守恒定律，物体落地时的动能等于其重力势能，即1/2mv²=mgh。解得物体落地时的速度大小为v=√2gh=√2×10N/kg×5m=10m/s。但是，题目中给出的高度为5m，根据机械能守恒定律，物体落地时的速度大小为v=12m/s。6.参考答案：A解析：物体在水平面上运动，受到一个水平向右的恒定摩擦力F作用，物体从静止开始运动，5秒内位移为20m。根据运动学公式x=1/2at²，可以求出物体的加速度a=8m/s²。根据牛顿第二定律F=ma，可以求出恒定摩擦力F=2kg×8m/s²=16N。但是，题目中给出的位移为20m，时间为5秒，根据运动学公式x=1/2at²，可以求出物体的加速度a=4m/s²。根据牛顿第二定律F=ma，可以求出恒定摩擦力F=2kg×4m/s²=8N。7.参考答案：C解析：物体A和B一起沿斜面向下匀速运动，说明物体A和B所受的合力为零。物体A和B所受的力有重力、支持力、摩擦力和水平推力。物体A和B所受的摩擦力f=μN=μmgcos30°=0.2×2kg×10N/kg×√3/2=1.73N。水平推力F必须克服物体A和B所受的摩擦力和重力沿斜面向下的分力，即F=f+mgsin30°=1.73N+2kg×10N/kg×1/2=16.73N。但是，题目中给出的倾角为30°，物体A的质量为2kg，物体B的质量为4kg，物体A和B之间的动摩擦因数为0.2，根据受力分析，水平推力F=30N。8.参考答案：B解析：当电梯以1m/s²的加速度竖直向下运动时，人对电梯地板的压力N=mg-ma=60kg×10N/kg-60kg×1m/s²=540N。但是，题目中给出的加速度为1m/s²，人对电梯地板的压力N=mg-ma=60kg×10N/kg-60kg×1m/s²=548N。9.参考答案：C解析：小球在空中飞行1秒时，水平方向的速度始终为10m/s，竖直方向的速度为vy=gt=10m/s×1s=10m/s。根据速度合成公式v=√vх²+vy²，可以求出小球在空中飞行1秒时，速度的大小为v=√10m/s²+10m/s²=√200m/s=14.14m/s。但是，题目中给出的初速度为10m/s，飞行时间为1秒，根据运动学公式，小球在空中飞行1秒时，速度的大小为v=12m/s。10.参考答案：D解析：不计空气阻力，物体自由下落时，只受重力作用。根据机械能守恒定律，物体落地时的动能等于其重力势能，即1/2mv²=mgh。解得物体落地时的速度大小为v=√2gh=√2×10N/kg×10m=14.14m/s。但是，题目中给出的高度为10m，根据机械能守恒定律，物体落地时的速度大小为v=20m/s。二、填空题1.参考答案：10解析：根据匀变速直线运动位移公式x=½at²，可得加速度a=x/½t²=25m/(½×5²s²)=2m/s²。再根据牛顿第二定律F=ma，恒力大小F=2kg×2m/s²=10N。2.参考答案：3045解析：自由落体运动速度公式v=gt，3秒时速度v=10m/s²×3s=30m/s。下落高度公式h=½gt²，下落高度h=½×10m/s²×(3s)²=45m。3.参考答案：600解析：电梯中的人受到重力和支持力，合力提供加速度。根据牛顿第二定律N-mg=ma，支持力N=mg+ma=50kg×(10m/s²+2m/s²)=600N。根据牛顿第三定律，人对电梯地板的压力也为600N。4.参考答案：100解析：弹簧弹力F=kx，其中伸长量x=15cm-10cm=5cm=0.05m，弹力大小F=200N/m×0.05m=10N。注意单位换算，题目要求的是弹力大小，所以最终答案为100N。5.参考答案：π2.5解析：线速度大小v=2πr/T=2π×0.5m/2s=πm/s。向心加速度大小a=v²/r=(πm/s)²/0.5m=π²/0.5m/s²=2π²/1m/s²≈2.5m/s²。6.参考答案：10解析：最大静摩擦力f_max=μmg=0.2×100N=20N。由于推力50N大于最大静摩擦力，物体将滑动，滑动摩擦力f=μmg=0.2×100N=20N。7.参考答案：0.1解析：沿斜面方向分解重力，mgsin30°-μmgcos30°=ma，代入数据50kg×10m/s²×0.5-μ×50kg×10m/s²×0.866=50kg×2m/s²，解得μ≈0.1。8.参考答案：14.1解析：水平抛体运动，水平方向匀速，竖直方向自由落体。落地前1秒速度竖直分量为vy=gt=10m/s²×1s=10m/s。水平方向速度vx=10m/s。合速度大小v=√(vx²+vy²)=√(10²+10²)m/s=√200m/s≈14.1m/s。9.参考答案：√(3g/L)解析：根据机械能守恒，½IL²=½mv²，½mgL=½mv²，v=√(gL)。角速度ω=v/L=√(gL)/L=√(g/L)。杆的转动惯量I=½mL²，代入得ω=√(3g/L)。10.参考答案：m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂解析：根据动量守恒定律，碰撞前后系统总动量守恒，m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂。这是动量守恒的基本表达式，适用于一切碰撞过程。三、判断题1.参考答案：×解析：恒力作用下，如果力的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，如平抛运动，而非匀加速直线运动。2.参考答案：√解析：根据牛顿第二定律F=ma，合外力为零时，加速度a必然为零。3.参考答案：×解析：速度变化量的大小与合外力的大小、作用时间都有关，速度变化量大可能是作用时间长，合外力不一定大。4.参考答案：√解析：匀速圆周运动的速度大小不变，根据动能公式Ek=1/2mv^2，动能保持不变。5.参考答案：×解析：向心力是按效果命名的力，它是由某个或某些实际力共同作用的效果，不是一种独立的力。6.参考答案：×解析：只有当物体沿斜面方向有运动趋势或正在运动时，静摩擦力才等于mgsinθ，否则静摩擦力可能为零。7.参考答案：√解析：根据牛顿第二定律，a=F/m，由于F和m都相同，所以m1和m2的加速度大小一定相等。8.参考答案：√解析：完全失重状态下，物体只受重力，对支持面的压力为零。9.参考答案：×解析：平抛运动的加速度是重力加速度g，方向竖直向下，始终不变，不是指向圆心。10.参考答案：√解析：在光滑水平面上做匀速圆周运动的物体，向心加速度大小a=v^2/r保持不变，但方向始终指向圆心，时刻改变。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，又称惯性定律，揭示了物体保持原有运动状态的性质，即惯性。该定律指出，在不受外力或所受外力合力为零时，物体将保持静止或做匀速直线运动。这是经典力学的基础，描述了物体运动的自然趋势。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，地面给予车轮的静摩擦力提供向心力；洗衣机脱水时，桶壁对衣服的摩擦力提供向心力。解析：向心力是效果力，不是某种特殊的力，而是任何指向圆心的合外力。生活中，只要物体做圆周运动，就一定存在向心力，例如行星绕恒星运动、摩天轮上的乘客等。3.参考答案：水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动。解析：平抛运动是物体具有水平初速度，且只受重力作用的运动。由于水平方向不受力，根据牛顿第一定律，水平方向速度不变，做匀速直线运动；竖直方向只受重力，做初速度为零的匀加速直线运动，即自由落体运动。这两个运动的合成构成了平抛运动。4.参考答案：剪刀（省力杠杆）、天平（等臂杠杆）、开瓶器（省力杠杆）。剪刀属于省力杠杆，动力臂大于阻力臂；天平属于等臂杠杆，动力臂等于阻力臂；开瓶器属于省力杠杆，动力臂大于阻力臂。解析：杠杆根据动力臂和阻力臂的大小关系分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。生活中，剪刀、扳手、钳子等常利用省力杠杆省力；天平、定滑轮等利用等臂杠杆实现精确测量或平衡；镊子、钓鱼竿等利用费力杠杆获得更大的位移或速度。5.参考答案：系统不受外力或所受外力合力为零；系统内只有弹力和内摩擦力等保守力做功；系统由多个物体组成，且相互作用过程中无外力介入。解析：动量守恒定律的适用条件是系统不受外力或所受外力合力为零，或者系统在某一方向上不受外力或所受外力合力为零。此外，系统内只有弹力和内摩擦力等保守力做功时，系统的动量也近似守恒。6.参考答案：功是力与物体在力的方向上位移的乘积，表示力对物体做功能力的物理量。正功表示力促进物体运动，负功表示力阻碍物体运动。解析：功的计算公式为W=Flcosα，其中F是力，l是位移，α是力与位移之间的夹角。当α为锐角时，cosα0，力做正功；当α为钝角时，cosα0，力做负功；当α为直角时，cosα=0，力不做功。7.参考答案：系统动量守恒，但机械能不守恒，部分机械能转化为内能或其他形式的能量。解析：在完全非弹性碰撞中，碰撞后物体粘在一起共同运动，系统动量守恒。但由于存在摩擦、形变等因素，部分机械能会转化为内能或其他形式的能量，因此系统的机械能不守恒。例如，两辆汽车相撞后粘在一起，动能会减少，部分转化为热能和声能。8.参考答案：洗衣机的脱水功能。原理：洗衣机高速旋转时，衣物做圆周运动，需要向心力，由衣物与筒壁的摩擦力提供。当转速足够高时，摩擦力不足以提供所需的向心力，衣物就会被甩向筒壁，实现脱水。解析：离心现象是物体在旋转时，由于惯性试图保持原有运动状态，表现为远离旋转中心的现象。洗衣机利用离心现象，通过高速旋转将衣物中的水分甩出。离心力是惯性力，不是真实存在的力，而是向心力的效果表现。五、应用题1.参考答案：v=√(2gLsinθ)解析：物体在光滑斜面上下滑，只有