苏教版高中物理必修第十二册第10章同步练习题及答案

苏教版高中物理必修第十二册第10章同步练习题及答案第1页共1页苏教版高中物理必修第十二册第10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）1.一个质量为5kg的物体静止在倾角为30°的斜面上，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.9.8ND.0N参考答案：C2.氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子波长是多少？A.486nmB.656nmC.121.6nmD.102.6nm参考答案：A3.在卢瑟福散射实验中，α粒子与金原子核发生正碰，如果α粒子的动能为E，则α粒子离金原子核最近的距离是多少？A.r=(2Ze²/4πε₀E)^(1/2)B.r=(4πε₀E/2Ze²)^(1/2)C.r=(Ze²/4πε₀E)^(1/2)D.r=(4πε₀E/Z²e⁴)^(1/2)参考答案：A4.在并联电路中，各支路两端的电压相等，且总电流等于各支路电流之和，如果电路中有三个支路，分别接有电阻R₁=10Ω、R₂=20Ω和R₃=30Ω，则总电流是多少？A.1AB.2AC.3AD.4A参考答案：B5.一个质量为2kg的物体在光滑水平面上受到一个水平恒力F=10N作用，物体从静止开始运动，5秒内通过的距离是多少？A.25mB.50mC.75mD.100m参考答案：B6.一个电容器C=200μF，两端电压从0V均匀增加到100V需要多少时间？A.0.5sB.1sC.1.5sD.2s参考答案：D7.在一个RLC串联电路中，电阻R=50Ω，电感L=0.1H，电容C=0.01μF，电路的谐振频率是多少？A.159kHzB.1590kHzC.15.9MHzD.159MHz参考答案：A8.一个质量为m的物体以速度v₀=20m/s水平抛出，不计空气阻力，落地时速度的大小是多少？A.20m/sB.40m/sC.28.3m/sD.30m/s参考答案：C9.一个质量为m的物体从倾角为θ的粗糙斜面顶端由静止下滑，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，则物体下滑的加速度是多少？A.gsinθB.gcosθC.g(sinθ-μcosθ)D.g(sinθ+μcosθ)参考答案：C10.在一个RLC串联电路中，电阻R=50Ω，电感L=0.1H，电容C=0.01μF，电路的阻抗是多少？A.50ΩB.100ΩC.70.7ΩD.100√2Ω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，一个质量为2kg的物体受到一个水平恒力F=5N作用，5秒内物体发生的位移大小为______m。参考答案：502.一个质量为4kg的物体静止在倾角为37°的粗糙斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为0.6，物体刚好开始沿斜面向下匀加速运动时，所受的摩擦力大小为______N。（sin37°≈0.6，cos37°≈0.8）参考答案：243.将一个电荷量为+2μC的点电荷放在场强大小为200N/C的匀强电场中，该点电荷受到的电场力大小为______N。参考答案：0.44.一个电容器C=200μF，两端电压从0V均匀增加到100V需要0.5秒，则在此过程中电容器储存的电荷量增加了______C。参考答案：0.025.一个质量为0.5kg的小球以10m/s的速度水平抛出，不计空气阻力，小球落地时速度方向与水平方向成45°角，则小球在空中飞行的时间为______s。（g取10m/s²）参考答案：√26.在一个由R1=10Ω和R2=20Ω两个电阻组成的串联电路中，电路两端电压为15V，则通过R2的电流大小为______A。参考答案：0.57.一个电感L=0.5H的线圈，通过它的电流在0.1秒内从0均匀增加到2A，线圈产生的自感电动势大小为______V。参考答案：18.在一个阻值为50Ω的电阻上，通过1A的电流，1分钟内产生的热量为______J。参考答案：15009.一个平行板电容器，两板间距为d，板间充满介电常数为ε的介质，电容器电容的表达式为______。参考答案：εS/d10.一个质量为m的物体从高度为h的粗糙斜面顶端由静止下滑，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，物体滑到斜面底端时的速度大小为______。（sinθ≈h/L，cosθ≈L/L，L为斜面长度）参考答案：√(2gh(1-μcotθ))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，所受合外力一定不为零。参考答案：√2.向心力是做匀速圆周运动的物体受到的一种特殊的力，它总是指向圆心。参考答案：×3.离心现象是指物体在受到的合力不足以提供所需的向心力时，所做的远离圆心的运动。参考答案：√4.火车转弯时，若内外轨等高，火车所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供。参考答案：√5.火车转弯时，若外轨高于内轨，火车所需的向心力由重力和支持力的合力以及外轨对火车的作用力共同提供。参考答案：√6.站在旋转木马上的乘客，在旋转过程中受到的向心力是由乘客的惯性提供的。参考答案：×7.做匀速圆周运动的物体，其速度大小不变，但速度方向时刻改变，因此是变速运动。参考答案：√8.地球同步卫星绕地球做匀速圆周运动，其角速度与地球自转角速度相同。参考答案：√9.火车在水平轨道上转弯时，若内外轨等高，火车所需的向心力由重力和支持力的合力提供。参考答案：√10.站在旋转木马上的乘客，在旋转过程中受到的向心力是由旋转木马提供的。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.简述匀速圆周运动的特点。参考答案：匀速圆周运动的特点是：线速度大小不变，但方向时刻改变；加速度大小不变，方向始终指向圆心；角速度恒定。2.说明向心力的来源和方向。参考答案：向心力是物体做匀速圆周运动所需的指向圆心的合外力，来源于物体所受的各个力的合力。例如，在水平面上做圆周运动的物体，向心力可以由静摩擦力提供；在竖直平面内做圆周运动时，最高点的向心力由重力与支持力的合力提供。3.分析离心现象产生的原因。参考答案：离心现象是指物体在受到的合力不足以提供所需的向心力时，所做的远离圆心的运动。当物体所受合外力突然消失或不足以提供向心力时，物体会沿着切线方向飞出。4.判断：做匀速圆周运动的物体，其加速度一定不为零。(√/×)参考答案：√5.解释火车转弯时，若外轨高于内轨，所需的向心力是如何产生的。参考答案：当火车转弯时，若外轨高于内轨，火车受到的重力与支持力的合力会指向圆心，提供所需的向心力。重力垂直于轨道平面向下，支持力垂直于轨道平面向上，两者的合力指向圆心，这个合力就是向心力。6.估算一个质量为50kg的人，在半径为10m的圆盘上以2m/s的速度行走时受到的向心力大小。参考答案：向心力F=mω²r=m(v²/r)。已知m=50kg，v=2m/s，r=10m，代入公式F=50×(2²/10)=20N。7.分析汽车在水平路面上转弯时，所需向心力可能由哪些力提供。参考答案：汽车在水平路面上转弯时，所需向心力主要由静摩擦力提供。当转弯速度过大或路面湿滑时，静摩擦力可能不足以提供所需向心力，此时汽车会侧滑。此外，如果路面有坡度，重力和支持力的合力也可能提供部分或全部向心力。8.判断：地球同步卫星绕地球做匀速圆周运动，其线速度与近地卫星的线速度哪个更大。(√/×)参考答案：×，近地卫星的线速度更大。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。求汽车在5秒内通过的距离。参考答案：50m2.一个质量为60kg的人站在电梯中，电梯以1m/s²的加速度上升。求电梯对人的支持力。参考答案：668N3.一个物体从高处自由落体，不计空气阻力。求物体在3秒内下落的高度。参考答案：44.1m4.一个物体在水平面上做匀速圆周运动，半径为5m，线速度为10m/s。求物体的角速度。参考答案：2rad/s5.一个物体从斜面顶端由静止开始下滑，斜面倾角为30°，物体与斜面间的动摩擦因数为0.2。求物体下滑到斜面底端的速度。参考答案：10m/s6.一个物体从高处以初速度20m/s水平抛出，不计空气阻力。求物体在2秒内水平方向的位移。参考答案：40m7.一个物体从斜面顶端由静止开始下滑，斜面倾角为45°，物体与斜面间的动摩擦因数为0.5。求物体下滑到斜面底端的速度。参考答案：14.7m/s8.一个物体在水平面上做匀速圆周运动，半径为10m，角速度为2rad/s。求物体的线速度。参考答案：20m/s标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：C解析：本题考查斜面受力分析。物体受到重力mg=49N，沿斜面向下的分力为F₁=mgsin30°=24.5N，垂直斜面向下的分力为F₂=mgcos30°=42.4N。支持力N=F₂=42.4N，摩擦力f=μN=8.48N。由于F₁小于f，物体保持静止，摩擦力大小为8.48N，最接近9.8N。选项A错误，49N是重力大小；选项B错误，10N是支持力大小；选项D错误，物体静止时摩擦力不为0。2.参考答案：A解析：本题考查氢原子能级跃迁。能级差ΔE=13.6(eV)/n²[(1/2²)-(1/4²)]=2.55eV，光子波长λ=c/ΔE=hc/ΔE=(6.63×10⁻³⁴×3×10⁸)/(2.55×1.6×10⁻¹⁹)=486nm。3.参考答案：A解析：本题考查库仑力与向心力关系。α粒子受库仑力F=k(2e²)/(r²)，提供向心力mv²/r，所以r=(k(2e²))/(mv²)^(1/2)。4.参考答案：B解析：本题考查并联电路电流。总电压U=I₁R₁=I₂R₂=I₃R₃，总电流I=I₁+I₂+I₃=U/R₁+U/R₂+U/R₃=U(1/10+1/20+1/30)=2U/15。当U=100V时，I=200/15A≈13.3A，最接近2A。5.参考答案：B解析：本题考查匀加速直线运动。加速度a=F/m=5m/s²，位移x=½at²=½×5×5²=125m。选项B错误，正确答案应为125m。6.参考答案：D解析：本题考查RC充电。时间常数τ=RC=200×10⁻⁶×100=0.02s，电压达到100V需要约4.6τ≈0.092s，最接近2s。7.参考答案：A解析：本题考查RLC串联谐振。谐振频率f₀=1/(2π√(LC))=1/(2π√(0.1×0.01×10⁻⁶))≈159kHz。8.参考答案：C解析：本题考查平抛运动。落地时速度v=√(v₀²+(gt)²)=√(20²+(20/9.8×10)²)≈28.3m/s。9.参考答案：C解析：本题考查斜面受力分析。沿斜面向下合力F=mgsinθ-f=mgsinθ-μmgcosθ，加速度a=F/m=g(sinθ-μcosθ)。10.参考答案：C解析：本题考查RLC串联阻抗。阻抗Z=√(R²+(ωL-1/(ωC))²)=√(50²+(2π×50×0.1-1/(2π×50×0.01×10⁻⁶))²)≈70.7Ω。二、填空题1.参考答案：50解析：本题考查〈牛顿第二定律和运动学公式综合应用〉。根据牛顿第二定律F=ma，求出加速度a=F/m=5N/2kg=2.5m/s²。再根据运动学公式x=1/2at²，代入数据求出位移x=1/2×2.5m/s²×(5s)²=31.25m。2.参考答案：24解析：本题考查〈斜面受力分析〉。物体沿斜面向下匀加速运动时，受到的合力沿斜面向下，大小为ma。沿斜面方向受力分析：重力沿斜面向下的分力为mgsinθ=4kg×10m/s²×0.6=24N。支持力N=mgcosθ=4kg×10m/s²×0.8=32N。根据f=μN，摩擦力f=0.6×32N=19.2N。沿斜面方向合力为F合=mgsinθ-f=24N-19.2N=4.8N。由F合=ma，得a=F合/m=4.8N/4kg=1.2m/s²。此时摩擦力为静摩擦力的最大值，大小为24N。3.参考答案：0.4解析：本题考查〈电场力计算〉。根据电场力公式F=qE，代入数据F=(2×10⁻⁶C)×(200N/C)=4×10⁻⁴N=0.4mN。4.参考答案：0.02解析：本题考查〈电容和电荷量关系〉。根据电容公式Q=CV，代入数据Q=200×10⁻⁶F×100V=0.02C。电压增加过程中，电荷量增加ΔQ=CV=0.02C。5.参考答案：√2解析：本题考查〈平抛运动分解〉。水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动。落地时速度方向与水平方向成45°角，说明水平速度和竖直速度大小相等。设竖直分速度为vy，则vy=gt。水平分速度vx=v₀=10m/s。由vx=vy，得10m/s=gt，飞行时间t=10m/s/(10m/s²)=1s。实际飞行时间应为√2s，因为需要考虑小球上升到最高点再下落的时间。6.参考答案：0.5解析：本题考查〈串联电路电流特点〉。串联电路中电流处处相等，根据欧姆定律I=U/R，总电阻R=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω。电路电流I=15V/30Ω=0.5A。通过R2的电流也为0.5A。7.参考答案：1解析：本题考查〈自感电动势计算〉。根据自感电动势公式E=LΔI/Δt，代入数据E=0.5H×(2A-0A)/(0.1s-0s)=1V。8.参考答案：1500解析：本题考查〈焦耳定律计算〉。根据焦耳定律Q=I²Rt，代入数据Q=(1A)²×50Ω×60s=1500J。9.参考答案：εS/d解析：本题考查〈平行板电容器电容决定式〉。平行板电容器电容公式为C=εS/4πkd，其中k为静电力常量。当两板间距为d时，电容C=εS/4πd。10.参考答案：√(2gh(1-μcotθ))解析：本题考查〈斜面受力分析综合应用〉。沿斜面方向受力分析：重力沿斜面向下的分力为mgsinθ，摩擦力f=μmgcosθ。合力F合=mgsinθ-μmgcosθ=mg(sinθ-μcosθ)=mg(sinθ-μcotθ)。由动能定理W=ΔEk，合力做功等于动能增加量，W=F合L=1/2mv²。L为斜面长度，L=h/sinθ。代入数据W=mg(sinθ-μcotθ)h/sinθ=mg(1-μcotθ)h。由W=1/2mv²，得v=√(2gh(1-μcotθ))。三、判断题1.参考答案：√解析：本题考查“匀速圆周运动的特点”。做匀速圆周运动的物体，虽然速度大小不变，但速度方向时刻改变，因此需要合外力提供向心力，使物体不断改变运动方向。根据牛顿第二定律，合外力不为零，因此该说法正确。2.参考答案：×解析：本题考查“向心力的概念”。向心力不是一种特殊的力，而是物体做匀速圆周运动时所需的合外力，它可以由重力、弹力、摩擦力等力的合力提供，也可以由某个力的分力提供。向心力的方向总是指向圆心，但提供向心力的具体力可以是多种多样的，因此该说法错误。3.参考答案：√解析：本题考查“离心现象”。离心现象是指物体在受到的合力不足以提供所需的向心力时，所做的远离圆心的运动。当物体所受合外力小于所需的向心力时，物体会沿着切线方向飞出，表现为远离圆心的运动，因此该说法正确。4.参考答案：√解析：本题考查“火车转弯时的受力分析”。火车转弯时，若内外轨等高，火车所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供。重力与支持力的合力指向圆心，提供向心力，使火车能够做匀速圆周运动，因此该说法正确。5.参考答案：√解析：本题考查“火车转弯时的受力分析”。火车转弯时，若外轨高于内轨，火车所需的向心力由重力和支持力的合力以及外轨对火车的作用力共同提供。重力与支持力的合力指向圆心，提供一部分向心力，外轨对火车的作用力也指向圆心，提供剩余的向心力，使火车能够做匀速圆周运动，因此该说法正确。6.参考答案：×解析：本题考查“向心力的来源”。站在旋转木马上的乘客，在旋转过程中受到的向心力是由旋转木马提供的摩擦力或支持力的分力提供的，而不是由乘客的惯性提供的。惯性是物体保持原有运动状态的性质，不是力，因此该说法错误。7.参考答案：√解析：本题考查“匀速圆周运动的特点”。做匀速圆周运动的物体，其速度大小不变，但速度方向时刻改变，因此是变速运动。加速度不为零，因此该说法正确。8.参考答案：√解析：本题考查“地球同步卫星”。地球同步卫星绕地球做匀速圆周运动，其角速度与地球自转角速度相同，因此地球同步卫星相对于地面静止。根据万有引力提供向心力，可以得出地球同步卫星的轨道半径和运行速度，因此该说法正确。9.参考答案：√解析：本题考查“火车转弯时的受力分析”。火车在水平轨道上转弯时，若内外轨等高，火车所需的向心力由重力和支持力的合力提供。重力与支持力的合力指向圆心，提供向心力，使火车能够做匀速圆周运动，因此该说法正确。10.参考答案：×解析：本题考查“旋转木马上的受力分析”。站在旋转木马上的乘客，在旋转过程中受到的向心力是由旋转木马提供的摩擦力或支持力的分力提供的，而不是由旋转木马直接提供的。旋转木马提供的是使乘客随木马一起旋转的力，而不是直接提供向心力，因此该说法错误。四、简答题1.参考答案：匀速圆周运动的特点是：线速度大小不变，但方向时刻改变；加速度大小不变，方向始终指向圆心；角速度恒定。解析：本题考查〈匀速圆周运动的特点〉。匀速圆周运动是物体沿着圆周轨迹运动，速度大小恒定但方向不断变化，因此是变速运动。由于速度变化，物体必然具有加速度，这个加速度指向圆心，称为向心加速度。匀速圆周运动的角速度也保持不变。这些特点都是区别于直线运动的重要特征。2.参考答案：向心力是物体做匀速圆周运动所需的指向圆心的合外力，来源于物体所受的各个力的合力。例如，在水平面上做圆周运动的物体，向心力可以由静摩擦力提供；在竖直平面内做圆周运动时，最高点的向心力由重力与支持力的合力提供。解析：本题考查〈向心力的来源和方向〉。向心力不是一种特殊的力，而是物体做圆周运动时所需的合外力，其方向始终指向圆心。向心力的来源取决于具体情境，可以是重力、弹力、摩擦力等力的合力。例如，汽车转弯时靠静摩擦力提供向心力，卫星绕地球运动靠万有引力提供向心力。3.参考答案：离心现象是指物体在受到的合力不足以提供所需的向心力时，所做的远离圆心的运动。当物体所受合外力突然消失或不足以提供向心力时，物体会沿着切线方向飞出。解析：本题考查〈离心现象产生的原因〉。离心现象并非一种真实的力，而是物体惯性的表现。当物体做圆周运动时，如果提供向心力的合外力突然消失或减小到不足以维持圆周运动，物体由于惯性会沿着圆周运动轨迹的切线方向继续运动，看起来像是被一种“离心力”甩了出去。4.参考答案：√解析：本题考查〈匀速圆周运动的加速度〉。做匀速圆周运动的物体，虽然速度大小不变，但速度方向时刻改变，因此速度是变化的，存在加速度。这个加速度称为向心加速度，大小为a=v²/r，方向始终指向圆心。因此，做匀速圆周运动的物体，其加速度一定不为零。5.参考答案：当火车转弯时，若外轨高于内轨，火车受到的重力与支持力的合力会指向圆心，提供所需的向心力。重力垂直于轨道平面向下，支持力垂直于轨道平面向上，两者的合力指向圆心，这个合力就是向心力。解析：本题考查〈火车转弯的受力分析〉。火车转弯时需要向心力，这个力可以由重力和支持力的合力提供。当外轨高于内轨时，支持力不再垂直于水平面，而是倾斜向上，与重力合力指向圆心，提供向心力。这种设计可以减轻轮缘对外轨的挤压。6.参考答案：向心力F=mω²r=m(v²/r)。已知m=50kg，v=2m/s，r=10m，代入公式F=50×(2²/10)=20N。解析：本题考查〈向心力计算〉。先统一单位：半径r=10m，速度v=2m/s，质量m=50kg。向心力公式为F=mω²r，由于是匀速圆周运动，ω=v/r=2/10=0.2rad/s。代入公式F=50×(0.2)²×10=20N。注意这里用v和r的关系简化了计算。7.参考答案：汽车在水平路面上转弯时，所需向心力主要由静摩擦力提供。当转弯速度过大或路面湿滑时，静摩擦力可能不足以提供所需向心力，此时汽车会侧滑。此外，如果路面有坡度，重力和支持力的合力也可能提供部分或全部向心力。解析：本题考查〈汽车转弯的受力分析〉。汽车转弯时需要向心力，这个力主要由轮胎与地面间的静摩擦力提供。静摩擦力的最大值决定了汽车的最大转弯速度。当实际转弯速度超过最大值时，静摩擦力不足以提供向心力，汽车会发生侧滑。如果路面有坡度，重力和支持力的合力也可以提供部分或全部向心力。8.参考答案：×，近地卫星的线速度更大。解析：本题考查〈地球同步卫星与近地卫星的线速度比较〉。地球同步卫星的轨道半径远大于近地卫星的轨道半径。根据v=√(GM/r)，轨道半径越大，线速度越小。因此，地球同步卫星的线速度小于近地卫星的线速度。五、应用题1.参考答案：50m解析：本题考查匀加速直线运动的位移公式。根据公式x=1/2at²，代入a=2m/s²，t=5s，得到x=1/2×2×5²=25m。所以汽车在5秒内通过的距离为50m。2.参考答案：668N解析：本题考查牛顿第二定律。电梯对人的支持力N=mg+ma，代入m=60kg，g=9.8m/s²，a=1m/s²，得到N=60×9.8+60×1=588