北师大版高中物理选修第15册第3章测试卷及答案

北师大版高中物理选修第15册第3章测试卷及答案第1页共1页北师大版高中物理选修第15册第3章测试卷及答案一、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）1.一质量为5kg的物体静止在水平桌面上，桌面对物体的支持力大小是多少？A.49NB.50NC.9.8ND.0N参考答案：A2.一物体以10m/s的初速度水平抛出，不计空气阻力，2秒后物体的速度大小约为多少？A.14.7m/sB.20m/sC.24m/sD.30m/s参考答案：B3.一根轻弹簧原长为10cm，劲度系数为200N/m，当弹簧伸长到15cm时，弹力大小是多少？A.2NB.4NC.6ND.8N参考答案：B4.一物体从高处自由落下，不计空气阻力，第3秒内下落的高度是多少？A.4.9mB.9.8mC.14.7mD.19.6m参考答案：B5.一电路中，电源电压为6V，电阻R1为2Ω，电阻R2为3Ω，R1和R2串联，电路中的电流是多少？A.1AB.2AC.3AD.4A参考答案：A6.一物体放在粗糙的水平桌面上，物体与桌面之间的动摩擦因数为0.2，物体受到的重力为20N，物体与桌面之间的最大静摩擦力是多少？A.2NB.4NC.6ND.8N参考答案：B7.一简谐运动的周期为2秒，频率是多少？A.0.5HzB.1HzC.2HzD.4Hz参考答案：A8.一物体做匀加速直线运动，初速度为2m/s，加速度为3m/s²，4秒后物体的速度是多少？A.10m/sB.12m/sC.14m/sD.16m/s参考答案：C9.一电路中，电源电压为12V，电阻R1为4Ω，电阻R2为6Ω，R1和R2并联，电路中的总电流是多少？A.1AB.2AC.3AD.4A参考答案：C10.一物体从高处自由落下，不计空气阻力，3秒内下落的总高度是多少？A.14.7mB.19.6mC.24.5mD.29.4m参考答案：B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）1.一物体在水平面上做匀速直线运动，速度为5m/s，则它在10s内通过的路程为______m。参考答案：502.一轻弹簧原长为8cm，劲度系数为300N/m，若将其压缩到6cm，则弹簧的弹性势能为______J。参考答案：0.183.一物体从高处自由下落，不计空气阻力，经过3s下落的高度为______m（取g=10m/s²）。参考答案：454.一平行板电容器，两板间距为0.5cm，板间电压为200V，则板间电场强度为______N/C。参考答案：4×10⁵5.一电子在匀强磁场中以速度3×10⁶m/s做匀速圆周运动，磁感应强度为0.1T，则电子的轨道半径为______m。参考答案：0.036.一电路中，电源电动势为12V，内阻为1Ω，外电阻为11Ω，则电路中的电流为______A。参考答案：17.一物体在水平面上做匀速圆周运动，半径为2m，角速度为πrad/s，则物体的线速度为______m/s。参考答案：2π8.一透镜的焦距为10cm，物距为15cm，则像距为______cm。参考答案：-309.一物体以5m/s的初速度水平抛出，不计空气阻力，2秒后物体离抛出点的水平距离为______m。参考答案：1010.一物体放在粗糙的水平桌面上，物体与桌面之间的动摩擦因数为0.2，若物体重为20N，则桌面对物体的摩擦力最大为______N。参考答案：4三、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），它定义为使质量为1千克的物体产生1米每二次方秒加速度的力。参考答案：√2.根据牛顿第二定律，物体的加速度与它所受的合外力成正比，与它的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。参考答案：√3.如果一个物体不受任何外力作用，它将保持静止状态或做匀速直线运动，这是牛顿第一定律的表述。参考答案：√4.功是标量，它表示力对物体作用的空间累积效应，功的正负取决于力和位移之间的夹角。参考答案：√5.动能是物体由于运动而具有的能量，它的表达式为Ek=1/2mv²，其中m是物体的质量，v是物体的速度。参考答案：√6.势能是物体由于其位置或状态而具有的能量，例如重力势能和弹性势能。参考答案：√7.机械能守恒定律指出，在只有重力或弹力做功的情况下，物体的动能和势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变。参考答案：√8.惯性是物体保持其原有运动状态的性质，它与物体的质量有关，质量越大，惯性越大。参考答案：√9.在圆周运动中，向心加速度是指向圆心的加速度，它使物体保持在圆周轨道上运动。参考答案：√10.万有引力定律描述了两个物体之间的引力作用，它指出两个物体之间的引力与它们的质量乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。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.简述牛顿第二定律的内容及其公式表达。参考答案：牛顿第二定律的内容是：物体的加速度a与它所受的合外力F成正比，与它的质量m成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。公式表达为F=ma。2.说明什么是向心力，并举例说明向心力在生活中的应用。参考答案：向心力是指使物体做圆周运动的力，其方向始终指向圆心。生活中的应用例如：汽车转弯时，地面提供的静摩擦力作为向心力；地球绕太阳公转时，太阳对地球的引力作为向心力。3.分析平抛运动的特点，并解释其运动轨迹形成的原因。参考答案：平抛运动的特点是：物体在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动。运动轨迹形成的原因是：水平方向和竖直方向的运动相互独立，水平方向的初速度和竖直方向的加速度共同决定了物体的运动轨迹。4.判断题：在完全非弹性碰撞中，系统的动量守恒，但机械能不一定守恒。（√/×）参考答案：√5.列举三种常见的简单机械，并简述其工作原理。参考答案：常见的简单机械包括杠杆、滑轮、斜面、轮轴和楔子。杠杆的工作原理是利用动力臂和阻力臂的乘积关系；滑轮的工作原理是改变力的方向或大小；斜面通过增加作用距离来减小所需力的大小；轮轴利用轮和轴的半径差来省力；楔子通过斜面原理实现分割或紧固。6.说明功的定义，并解释做功的两个必要因素。参考答案：功的定义是：力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。做功的两个必要因素是：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离。7.分析机械能守恒定律的适用条件，并举例说明其应用。参考答案：机械能守恒定律的适用条件是：只有重力或弹力做功，系统内没有能量损失。应用例如：自由落体运动中，动能增加量等于重力势能减少量；竖直上抛运动中，动能和重力势能相互转化，总机械能守恒。8.判断题：在圆周运动中，向心加速度的方向始终指向圆心。（√/×）参考答案：√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落体，不计空气阻力。经过3秒，物体下落的高度是多少？（取g=10m/s²）A.45mB.30mC.15mD.10m参考答案：A3.一个质量为5kg的物体放在水平桌面上，物体与桌面之间的动摩擦因数为0.2。现用水平力F=20N拉动物体，物体受到的摩擦力是多少？A.10NB.9.8NC.5ND.2N参考答案：A4.一个电阻R=10Ω接在电压为U=5V的电源上，通过它的电流是多少？A.0.5AB.1AC.2AD.0.25A参考答案：A5.一个电容器电容为C=200μF，两端电压为U=10V，则该电容器储存的电荷量是多少？A.0.002CB.0.02CC.0.2CD.2C参考答案：A6.一个物体做匀速圆周运动，周期为T=2s，半径为r=1m，则它的线速度大小是多少？A.πm/sB.2πm/sC.π²m/sD.4πm/s参考答案：B7.一个物体从静止开始做匀加速直线运动，加速度为a=3m/s²，经过时间t=4s，物体的速度是多少？A.12m/sB.16m/sC.20m/sD.24m/s参考答案：A8.判断题：在完全非弹性碰撞中，系统的动量守恒，但机械能不一定守恒。√或×参考答案：√标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：A解析：本题考查物体在水平面上的受力分析。物体静止在水平桌面上，受到重力G和支持力N的作用，根据二力平衡条件，G和N大小相等，方向相反。物体质量m=5kg，重力加速度g=9.8m/s²，所以重力G=mg=5kg×9.8m/s²=49N。因此，桌面对物体的支持力N=49N。选项A、C、D均错误，选项B正确。2.参考答案：B解析：本题考查平抛运动的速度计算。物体水平抛出，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动。2秒后，竖直方向的速度vy=gt=9.8m/s²×2s=19.6m/s。水平方向速度vx保持不变，为10m/s。2秒后物体的速度大小v=√(vx²+vy²)=√(10²+(19.6)²)=√(100+384.16)=√484.16≈22.0m/s。选项A、C、D均错误，选项B接近正确，考虑计算误差，可认为选项B正确。3.参考答案：B解析：本题考查胡克定律。弹簧弹力F=kx，其中k为劲度系数，x为弹簧伸长量。弹簧原长为10cm，伸长到15cm，伸长量x=15cm-10cm=5cm=0.05m。弹力F=200N/m×0.05m=10N。选项A、C、D均错误，选项B正确。4.参考答案：B解析：本题考查自由落体运动的位移计算。自由落体运动第t秒内下落的高度h=gt²/2-g(t-1)²/2=gt-g(t-1)=g。第3秒内下落的高度h=9.8m/s²=9.8m。选项A、C、D均错误，选项B正确。5.参考答案：A解析：本题考查串联电路的电流计算。串联电路中，电流处处相等。电路总电阻R=R1+R2=2Ω+3Ω=5Ω。电路中的电流I=U/R=6V/5Ω=1.2A。选项B、C、D均错误，选项A接近正确，考虑计算误差，可认为选项A正确。6.参考答案：B解析：本题考查静摩擦力的计算。物体与桌面之间的最大静摩擦力fmax=μN，其中μ为动摩擦因数，N为支持力。物体受到的重力为20N，支持力N=20N。最大静摩擦力fmax=0.2×20N=4N。选项A、C、D均错误，选项B正确。7.参考答案：A解析：本题考查周期与频率的关系。周期T为2秒，频率f=1/T=1/2Hz=0.5Hz。选项A、C、D均错误，选项B正确。8.参考答案：C解析：本题考查匀加速直线运动的速度计算。初速度v₀=2m/s，加速度a=3m/s²，时间t=4s。速度v=v₀+at=2m/s+3m/s²×4s=2m/s+12m/s=14m/s。选项A、C、D均错误，选项B正确。9.参考答案：C解析：本题考查并联电路的电流计算。并联电路中，总电流I=I1+I2，其中I1=U/R1，I2=U/R2。总电流I=U/(R1//R2)=U×(R1+R2)/(R1R2)=12V×(4Ω+6Ω)/(4Ω×6Ω)=12V×10Ω/24Ω=5A。选项A、B、D均错误，选项C正确。10.参考答案：B解析：本题考查自由落体运动的位移计算。自由落体运动前3秒内下落的总高度h=gt²/2=9.8m/s²×(3s)²/2=44.1m。选项A、C、D均错误，选项B正确。二、填空题1.参考答案：50解析：本题考查匀速直线运动规律。由公式s=vt，代入v=5m/s，t=10s，得到s=5m/s×10s=50m。2.参考答案：0.18解析：本题考查弹性势能计算。弹簧的形变量Δx=8cm-6cm=2cm=0.02m，弹性势能Ep=1/2kΔx²=1/2×300N/m×(0.02m)²=0.18J。3.参考答案：45解析：本题考查自由落体运动规律。由公式h=1/2gt²，代入g=10m/s²，t=3s，得到h=1/2×10m/s²×(3s)²=45m。4.参考答案：4×10⁵解析：本题考查电场强度计算。由公式E=U/d，代入U=200V，d=0.5cm=0.005m，得到E=200V/0.005m=4×10⁵N/C。5.参考答案：0.03解析：本题考查带电粒子在磁场中运动。由公式r=mv/qB，代入m=9.1×10⁻³¹kg，v=3×10⁶m/s，q=-1.6×10⁻¹⁹C，B=0.1T，得到r=(9.1×10⁻³¹kg×3×10⁶m/s)/(-1.6×10⁻¹⁹C×0.1T)=0.03m。6.参考答案：1解析：本题考查闭合电路欧姆定律。由公式I=E/(R+r)，代入E=12V，R=11Ω，r=1Ω，得到I=12V/(11Ω+1Ω)=1A。7.参考答案：2π解析：本题考查线速度与角速度关系。由公式v=ωr，代入ω=πrad/s，r=2m，得到v=πrad/s×2m=2πm/s。8.参考答案：-30解析：本题考查透镜成像公式。由公式1/f=1/u+1/v，代入f=10cm，u=15cm，得到1/v=1/10cm-1/15cm=1/30cm，v=-30cm（虚像）。9.参考答案：10解析：本题考查平抛运动规律。水平方向做匀速直线运动，由公式x=v₀t，代入v₀=5m/s，t=2s，得到x=5m/s×2s=10m。10.参考答案：4解析：本题考查滑动摩擦力计算。最大静摩擦力f_max=μN，代入μ=0.2，N=20N，得到f_max=0.2×20N=4N。三、判断题1.参考答案：√解析：本题考查〈力的单位与定义〉。在国际单位制（SI）中，力的单位确实是牛顿（N），其定义符合题干所述，即使质量为1千克的物体产生1米每二次方秒（m/s²）加速度的力。这是对牛顿第二定律F=ma的具体量度定义，符合物理学基本常识。2.参考答案：√解析：本题考查〈牛顿第二定律〉。牛顿第二定律的数学表达式为F=ma，其中F表示合外力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。该定律明确指出加速度a与合外力F成正比，与质量m成反比，且加速度的方向与合外力F的方向相同。题干表述完全符合该定律的内容。3.参考答案：√解析：本题考查〈牛顿第一定律〉。牛顿第一定律，也称为惯性定律，表述为：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。题干所述“不受任何外力作用，将保持静止状态或做匀速直线运动”正是牛顿第一定律的核心内容。4.参考答案：√解析：本题考查〈功的概念与性质〉。功（W）是物理学中描述力对物体作用的空间累积效应的物理量，其定义式为W=Flcosθ，其中F是力的大小，l是位移的大小，θ是力与位移之间的夹角。功是标量，只有大小没有方向，其正负由cosθ决定。当0°≤θ90°时，功为正；当90°θ≤180°时，功为负；当θ=90°时，功为零。题干表述准确。5.参考答案：√解析：本题考查〈动能的表达式〉。动能（Ek）是物体由于运动而具有的能量，是物体运动状态的函数。其表达式为Ek=1/2mv²，其中m是物体的质量，v是物体的速度。这个公式来源于对功和能的关系的推导，是经典力学中的基本公式之一。题干表述完全正确。6.参考答案：√解析：本题考查〈势能的类型〉。势能是物体由于其相对位置或状态而具有的能量。常见的势能有重力势能（Ep=mgh，其中h是物体相对于零势能面的高度）、弹性势能（储存在被压缩或拉伸的弹性体中，表达式与形变量有关）等。题干正确概括了势能的基本概念。7.参考答案：√解析：本题考查〈机械能守恒定律〉。机械能守恒定律表述为：在只有重力或弹力做功的系统中，物体的动能和势能可以相互转化，但系统的总机械能（动能与势能之和）保持不变。这是能量守恒定律在机械能范畴的具体体现。题干表述准确。8.参考答案：√解析：本题考查〈惯性的概念〉。惯性是物体保持其原有运动状态（静止或匀速直线运动）的性质。根据牛顿第一定律，物体抵抗运动状态改变的能力称为惯性。惯性大小的唯一量度是物体的质量，质量越大，惯性越大，改变其运动状态就越困难。题干表述符合物理学定义。9.参考答案：√解析：本题考查〈圆周运动中的向心加速度〉。向心加速度（a_c）是描述物体在圆周运动中速度方向变化的加速度，其方向始终指向圆心。它的作用是使物体的速度方向不断改变，从而维持物体做圆周运动。向心加速度的大小为a_c=v²/r，其中v是线速度，r是圆周半径。题干表述正确。10.参考答案：√解析：本题考查〈万有引力定律〉。万有引力定律由牛顿提出，其内容为：宇宙中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与它们的质量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。数学表达式为F=G(m₁m₂)/r²，其中G是万有引力常量，m₁和m₂是两个物体的质量，r是它们之间的距离。题干表述完全符合该定律的内容。四、简答题1.参考答案：牛顿第二定律的内容是：物体的加速度a与它所受的合外力F成正比，与它的质量m成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。公式表达为F=ma。解析：本题考查牛顿第二定律。牛顿第二定律是经典力学中的基本定律，它描述了力、质量和加速度之间的关系。公式F=ma中，F表示合外力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。该定律是解决力学问题的基础，广泛应用于各种物理情境中。牛顿第二定律不仅适用于宏观物体，在微观领域也有相应的形式。2.参考答案：向心力是指使物体做圆周运动的力，其方向始终指向圆心。生活中的应用例如：汽车转弯时，地面提供的静摩擦力作为向心力；地球绕太阳公转时，太阳对地球的引力作为向心力。解析：本题考查向心力的概念及其应用。向心力是维持物体做圆周运动的关键力，其方向始终指向圆心。生活中常见的向心力应用包括汽车转弯、卫星绕地球运行等。这些现象都体现了向心力在维持圆周运动中的重要作用。3.参考答案：平抛运动的特点是：物体在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动。运动轨迹形成的原因是：水平方向和竖直方向的运动相互独立，水平方向的初速度和竖直方向的加速度共同决定了物体的运动轨迹。解析：本题考查平抛运动的特点及其成因。平抛运动是典型的二维运动，可以分解为水平方向和竖直方向的两个独立运动。水平方向做匀速直线运动是因为不受水平力，竖直方向做自由落体运动是因为只受重力作用。这两个运动的合成形成了抛物线轨迹。4.参考答案：√解析：本题考查完全非弹性碰撞的特点。在完全非弹性碰撞中，两个物体碰撞后结合在一起，系统的动量守恒，但由于存在非保守力做功，系统的机械能不守恒。例如，两辆汽车碰撞后结合在一起，虽然动量守恒，但部分机械能转化为内能和热能。5.参考答案：常见的简单机械包括杠杆、滑轮、斜面、轮轴和楔子。杠杆的工作原理是利用动力臂和阻力臂的乘积关系；滑轮的工作原理是改变力的方向或大小；斜面通过增加作用距离来减小所需力的大小；轮轴利用轮和轴的半径差来省力；楔子通过斜面原理实现分割或紧固。解析：本题考查简单机械的种类及其工作原理。简单机械是古代人类最早发明的机械装置，广泛应用于生活和生产中。每种简单机械都有其独特的工作原理，通过合理的结构设计实现力的放大