北师大版高中物理必修第二册第6章测试题及答案

北师大版高中物理必修第二册第6章测试题及答案第1页共1页北师大版高中物理必修第二册第6章测试题及答案一、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.5NC.10ND.20N参考答案：C2.一质点做匀变速直线运动，初速度为5m/s，加速度为2m/s²，则第3秒末的速度是多少？A.11m/sB.12m/sC.13m/sD.14m/s参考答案：C3.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ω是多少？A.sqrt(g/Lcosθ)B.sqrt(g/Lsinθ)C.sqrt(gtanθ)D.sqrt(g/(Lcosθ))参考答案：B4.一辆汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度为a，行驶时间为t，则汽车在这段时间内平均速度是多少？A.at/2B.atC.2atD.at²参考答案：A5.一物体从高处自由下落，不计空气阻力，经过高度为h的某点时的速度是多少？A.sqrt(2gh)B.sqrt(gh)C.2ghD.gh参考答案：A6.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，则物体沿斜面下滑的加速度是多少？A.gsinθB.gcosθC.g(sinθ-μcosθ)D.g(sinθ+μcosθ)参考答案：C7.一颗人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r，地球质量为M，万有引力常量为G，则卫星的运行周期T是多少？A.2πsqrt(r³/GM)B.2πsqrt(r²/GM)C.2πr/GMD.2πsqrt(GM/r)参考答案：A8.一物体从高处以初速度v₀水平抛出，不计空气阻力，则物体落地时的速度方向与水平方向夹角的正切值是多少？A.g/v₀B.v₀/gC.sqrt(2)g/v₀D.g²/v₀²参考答案：A9.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，用一个与水平方向成θ角的力F拉物体，使物体沿桌面匀速运动，则拉力F的大小是多少？A.μmgB.μmgcosθC.μmgsinθD.μmg/(cosθ-sinθ)参考答案：B10.一颗人造地球卫星绕地球做椭圆轨道运动，近地点距离地心为r₁，远地点距离地心为r₂，则卫星在近地点和远地点的动能之比是多少？A.r₁²/r₂²B.r₂²/r₁²C.r₁/r₂D.r₂/r₁参考答案：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恒力F的作用，从静止开始运动，5秒内物体的位移为25m，则力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：3:43.一根轻质弹簧原长为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，弹簧伸长______cm。（取g=10m/s²）参考答案：24.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：46.某电路中，电源电动势为E，内阻为r，外电路总电阻为R，电路中的电流为I，则电源的输出功率P出=______。参考答案：(E²/R+r²)(R+r)/R²7.两个电阻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：0.98.一个质量为m的物体从高度h处自由下落，不计空气阻力，它落地时的动能为______J。参考答案：mgh9.某交流电的电压表达式为u=311sin100πt（V），则该交流电的频率为______Hz。参考答案：5010.在验证牛顿第二定律的实验中，为了减小误差，应该保持砂桶的质量______。参考答案：远小于三、判断题（共10小题，每题2分）1.在匀速圆周运动中，向心加速度的方向始终指向圆心。参考答案：√2.万有引力定律适用于两个质点之间的相互作用，但在实际应用中也可以近似用于两个均匀球体之间的相互作用。参考答案：√3.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：√4.机械能守恒定律适用于只有重力或弹力做功的系统中。参考答案：√5.在圆周运动中，线速度越大，向心加速度也越大。参考答案：√6.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是相等的。参考答案：√7.在简谐运动中，回复力的大小与位移的大小成正比，方向相反。参考答案：√8.在静电场中，电势越高的地方，电场强度也越大。参考答案：×9.电磁感应现象中，穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流。参考答案：√10.在光的折射现象中，光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角。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。特点包括：线速度大小不变，但方向时刻改变；角速度恒定；向心加速度大小不变，方向始终指向圆心；合外力提供向心力。2.说明向心力的来源及其作用效果。参考答案：向心力来源于物体间的相互作用力，如重力、弹力、摩擦力等。作用效果是使物体速度方向不断改变，维持物体做圆周运动。向心力大小与物体质量、速度平方和半径成正比。3.列举三个生活中常见的离心现象实例。参考答案：①洗衣机的脱水功能利用离心力将水甩出；②汽车转弯时，乘客会向外甩出；③旋转木马上的乘客会被甩向边缘。4.分析万有引力定律的适用条件。参考答案：万有引力定律适用于任何两个有质量的物体之间。条件包括：物体可视为质点；物体间的距离远大于物体自身大小；引力常量G是普适常数。5.解释为什么地球上的物体都受到重力作用。参考答案：地球对物体的引力是由于地球自转产生的向心力分力。地球绕地轴自转时，地表物体需要向心力维持圆周运动，实际受到的引力是地球总引力与向心力之差，表现为重力。6.比较匀速圆周运动与直线运动的区别。参考答案：匀速圆周运动速度方向不断改变，是变速运动；直线运动速度方向不变，是匀速或变速运动。匀速圆周运动需要向心力维持，直线运动不一定需要；匀速圆周运动加速度不为零，直线运动加速度可能为零。7.简述开普勒三大定律的主要内容。参考答案：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）：行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等；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。8.说明为什么人造地球卫星不会掉回地面。参考答案：人造地球卫星受到地球引力提供向心力，维持其绕地球做匀速圆周运动。只要卫星速度足够大，其向心加速度等于重力加速度，不会掉回地面。卫星轨道高度越高，所需速度越小。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。（重力加速度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，水平方向和竖直方向的速度大小及小球离抛出点的水平距离。（重力加速度g取10m/s²）参考答案：水平方向速度5m/s，竖直方向速度20m/s，水平距离20m3.一根轻质弹簧原长为10cm，劲度系数为200N/m。现将其一端固定，另一端悬挂一个质量为0.5kg的物体，弹簧伸长到12cm。若将物体向下拉至弹簧伸长到14cm，然后由静止释放，求物体第一次回到原位置时的速度大小。（重力加速度g取10m/s²）参考答案：2m/s4.一辆汽车以20m/s的速度在水平路面上行驶，突然刹车，刹车过程中汽车受到的阻力是汽车重力的0.5倍。求汽车刹车后行驶多远才能停下。（重力加速度g取10m/s²）参考答案：40m5.一颗卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为地球半径的2倍。求卫星的运行周期。（已知地球半径为6400km，地球表面重力加速度g取9.8m/s²，万有引力常量G取6.67×10⁻¹¹N•m²/kg²）参考答案：5100s6.一物体从高处自由下落，经过3秒时速度达到29.4m/s。求物体下落的高度。（重力加速度g取10m/s²）参考答案：45m7.一根长为1m的均匀细杆，质量为2kg，可绕其一端在竖直平面内自由转动。若将其从水平位置由静止释放，求细杆转到与水平方向成30°角时的角速度大小。（重力加速度g取10m/s²）参考答案：√(15)rad/s8.一质量为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。（重力加速度g取10m/s²）参考答案：550N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：C解析：根据速度公式v=v₀+at，可得第3秒末的速度v=5+2×3=11m/s。选项C正确，选项A、B、D错误。3.参考答案：B解析：小球做圆周运动的向心力由重力和细线拉力的合力提供，根据牛顿第二定律，有mgtanθ=mv²/L，解得v=sqrt(gLtanθ)。又根据v=ωL，可得ω=sqrt(gtanθ/L)。选项B正确，选项A、C、D错误。4.参考答案：A解析：根据位移公式x=½at²，可得位移x=½at²。平均速度v=x/t=½at²/t=at/2。选项A正确，选项B、C、D错误。5.参考答案：A解析：根据机械能守恒定律，物体在高度为h时的动能等于其重力势能减少量，即½mv²=mgh，解得v=sqrt(2gh)。选项A正确，选项B、C、D错误。6.参考答案：C解析：物体沿斜面下滑的合力为mgsinθ-μmgcosθ，根据牛顿第二定律，有mgsinθ-μmgcosθ=ma，解得a=g(sinθ-μcosθ)。选项C正确，选项A、B、D错误。7.参考答案：A解析：卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供，即GMm/r²=mv²/r，解得v=sqrt(GM/r)。周期T=2πr/v=2πr/sqrt(GM/r)=2πsqrt(r³/GM)。选项A正确，选项B、C、D错误。8.参考答案：A解析：水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动。落地时竖直方向速度vy=gt，水平方向速度vx=v₀。速度方向与水平方向夹角的正切值tanθ=vy/vx=gt/v₀=g/v₀。选项A正确，选项B、C、D错误。9.参考答案：B解析：物体沿桌面匀速运动，说明水平方向合力为零，即Fcosθ=μmgcosθ+μmgsinθ。解得F=μmg/(cosθ-sinθ)。选项B正确，选项A、C、D错误。10.参考答案：D解析：根据开普勒第二定律，卫星与地球连线在相等时间内扫过的面积相等，即卫星在近地点和远地点的动能之比等于其速度之比的平方，即(v₁/v₂)²=(r₂/r₁)²，解得v₁²/v₂²=r₂²/r₁²。由于动能Ek=½mv²，所以卫星在近地点和远地点的动能之比Ek₁/Ek₂=m(v₁²)/(m(v₂²))=v₁²/v₂²=r₂²/r₁²。选项D正确，选项A、B、C错误。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，可得力F=2kg×2m/s²=50N。2.参考答案：3:4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。设水平初速度为v₀，则水平方向速度始终为v₀，竖直方向速度vy=gt。当速度方向与水平方向成30°角时，tan30°=vy/v₀=gt/v₀，可得t=v₀/(gtan30°)=v₀/(g√3/3)=v₀√3/g。此时水平位移x=v₀t=v₀²√3/g，竖直位移y=1/2gt²=1/2g(v₀√3/g)²=3v₀²/2g。则水平位移与竖直位移之比为x:y=v₀²√3/g:3v₀²/2g=√3:3/2=2√3:3=2:√3/√3=2:4/3=3:4。3.参考答案：2解析：弹簧悬挂物体后处于平衡状态，弹簧的弹力F=kx等于物体的重力G=mg。可得x=mg/k=2kg×10m/s²/500N/m=20N/500N/m=0.04m=4cm。弹簧伸长量为4cm-10cm=-6cm，说明弹簧被压缩了6cm，即伸长量为-(-6cm)=2cm。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：4解析：由波形图可知，波长λ=4cm。波速v=λ/T，所以周期T=λ/v=4cm/v。P点完成一次全振动需要的时间为周期T，即4cm/v秒。6.参考答案：(E²/R+r²)(R+r)/R²解析：电源的输出功率P出=I²R=(E/(R+r))²R=E²R/(R+r)²。又因为(R+r)²=R²+2Rr+r²，所以P出=E²R/(R²+2Rr+r²)=(E²R+r²E²+2E²r)/(R²+2Rr+r²)=(E²(R+r)+2E²r)/(R²+2Rr+r²)=(E²(R+r)/R²+2E²r/R²)•R=(E²/R+r²)(R+r)/R²。7.参考答案：0.9解析：两电阻并联，总电阻R并=1/(1/R1+1/R2)=1/(1/10Ω+1/20Ω)=1/(2/20Ω+1/20Ω)=1/(3/20Ω)=20Ω/3Ω≈6.67Ω。电路中的总电流I=U/R并=6V/6.67Ω≈0.9A。8.参考答案：mgh解析：根据机械能守恒定律，物体落地时的动能Ek等于其初始重力势能mgh，即Ek=mgh。9.参考答案：50解析：交流电的电压表达式为u=311sin100πt（V），其中最大值Um=311V，角频率ω=100πrad/s。频率f=ω/2π=100π/2π=50Hz。10.参考答案：远小于解析：在验证牛顿第二定律的实验中，为了减小误差，应该保持砂桶的质量远小于小车和砝码的总质量。这是因为根据F=ma，实验中拉力F近似等于砂桶和砂的总重力，即F=mg。为了使拉力F近似等于合外力，砂桶的质量m应该远小于小车和砝码的总质量M，即mM，这样才可以认为小车受到的合外力近似等于砂桶和砂的总重力。三、判断题1.参考答案：√解析：在匀速圆周运动中，物体的速度方向不断变化，因此存在加速度，这个加速度称为向心加速度，其方向始终指向圆心，使得物体保持在圆周轨道上运动。2.参考答案：√解析：万有引力定律适用于两个质点之间的相互作用，但在实际应用中，对于两个均匀球体，可以将其质量集中在球心，即视为质点，因此也可以近似用于两个均匀球体之间的相互作用。3.参考答案：√解析：在完全非弹性碰撞中，两个物体碰撞后粘在一起共同运动，系统的动量守恒，但由于存在非弹性形变，部分机械能转化为内能或其他形式的能量，因此机械能不守恒。4.参考答案：√解析：机械能守恒定律适用于只有重力或弹力做功的系统中，因为这两种力是保守力，做功不会改变系统的机械能，即动能和势能的总和保持不变。5.参考答案：√解析：在圆周运动中，向心加速度的大小为a=v^2/r，其中v是线速度，r是半径。因此，线速度越大，向心加速度也越大。6.参考答案：√解析：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是相等的，即a^3/T^2=k，其中a是轨道半长轴，T是公转周期，k是常数。7.参考答案：√解析：在简谐运动中，回复力的大小与位移的大小成正比，方向相反，即F=-kx，其中F是回复力，k是劲度系数，x是位移。这是简谐运动的定义条件。8.参考答案：×解析：在静电场中，电势越高的地方，电场强度不一定越大。电场强度是电势梯度的负方向，电势的高低并不直接决定电场强度的大小。9.参考答案：√解析：根据法拉第电磁感应定律，穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电动势，从而产生感应电流。10.参考答案：√解析：在光的折射现象中，根据折射定律，光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角，即sinr/sini1，其中r是折射角，i是入射角。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。特点包括：线速度大小不变，但方向时刻改变；角速度恒定；向心加速度大小不变，方向始终指向圆心；合外力提供向心力。解析：匀速圆周运动是曲线运动的一种，虽然速率不变，但速度是矢量，方向变化即速度变化。向心加速度是描述速度方向变化快慢的物理量，其大小a=v²/r，方向始终指向圆心。向心力是产生向心加速度的原因，其大小F=ma=mv²/r，方向也指向圆心。匀速圆周运动是动力学和运动学结合的典型例子，体现了力与运动状态的深刻联系。2.参考答案：向心力来源于物体间的相互作用力，如重力、弹力、摩擦力等。作用效果是使物体速度方向不断改变，维持物体做圆周运动。向心力大小与物体质量、速度平方和半径成正比。解析：向心力不是一种新力，而是按效果命名的力。例如，地球绕太阳公转的向心力是太阳对地球的引力；银行转弯时汽车受到的向心力是地面支持力的水平分量。向心力的作用效果是改变速度方向，不改变速度大小。如果向心力消失，物体将沿切线方向做匀速直线运动。3.参考答案：①洗衣机的脱水功能利用离心力将水甩出；②汽车转弯时，乘客会向外甩出；③旋转木马上的乘客会被甩向边缘。解析：离心现象是物体在旋转系统中由于惯性表现出的“远离中心”的趋势。实际上是由于向心力不足或消失导致的运动状态改变。洗衣机脱水时，水滴因惯性保持切线运动，而衣物随桶旋转，水被甩出。汽车转弯时，乘客由于惯性保持直线运动，相对于车厢向外甩。4.参考答案：万有引力定律适用于任何两个有质量的物体之间。条件包括：物体可视为质点；物体间的距离远大于物体自身大小；引力常量G是普适常数。解析：牛顿万有引力定律F=Gm₁m₂/r²是经典力学的重要基础。适用条件限制了其应用范围，对于形状不规则或距离很近的物体需要考虑引力分布。在宏观低速情况下适用，微观高速情况下需用广义相对论修正。5.参考答案：地球对物体的引力是由于地球自转产生的向心力分力。地球绕地轴自转时，地表物体需要向心力维持圆周运动，实际受到的引力是地球总引力与向心力之差，表现为重力。解析：地球表面物体随地球自转做圆周运动，所需的向心力由地球对物体的引力提供。赤道处向心力最大，两极处为零。重力是地球引力的一个分力，方向近似指向地心。重力加速度g随纬度升高而增大。6.参考答案：匀速圆周运动速度方向不断改变，是变速运动；直线运动速度方向不变，是匀速或变速运动。匀速圆周运动需要向心力维持，直线运动不一定需要；匀速圆周运动加速度不为零，直线运动加速度可能为零。解析：匀速圆周运动是加速度变化的运动，加速度方向始终指向圆心。直线运动中，匀速直线运动加速度为零，变速直线运动加速度不为零且方向沿直线。两种运动的动力学条件不同，匀速圆周运动需要合外力提供向心力，直线运动合外力决定加速度方向。7.参考答案：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）：行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等；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。解析：开普勒三大定律是行星运动的基本规律，第一定律揭示了行星轨道的形状，第二定律描述了行星运动的速率变化，第三定律建立了行星轨道大小与周期之间的关系。这些定律为牛顿万有引力定律奠定了基础。8.参考答案：人造地球卫星受到地球引力提供向心力，维持