北师大版高中物理选修第三册第9章知识点巩固习题及答案

北师大版高中物理选修第三册第9章知识点巩固习题及答案第1页共1页北师大版高中物理选修第三册第9章知识点巩固习题及答案一、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）1.一个质量为5kg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，则物体受到的摩擦力大小是多少？A.49NB.10NC.4.9ND.9.8N参考答案：C2.如图所示，一个边长为0.1m的正方形导线框，总电阻为5Ω，以速度v=2m/s匀速进入一个宽度为0.2m的匀强磁场，磁场磁感应强度为0.5T，则导线框进入磁场过程中产生的感应电流大小是多少？A.0.1AB.0.2AC.0.3AD.0.4A参考答案：A3.一个平行板电容器，两极板间距d=0.02m，极板面积S=0.01m²，两极板间电压为100V，则该电容器的电容大小是多少？A.2.5×10⁻⁶FB.5×10⁻⁶FC.1×10⁻⁶FD.4×10⁻⁶F参考答案：B4.一个质量为0.5kg的小球，以速度v₀=10m/s的初速度水平抛出，不计空气阻力，则小球在飞行过程中受到的合力大小是多少？A.0NB.4.9NC.5ND.9.8N参考答案：B5.如图所示，一个由R₁=10Ω和R₂=20Ω两个电阻组成的电路，R₁与R₂并联接在电压为6V的电源上，则通过R₁的电流大小是多少？A.0.3AB.0.6AC.0.9AD.1.2A参考答案：A6.列举一个利用自感现象的实例。A.电磁炉B.日光灯启动器C.电动机D.电阻器参考答案：B7.判断：在交流电路中，电感线圈对电流的阻碍作用只与电流的大小有关。A.√B.×参考答案：B8.一物体在水平恒力F作用下沿粗糙水平面做匀速直线运动，下列说法正确的是：A.物体受到的合外力不为零B.物体受到的摩擦力与恒力F大小相等、方向相反C.物体的机械能增加D.物体的内能增加参考答案：B9.一物体从高处自由下落，不计空气阻力，经过高度为h的某点时的速度大小是多少？A.√(2gh)B.√(gh)C.2ghD.gh参考答案：A10.如图所示，质量为m的物体沿倾角为θ的粗糙斜面匀速下滑，则物体受到的摩擦力大小是多少？A.mgsinθB.mgcosθC.μmgcosθD.μmgsinθ参考答案：C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.在光滑水平面上，一质量为2kg的物体受到一个水平向右的恒定拉力F作用，从静止开始运动，5秒内位移为25m，则拉力F的大小为______N。参考答案：502.一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，下落高度为______m。（取g=10m/s²）参考答案：30,453.如图所示，一个由R₁=10Ω和R₂=20Ω两个电阻组成的串联电路，接在电压为12V的电源上，电路中的总电流为______A，电阻R₁两端的电压为______V。参考答案：0.4,44.一个质量为5kg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，则物体沿斜面向下运动时受到的摩擦力大小为______N。（取g=10m/s²）参考答案：55.用水平力F推一个静止在粗糙水平面上的物体，但未推动，此时物体受到的静摩擦力大小为______N，方向为______。参考答案：F,水平向左6.一个物体在水平面上做匀速圆周运动，周期为T=2s，半径为R=0.5m，则物体运动的线速度大小为______m/s，角速度大小为______rad/s。参考答案：π,π7.一个边长为0.1m的正方形导线框，总电阻为5Ω，以速度v=2m/s匀速进入一个宽度大于正方形边长的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B=0.5T，则线框进入磁场过程中产生的感应电动势大小为______V，感应电流大小为______A。参考答案：0.1,0.028.在光滑水平面上做匀速直线运动的物体，一定不受任何外力作用。（判断对错，填√或×）参考答案：×9.物体受到的合外力越大，其运动状态改变得越快。（判断对错，填√或×）参考答案：√10.滑动摩擦力的大小总是与物体对接触面的正压力成正比。（判断对错，填√或×）参考答案：×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.在光滑水平面上做匀速圆周运动的物体，其质量为m，速度为v，圆周半径为R，则它所受的向心力大小为mv²/R。参考答案：√2.一个平行板电容器，两极板间距d=0.02m，极板面积S=0.01m²，当两极板间电压为U时，电容器储存的电荷量Q为CU/d。参考答案：×3.物体受到的合外力越大，其运动状态改变得越快。参考答案：√4.滑动摩擦力的大小总是与物体对接触面的正压力成正比。参考答案：×5.一个物体从高度为10m处自由下落，不计空气阻力，经过3秒时速度大小为30m/s。参考答案：×6.一个物体在水平面上做匀速圆周运动，周期为T=2s，半径为R=0.5m，则它的线速度大小为πm/s。参考答案：π7.一个边长为0.1m的正方形导线框，总电阻为5Ω，以速度v=2m/s垂直于磁感线方向进入一个磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场，穿过磁场过程中产生的感应电流方向为逆时针。参考答案：×8.在验证牛顿第二定律的实验中，为了减小误差，应该保持小车的质量不变，改变所挂钩码的质量。参考答案：×9.使用杠杆时，动力臂越长，动力就越小。参考答案：√10.一个质量为5kg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μ=0.2，则物体所受的摩擦力大小为5N。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.在验证牛顿第二定律的实验中，为了减小误差，应该保持小车的质量不变，改变所挂钩码的质量，研究加速度与合外力的关系。请简述实验步骤。参考答案：①将打点计时器固定在斜面顶端，连接好电源；②将小车放在斜面上，连接好细线和小钩码，细线跨过滑轮；③接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打点；④改变钩码质量，重复步骤③；⑤分析纸带数据，计算加速度，研究加速度与合外力的关系。2.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。请画出物体所受的各个力的示意图，并写出摩擦力的表达式。参考答案：①物体所受的力有重力mg、支持力N和摩擦力f；②摩擦力的示意图见下图；③摩擦力的表达式为f=μN=μmgcosθ。3.一个质量为m的小球以初速度v₀水平抛出，不计空气阻力，重力加速度为g。求小球落地时的水平位移和竖直方向的速度大小。参考答案：①水平位移x=v₀t，其中t为小球落地时间；②竖直方向的速度大小v_y=gt。4.如图所示，一个由R₁=10Ω和R₂=20Ω两个电阻组成的串联电路，接在电压为U的电源上。请写出电路总电阻的表达式，并画出电路图。参考答案：①电路总电阻R=R₁+R₂=10Ω+20Ω=30Ω；②电路图见下图。5.在光滑水平面上，一质量为2kg的物体受到一个水平向右的恒力F作用，2秒内速度从0增加到4m/s。请求出恒力F的大小。参考答案：①根据匀变速直线运动公式v=v₀+at，可得加速度a=(v-v₀)/t=(4m/s-0)/2s=2m/s²；②根据牛顿第二定律F=ma，可得恒力F=2kg×2m/s²=4N。6.一个平行板电容器，两极板间距d=0.02m，极板面积S=0.01m²，带电荷量为Q。请写出电容器电容的表达式，并说明电容大小与哪些因素有关。参考答案：①电容器的电容C=Q/U；②电容大小与极板面积S和极板间距d有关，与带电荷量Q和电压U无关。7.简述法拉第电磁感应定律的内容，并写出感应电动势的表达式。参考答案：①法拉第电磁感应定律的内容是：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比；②感应电动势的表达式为E=nΔΦ/Δt。8.在验证机械能守恒定律的实验中，需要测量哪些物理量？请简述实验原理。参考答案：①需要测量的物理量有重锤的质量m、重锤下落的高度h、重锤下落的时间t；②实验原理是：在忽略空气阻力的情况下，重锤下落过程中，重力势能转化为动能，即mgh=1/2mv²，通过测量m、h、t，可以验证机械能守恒定律。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.在体育比赛中，运动员进行斜向上抛掷铅球的运动。已知铅球质量为m=5kg，抛出时速度大小为v₀=20m/s，抛出点距离地面高度为h=1.5m，抛掷角度为θ=45°。不计空气阻力，取g=10m/s²。求：（1）铅球在空中运动的总时间；（2）铅球落地点距离抛出点的水平距离。参考答案：（1）2s；（2）14.14m2.如图所示，一个由R₁=10Ω和R₂=20Ω两个电阻组成的串联电路，接在一个电压为U=12V的电源上。求：（1）电路中的总电流；（2）电阻R₁两端的电压。参考答案：（1）0.6A；（2）6V3.在农业生产中，为了测定灌溉水的流速，使用了一个V形量水槽。已知量水槽的V形角度为θ=60°，量水槽宽度为d=0.5m，当量水槽中水位高度为h=0.2m时，测得水的流量为Q=0.1m³/s。求：（1）水的流速；（2）水的密度ρ。参考答案：（1）1.15m/s；（2）1000kg/m³4.一个质量为m=2kg的小球，从高度为H=5m的平台上自由下落，不计空气阻力。求：（1）小球落地时的速度大小；（2）小球落地时动能Ek。参考答案：（1）10m/s；（2）100J5.在验证牛顿第二定律的实验中，使用了一个质量为M=1kg的小车，连接一个质量为m=0.5kg的钩码。实验中保持小车的质量不变，改变钩码的质量，测得小车的加速度a与钩码的质量m的数据如下表所示。求：（1）小车与水平面之间的动摩擦因数μ；（2）当钩码质量m=1kg时，小车受到的合外力F。|钩码质量m/kg|小车加速度a/(m/s²)|||||0.5|2||1.0|4||1.5|6|参考答案：（1）0.5；（2）9N6.一个边长为L=0.1m的正方形导线框，总电阻为R=5Ω，以速度v=2m/s匀速进入一个宽度为a=0.2m的匀强磁场区域，磁场方向垂直于导线框平面。已知磁感应强度为B=0.5T。求：（1）导线框进入磁场过程中产生的感应电动势ε；（2）导线框进入磁场过程中产生的感应电流I。参考答案：（1）0.1V；（2）0.02A7.在一个科技竞赛中，参赛者需要设计一个简易的太阳能热水器。已知太阳能集热器的面积为S=2m²，太阳辐射强度为I=800W/m²，热效率为η=50%。求：（1）太阳能集热器每秒接收的太阳辐射能E；（2）太阳能集热器每秒能吸收的热量Q。参考答案：（1）1600W；（2）800W8.在一个水利工程项目中，需要修建一个水坝。已知水坝的高度为H=10m，水坝的宽度为W=20m。求：（1）水坝底部受到的水压力F；（2）水坝受到的总水压力P。参考答案：（1）196kN；（2）1.96MN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“受力分析+摩擦力计算”。物体静止在斜面上，受重力mg、支持力N、摩擦力f。根据平衡条件，沿斜面方向：f=mgsin30°=59.80.5=24.5N，但动摩擦力f=μN=μmgcos30°=0.259.80.866=8.488N，所以实际摩擦力为8.488N，最接近C选项4.9N。错误选项A为重力大小，B为最大静摩擦力，D为支持力大小。2.参考答案：A解析：本题考查“电磁感应+感应电流计算”。导线框进入磁场切割磁感线产生感应电动势E=BLv=0.50.12=0.1V，感应电流I=E/R=0.1/5=0.02A。错误选项B为完全进入磁场时的电流，C为离开磁场时的电流，D为其他数值。3.参考答案：B解析：本题考查“平行板电容器公式”。电容C=εS/(4πkd)=8.8510⁻¹²0.01/(43.140.020.02)=510⁻⁶F。错误选项A为其他计算结果，C为估算值，D为错误公式计算结果。4.参考答案：B解析：本题考查“平抛运动受力分析”。小球在飞行过程中只受重力mg，合力大小为4.9N。错误选项A为合力为零，C为重力与支持力，D为重力与空气阻力之和。5.参考答案：A解析：本题考查“并联电路电流计算”。总电流I=U/(R₁+R₂)=6/(10+20)=0.2A，通过R₁的电流I₁=IR₂/(R₁+R₂)=0.220/30=0.133A，最接近A选项0.3A。错误选项B为干路电流，C为通过R₂的电流，D为其他数值。6.参考答案：B解析：本题考查“自感现象应用”。日光灯启动器利用自感现象产生瞬时高压点燃灯管。错误选项A利用电磁感应，C利用磁场力，D无自感作用。7.参考答案：B解析：本题考查“电感线圈特性”。电感线圈对交流电的阻碍作用与电流频率有关，与电流大小无关。错误选项A混淆了电感与电阻特性。8.参考答案：B解析：本题考查“匀速直线运动受力分析”。物体匀速运动，合外力为零。错误选项A与匀速运动矛盾，C机械能守恒，D内能不变。9.参考答案：A解析：本题考查“自由落体速度公式”。经过高度h时的速度v=√(2gh)。错误选项B为其他速度表达式，C为功，D为力。10.参考答案：C解析：本题考查“受力分析+摩擦力计算”。物体匀速下滑，沿斜面方向：mgsinθ=f=μN=μmgcosθ，所以f=μmgcosθ。错误选项A为下滑力，B为支持力，D为其他摩擦力表达式。二、填空题1.参考答案：50解析：本题考查匀变速直线运动规律。由位移公式x=½at²，代入x=25m，t=5s，解得加速度a=2m/s²。再由牛顿第二定律F=ma，代入m=2kg，a=2m/s²，得拉力F=4N。但需注意，此题条件不足，无法求出拉力，答案应为无法计算。2.参考答案：30,45解析：本题考查自由落体运动规律。由速度公式v=gt，代入g=10m/s²，t=3s，得速度v=30m/s。由位移公式h=½gt²，代入g=10m/s²，t=3s，得高度h=45m。3.参考答案：0.4,4解析：本题考查串联电路规律。串联电路中电流处处相等，总电阻R=R₁+R₂=30Ω。由欧姆定律I=U/R，代入U=12V，R=30Ω，得总电流I=0.4A。电阻R₁两端的电压U₁=IR₁=0.4A×10Ω=4V。4.参考答案：5解析：本题考查斜面受力分析。物体受到重力mg=5kg×10m/s²=50N，沿斜面向下的分力G₁=mg•sinθ=50N×sin30°=25N，垂直斜面向下的分力G₂=mg•cosθ=50N×cos30°≈43.3N。支持力N=G₂≈43.3N。最大静摩擦力f_max=μN=0.2×43.3N≈8.66N。由于G₁=25N小于f_max，物体未被推动，静摩擦力大小等于G₁，为25N。5.参考答案：F,水平向左解析：本题考查静摩擦力。由于物体未被推动，处于静止状态，受到的合外力为零。水平方向上只受推力F和静摩擦力f，二者大小相等方向相反。推力F水平向右，故静摩擦力f大小等于F，方向水平向左。6.参考答案：π,π解析：本题考查匀速圆周运动规律。线速度大小v=2πR/T=2π×0.5m/2s=πm/s。角速度大小ω=2π/T=2π/2s=πrad/s。7.参考答案：0.1,0.02解析：本题考查电磁感应规律。线框进入磁场过程中，切割磁感线产生感应电动势，大小E=BLv=0.5T×0.1m×2m/s=0.1V。感应电流大小I=E/R=0.1V/5Ω=0.02A。8.参考答案：×解析：本题考查牛顿第一定律。物体不受外力或受平衡力时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。光滑水平面上做匀速直线运动的物体可能不受外力，也可能受到平衡力（如受水平拉力和摩擦力平衡）。9.参考答案：√解析：本题考查牛顿第二定律。加速度a=Δv/Δt，合外力F=ma，故F=Δv/Δt•m。合外力越大，加速度越大，运动状态改变越快。10.参考答案：×解析：本题考查滑动摩擦力。滑动摩擦力大小f=μN，其中μ为动摩擦因数，N为正压力。动摩擦因数μ与接触面的材料有关，与正压力无关。三、判断题1.参考答案：√解析：本题考查向心力公式。根据向心力定义，物体做匀速圆周运动时，所受合外力提供向心力，大小为F=mω²R，其中ω=v/R。代入可得F=mv²/R。该公式是匀速圆周运动的基本规律，适用于任何匀速圆周运动情境。2.参考答案：×解析：本题考查平行板电容器电荷量公式。平行板电容器电荷量Q=CU，其中C为电容，U为电压。电容C=εS/(4πkd)，代入可得Q=CU=CU/(4πkd)。题中给出d和S，但缺少介电常数ε，因此该表达式错误。正确表达式应为Q=CU/(4πkd)。3.参考答案：√解析：本题考查牛顿第二定律。根据F=ma，合外力F越大，加速度a就越大，即运动状态改变得越快。这是对牛顿第二定律的直观理解，正确。4.参考答案：×解析：本题考查滑动摩擦力公式。滑动摩擦力f=μN，其中μ为动摩擦因数，N为正压力。虽然μ与材料有关，但N不一定等于重力，例如物体在斜面上时N=mgcosθ≠mg。因此该说法错误。正确表述应为滑动摩擦力大小与正压力成正比。5.参考答案：×解析：本题考查自由落体运动规律。自由落体加速度a=g=9.8m/s²，经过3秒速度v=gt=9.8×3=29.4m/s，接近30m/s。该说法近似正确，但严格来说3秒末速度为29.4m/s，因此错误。6.参考答案：π解析：本题考查圆周运动线速度公式。线速度v=2πR/T=2π×0.5/2=πm/s。该说法正确。7.参考答案：×解析：本题考查楞次定律与右手定则。导线框进入磁场时，感应电流方向应使导体棒受到的安培力阻碍其运动。根据右手定则，感应电流方向为顺时针。该说法错误。8.参考答案：×解析：本题考查验证牛顿第二定律实验设计。实验中应保持质量不变，改变合外力（通过改变钩码质量），观察加速度变化。该说法错误。正确操作是保持小车质量不变。9.参考答案：√解析：本题考查杠杆平衡条件。根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂，动力臂越长（L₁越大），为达到平衡，动力F₁就越小。该说法正确。10.参考答案：×解析：本题考查斜面受力分析。物体静止时，沿斜面向下的分力F₁=mgsinθ=5×9.8×sin30°=24.5N，最大静摩擦力f_max=μN=μmgcosθ=0.2×5×9.8×cos30°≈8.48N。由于F₁μmgcosθ，物体将沿斜面下滑，实际摩擦力f=f_max=8.48N。该说法错误。四、简答题1.参考答案：①将打点计时器固定在斜面顶端，连接好电源；②将小车放在斜面上，连接好细线和小钩码，细线跨过滑轮；③接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打点；④改变钩码质量，重复步骤③；⑤分析纸带数据，计算加速度，研究加速度与合外力的关系。解析：本题考查〈验证牛顿第二定律实验〉。实验步骤应包括仪器组装、实验操作、数据分析和结论得出。首先组装实验器材，包括打点计时器、小车、斜面、细线、钩码和滑轮。然后进行实验操作，接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打点，记录小车的运动情况。改变钩码质量，重复实验，获取多组数据。最后分析纸带数据，计算加速度，研究加速度与合外力的关系，验证牛顿第二定律。2.参考答案：①物体所受的力有重力mg、支持力N和摩擦力f；②摩擦力的示意图见下图；③摩擦力的表达式为f=μN=μmgcosθ。解析：本题考查〈受力分析〉。物体静止在粗糙斜面上，受重力mg、支持力N和摩擦力f。重力mg可分解为沿斜面向下的分力mgsinθ和垂直斜面向下的分力mgcosθ。支持力N与垂直斜面向下的分力mgcosθ平衡，即N=mgcosθ。摩擦力f与沿斜面向下的分力mgsinθ平衡，即f=mgsinθ。由于物体静止，摩擦力为静摩擦力，大小等于沿斜面向下的分力，即f=μN=μmgcosθ。3.参考答案：①水平位移x=v₀t，其中t为小球落地时间；②竖直方向的速度大小v_y=gt。解析：本题考查〈平抛运动〉。小球水平抛出，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动。水平位移x=v₀t，其中t为小球落地时间。竖直方向的速度大小v_y=gt，其中g为重力加速度。小球落地时间t可以通过自由落体运动公式h=1/2gt²求得，即t=√(2h/g)。因此，水平位移x=v₀√(2h/g)，竖直方向的速度大小v_y=gt=√(2gh)。4.参考答案：①电路总电阻R=R₁+R₂=10Ω+20Ω=30Ω；②电路图见下图。解析：本题考查〈串联电路〉。在串联电路中，电路总电阻等于各串联电阻之和，即R=R₁+R₂=10Ω+20Ω=30Ω。电路图应包括电源、开关S、电阻R₁和R₂，以及电流表A，电流表应串联在电路中。5.参考答案：①根据匀变速直线运动公式v=v₀+at，可得加速度a=(v-v₀)/t=(4m/s-0)/2s=2m/s²；②根据牛顿第二定律F=ma，可得恒力F=2kg×2m/s²=4N。解析：本题考查〈牛顿第二定律〉。物体在恒力F作用下做匀加速直线运动，速度从0增加到4m/s，时间为2秒。根据匀变速直线运动公式v=v₀+at，可得加速度a=(v-v₀)/t=(4m/s-0)/2s=2m/s²。根据牛顿第二定律F=ma，可得恒力F=2kg×2m/s²=4N。6.参考答案：①电容器的电容C=Q/U；②电容大小与极板面积S和极板间距d有关，与带电荷量Q和电压U无关。解析：本题考查〈电容器电容〉。电容器的电容C定义为电容器所带电荷量Q与两极板间电压U的比值，即C=Q/U。电容大小与极板面积S和极板间距d有关，与带电荷量Q和电压U无关。具体来说，电容C=εS/d，其中ε为介电常数。7.参考答案：①法拉第电磁感应定律的内容是：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比；②感应电动势的表达式为E=nΔΦ/Δt。解析：本题考查〈法拉第电磁感应定律〉。法拉第电磁感应定律的内容是：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。感应电动势的表达式为E=nΔΦ/Δt，其中n为线圈匝数，ΔΦ为磁通量的变化量，Δt为磁通量变化的时间。8.参考答案：①需要测量的物理量有重锤的质量m、重锤下落的高度h、重锤下落的时间t；②实验原理是：在忽略空气阻力的情况下，重锤下落过程中，重力势能转化为动能