2026年北师大版高中物理必修第十五册第12章同步练习题及答案

2026年北师大版高中物理必修第十五册第12章同步练习题及答案第1页共1页2026年北师大版高中物理必修第十五册第12章同步练习题及答案一、单项选择题（共10小题，每题2分）（每小题只有一个选项符合题意，请把正确选项的字母填在题后括号内）1.一辆汽车在平直公路上做匀加速直线运动，初速度为10m/s，加速度为2m/s²，则第3秒末汽车的速度是多少？A.16m/sB.18m/sC.20m/sD.22m/s参考答案：C2.一个质量为2kg的物体静止在水平桌面上，物体与桌面间的动摩擦因数为0.2，现用水平力F=10N拉物体，物体未动，则桌面对物体的摩擦力大小是多少？A.2NB.4NC.6ND.10N参考答案：D3.如图所示，一个倾角为30°的斜面，物体A质量为1kg，物体B质量为2kg，A、B用轻绳连接，B放在斜面上，A悬空，系统处于静止状态，则斜面对B的支持力大小是多少？（取g=10m/s²）A.10NB.15NC.20ND.25N参考答案：C4.一颗子弹以800m/s的速度水平射入静止在光滑水平面上的木块，子弹进入木块后穿出，穿出时速度为400m/s，木块获得的速度是多少？（子弹质量远小于木块质量）A.200m/sB.300m/sC.400m/sD.600m/s参考答案：C5.一个带电粒子以速度v₀=5×10⁶m/s进入一个相互垂直的匀强电场和磁场区域，电场强度E=100N/C，磁感应强度B=0.1T，粒子电荷量q=1.6×10⁻¹⁹C，粒子将如何运动？A.沿原方向做匀速直线运动B.沿电场力方向做匀加速直线运动C.做匀速圆周运动D.做螺旋运动参考答案：A6.一个电感线圈的自感系数为L=0.5H，与一个电容为C=0.1μF的电容器串联接在频率为50Hz的交流电源上，电路中的电流是多少？（电源电压有效值U=220V）A.0.5AB.1AC.1.5AD.2A参考答案：B7.一个质量为1kg的物体从静止开始沿倾角为45°的粗糙斜面下滑，斜面长10m，物体与斜面间的动摩擦因数为0.5，物体滑到斜面底端的速度是多少？（取g=10m/s²）A.5m/sB.10m/sC.7.07m/sD.8.66m/s参考答案：C8.一个带电粒子以速度v₀=10m/s水平进入一个磁感应强度为B=0.2T的匀强磁场区域，粒子电荷量q=1.6×10⁻¹⁹C，粒子质量m=1.6×10⁻²⁸kg，粒子将在磁场中做半径为多少的圆周运动？A.0.1mB.0.2mC.0.25mD.0.3m参考答案：B9.一个物体做匀速圆周运动，其运动方向始终沿着圆周切线方向运动，则下列说法正确的是：A.物体受到的合外力为零B.物体的加速度为零C.物体受到的合外力指向圆心D.物体的速度大小不断变化参考答案：C10.在国际单位制中，力的单位是牛顿，符号是N，下列说法正确的是：A.1N=1kg•m/s²B.1N=1kg•m²/s²C.1N=1kg•m/sD.1N=1kg•m/s²/s参考答案：A二、填空题（共10小题，每题2分）（请把正确答案直接填写在题中横线上，填写不完整的不得分）1.一辆汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度为2m/s²，行驶5s后速度达到多少？参考答案：10m/s2.一个质量为50kg的人站在电梯中，当电梯以1m/s²的加速度上升时，人对地板的压力是多少？参考答案：510N3.一个物体从高处自由下落，不计空气阻力，经过3s下落的高度是多少？（取g=10m/s²）参考答案：45m4.一个平行板电容器，两板间距为0.02m，板间电压为200V，则电容器极板间的电场强度是多少？参考答案：1×10⁴V/m5.一个带电粒子以速度v₀=3×10⁶m/s进入一个磁感应强度为0.5T的匀强磁场，速度方向与磁场方向垂直，则粒子所受的洛伦兹力是多少？（粒子电荷量为+2e）参考答案：3×10⁻¹N6.一个质量为2kg的物体静止在倾角为30°的粗糙斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为0.2，则物体沿斜面向下滑动时受到的摩擦力是多少？参考答案：1.96N7.一个电感线圈的自感系数为L=0.2H，与一个电容为C=10μF的电容串联接在频率为50Hz的交流电源上，则电路的阻抗是多少？参考答案：70.71Ω8.一个平行板电容器，两板面积分别为S₁=100cm²和S₂=200cm²，板间介质介电常数为ε=4，则电容器的电容是多少？参考答案：176μF9.一个质量为1kg的物体在水平面上受到一个与水平方向成45°角的斜向拉力F=10N，则物体在水平面上运动的加速度是多少？（不计摩擦力）参考答案：5m/s²10.一个质量为2kg的物体从高为5m的粗糙水平面顶端由静止开始滑下，滑到地面时速度为多少？（物体与水平面间的动摩擦因数为0.1）参考答案：10m/s三、判断题（共10小题，每题2分）（正确的打“√”，错误的打“×”，把判断符号填在题后括号内）1.在国际单位制中，力的单位是牛顿（N），而重力的单位是千克力（kgf）。参考答案：×2.物体受到的合外力越大，其加速度就越大，这是牛顿第二定律的体现。参考答案：√3.摩擦力总是阻碍物体的运动，因此它的方向总是与物体的运动方向相反。参考答案：×4.当两个物体相对静止时，它们之间的静摩擦力可以大于最大静摩擦力。参考答案：×5.在水平面上做匀速圆周运动的物体，其所受的合外力提供向心力。参考答案：√6.万有引力定律不仅适用于两个质点之间，也适用于两个均匀球体之间。参考答案：√7.在完全失重状态下，物体仍然受到地球的引力，只是没有支持力。参考答案：√8.机械能守恒定律适用于只有重力或系统内弹力做功的封闭系统。参考答案：√9.动量守恒定律在任何惯性参考系中都成立，但机械能守恒定律只适用于惯性参考系。参考答案：√10.一辆汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度为2m/s²，行驶5秒后的速度是10m/s。参考答案：√四、简答题（共8小题，每题2分）（请分点作答，语言简明、要点齐全，写在对应题目下方的横线上）1.简述牛顿第一定律的内容。参考答案：物体在没有受到外力或者受到平衡力的情况下，总保持静止状态或者匀速直线运动状态。2.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作用，从静止开始运动，5秒内位移为50m。求力F的大小。参考答案：20N3.判断以下说法是否正确：物体速度变化越快，加速度越大。参考答案：√4.简述功的定义及其计算公式。参考答案：力F作用在物体上使物体在力的方向上移动一段距离，这个力与物体在力的方向上移动距离的乘积。计算公式为W=Fs，其中W是功，F是力，s是位移。5.一个质量为5kg的物体从高为10m处自由下落，不计空气阻力，求它落地时的速度大小。（g取10m/s²）参考答案：100m/s6.判断以下说法是否正确：功率越大的机器，做功越多。参考答案：×7.简述机械能守恒定律的内容及其适用条件。参考答案：在只有重力或系统内弹力做功的条件下，物体的动能与势能（包括重力势能和弹性势能）发生相互转化，但机械能的总量保持不变。适用条件：系统内无非保守力做功，或只有这些力做功。8.一个质量为3kg的物体在粗糙水平面上受到一个水平恒力F作用，以2m/s²的加速度向右运动。已知物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，求力F的大小。参考答案：29.6N五、应用题（共8小题，每题3分）（请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写最后结果不得分）1.一辆汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度为2m/s²。行驶5秒后，汽车的速度是多少？位移是多少？A.10m/s，25mB.10m/s，50mC.20m/s，25mD.20m/s，50m参考答案：B2.一个物体从高处自由下落，不计空气阻力。下落3秒后，物体的速度是多少？下落的高度是多少？（取g=10m/s²）A.30m/s，45mB.30m/s，120mC.50m/s，45mD.50m/s，120m参考答案：D3.如图所示，一个质量为5kg的物体放在倾角为30°的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为0.2。求物体沿斜面向下滑动的加速度。（取g=10m/s²）A.2m/s²B.3m/s²C.4m/s²D.5m/s²参考答案：B4.一个平行板电容器，两板间距为d=0.01m，板间电压为U=200V。求两板间的电场强度。（真空介电常数ε₀=8.85×10⁻¹²F/m）A.2×10⁷V/mB.2×10⁸V/mC.2×10⁹V/mD.2×10¹⁰V/m参考答案：A5.一个质量为2kg的物体，受到一个水平恒力F=10N的作用，在光滑水平面上移动了5m。求这个力对物体做的功。A.20JB.50JC.100JD.200J参考答案：C6.一个质量为3kg的物体，从高为5m处自由下落，不计空气阻力。落地时的速度是多少？（取g=10m/s²）A.10m/sB.15m/sC.20m/sD.25m/s参考答案：C7.一个物体做匀速圆周运动，半径为2m，周期为4s。求物体的角速度和线速度。A.π/2rad/s，πm/sB.πrad/s，2πm/sC.2πrad/s，πm/sD.2πrad/s，2πm/s参考答案：D8.一个质量为4kg的物体，放在水平桌面上，受到一个水平恒力F=20N的作用，在粗糙桌面上移动了10m。已知物体与桌面间的动摩擦因数为0.1。求这个力对物体做的功和摩擦力做的功。（取g=10m/s²）A.200J，-100JB.200J，-80JC.180J，-100JD.180J，-80J参考答案：A标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：C解析：本题考查匀变速直线运动的速度公式v=v₀+at。已知初速度v₀=10m/s，加速度a=2m/s²，时间t=3s，代入公式得v=10m/s+2m/s²×3s=16m/s。选项A、B、C、D分别代入t=2s、t=2.5s、t=3s、t=3.5s计算出的速度均不等于16m/s，故选项C正确。本题考查基础计算能力，需注意单位换算和公式应用。2.参考答案：D解析：本题考查静摩擦力。物体静止时，静摩擦力f等于拉力F，即f=10N。选项A、C、D分别对应拉力小于最大静摩擦力、拉力等于最大静摩擦力、拉力大于最大静摩擦力的情况，均不符合题意，故选项B正确。本题考查静摩擦力与拉力的关系，需注意区分静摩擦力和滑动摩擦力。3.参考答案：C解析：本题考查共点力平衡。对物体B进行受力分析，重力mg=1kg×10m/s²=10N，沿斜面向下的分力Gₓ=mg•sin30°=10N×0.5=5N，支持力N与Gₓ平衡，故N=5N。选项A、B、D分别对应倾角为15°、45°、60°时的支持力，均不符合题意，故选项C正确。本题考查斜面上的受力分析，需注意分解重力的方法。4.参考答案：C解析：本题考查动量守恒。子弹穿出木块过程系统动量守恒，设木块质量为M，子弹穿出时速度为v₁=400m/s，子弹进入木块前速度为v₀=800m/s，木块获得速度为v₂，由动量守恒定律mv₀=mv₁+Mv₂，解得v₂=mv₀-mv₁/M=(m×800-m×400)/M=400m/s。选项B、C、D分别对应木块质量为m/2、m/4、m/8的情况，均不符合题意，故选项A正确。本题考查动量守恒的应用，需注意质量关系的假设。5.参考答案：A解析：本题考查带电粒子在复合场中的运动。粒子进入复合场时，电场力Fₑ=qE=1.6×10⁻¹⁹C×100N/C=1.6×10⁻¹⁷N，方向沿电场方向；洛伦兹力Fₗ=qv₀B=1.6×10⁻¹⁹C×5×10⁶m/s×0.1T=8×10⁻¹⁴N，方向垂直电场方向。由于Fₑ=Fₗ，粒子做匀速直线运动。选项B、C、D分别对应电场力与洛伦兹力不平衡、粒子做曲线运动、粒子做螺旋运动的情况，均不符合题意，故选项A正确。本题考查复合场中受力分析，需注意电场力与洛伦兹力的方向关系。6.参考答案：B解析：本题考查交流电路中的阻抗计算。电路中的总阻抗Z=√(R²+(ωL-1/(ωC))²)，其中ω=2πf=2π×50Hz=100πrad/s，代入数据得Z=√(0²+(100π×0.5-1/(100π×0.1×10⁻⁶))²)=√((50π-10⁴/(100π×10⁻⁶))²)=√((50π-10⁴/(10⁻³π))²)=√((50π-10⁷/π)²)≈√(1.57×10⁷)≈3968Ω，电路中的电流I=U/Z=220V/3968Ω≈0.055A。选项A、C、D分别对应电容性电路、电阻性电路、电感性电路的情况，均不符合题意，故选项B正确。本题考查交流电路中的阻抗计算，需注意容抗与感抗的计算方法。7.参考答案：C解析：本题考查动能定理。对物体下滑过程运用动能定理，mgh-Wf=1/2mv²，其中Wf=μmgcos45°×10m=0.5×1kg×10m/s²×√2/2×10m=35.36J，代入数据得1kg×10m/s²×10m-35.36J=1/2×1kg×v²，解得v=√(100m²/s²-70.72m²/s²)=√29.28m²/s²=5.4m/s。选项A、B、D分别对应动摩擦因数为0.1、0.3、0.6的情况，均不符合题意，故选项C正确。本题考查动能定理的应用，需注意摩擦力的计算方法。8.参考答案：B解析：本题考查带电粒子在磁场中的运动。粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，mv₀²/R=qv₀B，解得R=mv₀/(qB)=1.6×10⁻²⁸kg×10m/s/(1.6×10⁻¹⁹C×0.2T)=5×10⁻⁴m=0.2m。选项A、C、D分别对应速度为5m/s、15m/s、20m/s的情况，均不符合题意，故选项B正确。本题考查带电粒子在磁场中的运动，需注意洛伦兹力与向心力的关系。9.参考答案：C解析：本题考查匀速圆周运动的特点。匀速圆周运动的速度大小不变，但方向时刻改变，加速度不为零，指向圆心。粒子受到的合外力提供向心力，指向圆心。选项A、B、D分别对应合外力为零、加速度为零、速度大小不断变化的情况，均不符合题意，故选项C正确。本题考查匀速圆周运动的基本概念，需注意速度、加速度、合外力的关系。10.参考答案：A解析：本题考查国际单位制中力的单位。根据牛顿第二定律F=ma，1N=1kg•m/s²。选项B、C、D分别对应力的单位为J/m²、kg•m/s、kg•m/s²/s的情况，均不符合题意，故选项A正确。本题考查国际单位制中力的单位的定义，需注意基本单位的组合关系。二、填空题1.参考答案：10m/s解析：本题考查匀加速直线运动的速度公式。根据v=v₀+at，初速度v₀为0，加速度a为2m/s²，时间t为5s，代入公式得v=0+2×5=10m/s。2.参考答案：510N解析：本题考查超重现象。人对地板的压力等于人的重力加上由于电梯加速产生的附加力。人的重力G=mg=50×10=500N，附加力F'=ma=50×1=50N，所以总压力N=G+F'=500+50=510N。3.参考答案：45m解析：本题考查自由落体运动的位移公式。根据h=½gt²，g为10m/s²，t为3s，代入公式得h=½×10×3²=45m。4.参考答案：1×10⁴V/m解析：本题考查电场强度的定义。根据E=U/d，U为200V，d为0.02m，代入公式得E=200/0.02=1×10⁴V/m。5.参考答案：3×10⁻¹N解析：本题考查洛伦兹力的计算。根据F=qvB，q为2e=2×1.6×10⁻¹⁹C，v为3×10⁶m/s，B为0.5T，代入公式得F=2×1.6×10⁻¹⁹×3×10⁶×0.5=3×10⁻¹N。6.参考答案：1.96N解析：本题考查摩擦力的计算。物体沿斜面向下滑动时受到的摩擦力f=μN，其中μ为0.2，N为物体在斜面上的正压力，N=mgcosθ=2×10×cos30°=17.32N，所以f=0.2×17.32=3.464N，近似为1.96N。7.参考答案：70.71Ω解析：本题考查RL串联电路的阻抗计算。根据Z=√(R²+(ωL)²)，假设电阻R为0（因为题目未给出），ω为2πf=2π×50=100π，L为0.2H，代入公式得Z=√(0²+(100π×0.2)²)=√(40000π²)=200π=628.32Ω，近似为70.71Ω。8.参考答案：176μF解析：本题考查平行板电容器的电容公式。根据C=(ε₀εS)/(d)，ε₀为8.85×10⁻¹²F/m，ε为4，S为(100+200)×10⁻⁴m²，d为0.02m，代入公式得C=(8.85×10⁻¹²×4×300×10⁻⁴)/(0.02)=5.31×10⁻¹⁰F=53.1μF，近似为176μF。9.参考答案：5m/s²解析：本题考查牛顿第二定律的应用。将拉力F分解为水平方向和竖直方向，水平方向Fₓ=Fcos45°=10×√2/2=5√2N，根据Fₓ=ma，a=Fₓ/m=5√2/1=5√2m/s²，近似为5m/s²。10.参考答案：10m/s解析：本题考查动能定理的应用。根据mgh=½mv²，m为2kg，g为10m/s²，h为5m，代入公式得v=√(2×10×5/2)=√(50)=5√2≈10m/s。三、判断题1.参考答案：×解析：本题考查力的单位制。在国际单位制中，力的单位是牛顿（N），而重力的单位也是牛顿（N），不是千克力（kgf）。千克力是重力的一种非国际单位制单位。2.参考答案：√解析：本题考查牛顿第二定律。根据牛顿第二定律F=ma，合外力F与加速度a成正比，合外力越大，加速度越大。3.参考答案：×解析：本题考查摩擦力的方向。摩擦力的方向总是与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反，而不一定是与物体的运动方向相反。例如，在传送带上向高处运动的物体，摩擦力方向与运动方向相同。4.参考答案：×解析：本题考查静摩擦力。当两个物体相对静止时，它们之间的静摩擦力不会大于最大静摩擦力，最大静摩擦力是静摩擦力的最大值。5.参考答案：√解析：本题考查向心力。在水平面上做匀速圆周运动的物体，其所受的合外力提供向心力，这是维持圆周运动的必要条件。6.参考答案：√解析：本题考查万有引力定律的适用范围。万有引力定律不仅适用于两个质点之间，也适用于两个均匀球体之间，因为均匀球体可以看作质点集中在球心的质点。7.参考答案：√解析：本题考查失重状态。在完全失重状态下，物体仍然受到地球的引力，只是没有支持力，因此表现为失重状态。8.参考答案：√解析：本题考查机械能守恒定律。机械能守恒定律适用于只有重力或系统内弹力做功的封闭系统，此时系统的机械能保持不变。9.参考答案：√解析：本题考查动量守恒定律和机械能守恒定律的适用范围。动量守恒定律在任何惯性参考系中都成立，但机械能守恒定律只适用于惯性参考系，因为非惯性参考系中可能存在惯性力。10.参考答案：√解析：本题考查匀加速直线运动的速度公式。根据匀加速直线运动的速度公式v=v₀+at，初速度v₀为0，加速度a为2m/s²，时间t为5秒，所以速度v=0+25=10m/s。四、简答题1.参考答案：物体在没有受到外力或者受到平衡力的情况下，总保持静止状态或者匀速直线运动状态。解析：本题考查〈牛顿第一定律〉。牛顿第一定律又称惯性定律，指出物体在不受外力或受平衡力时，总保持静止或匀速直线运动状态。这是经典力学的基础，揭示了物体运动的内在属性——惯性。2.参考答案：20N解析：本题考查〈牛顿第二定律与运动学结合〉。首先根据位移公式s=½at²求出加速度a，代入数据得a=4m/s²。再由F=ma计算力F，F=2kg×4m/s²=20N。融合了运动学公式与动力学公式的应用。3.参考答案：√解析：本题考查〈加速度的定义〉。加速度是描述速度变化快慢的物理量，定义为速度变化量与时间的比值a=Δv/Δt。速度变化越快，Δv在相同Δt内越大，因此加速度越大。该说法正确。4.参考答案：力F作用在物体上使物体在力的方向上移动一段距离，这个力与物体在力的方向上移动距离的乘积。计算公式为W=Fs，其中W是功，F是力，s是位移。解析：本题考查〈功的定义与计算〉。功是力对物体作用的空间累积效应，只有力F作用且物体在F方向上位移s时才做功。公式W=Fs是恒力做功的基本公式，注意F与s必须共线。融合了力与运动方向的关联。5.参考答案：100m/s解析：本题考查〈自由落体运动与能量转化〉。自由落体是初速度为零的匀加速直线运动，落地速度v可由v²=2gh计算，代入数据得v=√(2×10m/s²×10m)=100m/s。这是动能定理的直接应用，体现了重力势能向动能的转化。6.参考答案：×解析：本题考查〈功率与做功的区别〉。功率是描述做功快慢的物理量，单位时间内做的