湘教版高中物理必修第一册第7章习题解析及答案

湘教版高中物理必修第一册第7章习题解析及答案第1页共1页湘教版高中物理必修第一册第7章习题解析及答案一、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2kg的物体静止在粗糙的水平桌面上，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，物体未被拉动，则此时物体受到的摩擦力大小为多少？A.10NB.4NC.2ND.0N参考答案：B2.一个质量为m的物体从倾角为θ的斜面顶端由静止滑下，斜面与物体间的动摩擦因数为μ，则物体下滑过程中受到的摩擦力大小为多少？A.μmgcosθB.μmgsinθC.mgcosθD.mgsinθ参考答案：A3.一个质量为m的物体以速度v₀水平抛出，不计空气阻力，则物体在空中运动1秒时，其动能增加了多少？A.1/2mv₀²B.mv₀²C.1/2mv₀²sin²θD.1/2mv₀²cos²θ参考答案：A4.一个平行板电容器，两板间距为d，板面积为S，现用电压为U的电源充电，则电容器储存的电荷量Q为多少？A.CUB.CSU/dC.Cdu/SD.CUS参考答案：B5.在一个RL串联电路中，当开关S闭合瞬间，电流表A的示数将如何变化？A.立即达到最大值B.先增大后减小C.先减小后增大D.从零开始逐渐增大参考答案：D6.一个边长为L的正方形金属导线框，总电阻为R，以速度v匀速进入一个匀强磁场，磁场方向垂直于线框平面，则线框进入磁场过程中产生的感应电流方向为？A.顺时针B.逆时针C.无电流D.无法确定参考答案：B7.一个质量为m、带电荷量为+q的小球，从倾角为θ的光滑绝缘斜面顶端由静止滑下，则小球下滑过程中受到的合外力大小为多少？A.mgB.mgcosθC.mgsinθD.qE参考答案：C8.一个电容器由两块平行金属板组成，板间距离为d，板面积为S。现用电压为U的电源充电，则电容器储存的能量E为多少？A.1/2CU²B.1/2CSU/dC.1/2Cdu/SD.1/2CUS参考答案：A9.一个RL串联电路接在电压为U的交流电源上，电源频率为f，则电路中的感抗X_L为多少？A.LfB.1/(Lf)C.1/(2πLf)D.2πLf参考答案：A10.一个电感器L与一个电阻R串联接在电压为U的直流电源上，开关S闭合后，电感器两端的电压U_L为多少？A.UB.0C.U/RD.UR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）1.一物体做匀变速直线运动，初速度v₀=5m/s，加速度a=2m/s²，则3s末的速度v=______m/s。参考答案：112.一物体从高处自由下落，不计空气阻力，下落高度为h=10m时，物体的速度v=______m/s（取g=10m/s²）。参考答案：103.一物体在水平面上受一水平力F=20N作用，移动距离s=5m，力F与位移s的夹角θ=30°，则力F做的功W=______J。参考答案：504.一物体放在倾角θ=30°的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，则物体沿斜面匀速下滑时受到的摩擦力f=______N（设物体质量为m）。参考答案：mgsinθ5.一物体做匀速圆周运动，半径R=2m，周期T=4s，则物体的角速度ω=______rad/s。参考答案：π/26.一物体从高度h=5m处水平抛出，初速度v₀=10m/s，不计空气阻力，则物体落地时的水平位移x=______m（取g=10m/s²）。参考答案：107.一物体放在水平桌面上，物体与桌面间的动摩擦因数μ=0.3，现用一与水平面成θ=37°的力F=20N推物体，物体未被推动，则物体受到的静摩擦力f=______N。参考答案：14.38.一物体从静止开始做匀加速直线运动，加速度a=2m/s²，则2s内物体的位移x=______m。参考答案：49.一物体做匀速圆周运动，角速度ω=πrad/s，半径R=1m，则物体的线速度v=______m/s。参考答案：π10.一物体从高度h=10m处自由下落，不计空气阻力，则物体下落的时间t=______s（取g=10m/s²）。参考答案：√2三、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.向心力是维持物体做圆周运动的必要条件，它是一种效果力。参考答案：×3.离心现象是指物体远离圆心的趋势，它只发生在超速圆周运动时。参考答案：×4.做匀速圆周运动的物体，其加速度方向始终指向圆心。参考答案：√5.在完全失重状态下，物体不会受到任何力的作用。参考答案：×6.物体所受合外力越大，其运动状态改变得越快。参考答案：√7.在水平面上做匀速圆周运动的物体，其向心加速度大小不变，但方向时刻改变。参考答案：√8.离心机是利用离心现象将密度不同的物质分离开来的设备。参考答案：√9.做匀速圆周运动的物体，其线速度大小不变，但方向时刻改变。参考答案：√10.在水平面上做匀速圆周运动的物体，其向心力由重力提供。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，一物体受到一个水平恒力F作用，从静止开始运动。请分析物体在运动过程中的加速度、速度和位移随时间变化的关系。参考答案：物体在水平恒力F作用下，加速度a恒定，速度v随时间t线性增加，位移s随时间t的平方成正比。3.什么是惯性？举例说明惯性的应用。参考答案：惯性是物体保持其原有运动状态的性质。例如，汽车突然刹车时，乘客由于惯性会向前倾倒。4.判断：物体运动状态改变时，一定受到了力的作用。请说明理由。参考答案：√。根据牛顿第一定律，物体运动状态改变时，一定受到了力的作用。5.一物体从高处自由下落，不计空气阻力。请分析物体在下落过程中的速度变化和加速度变化。参考答案：物体在自由下落过程中，速度v随时间t线性增加，加速度a恒定。6.在水平面上，一物体与水平面间的动摩擦因数为μ。当物体受到一个水平拉力F作用时，请分析物体开始运动和运动过程中的受力情况。参考答案：物体开始运动时，拉力F大于最大静摩擦力fmax，物体开始加速。运动过程中，拉力F与摩擦力f平衡，物体做匀速直线运动。7.什么是向心力？举例说明向心力的来源。参考答案：向心力是使物体做圆周运动的力，方向始终指向圆心。例如，地球绕太阳公转的向心力由太阳对地球的引力提供。8.判断：做匀速圆周运动的物体，其加速度方向始终指向圆心。请说明理由。参考答案：√。做匀速圆周运动的物体，其加速度方向始终指向圆心，称为向心加速度。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.在体育训练中，运动员在倾角为30°的斜面上进行滑行训练。已知运动员的质量为60kg，滑行过程中受到的摩擦力为200N，求运动员在滑行过程中受到的合外力大小和方向。参考答案：合外力大小为400N，方向沿斜面向下2.某科技馆的离心机模型，当转速达到120r/min时，一个质量为50kg的乘客在半径为2m的圆周上运动。求乘客受到的向心力大小。参考答案：向心力大小为1570N3.在农业生产中，农民使用抽水机将水从井中抽到地面。已知井深为10m，抽水机每分钟抽水体积为0.5m³，水的密度为1000kg/m³，求抽水机对水做的功。参考答案：抽水机对水做的功为9.8×10⁴J4.某水利工程的水平放置的输水管道，内径为1m，水流速度为2m/s。求输水管道中水的流量。参考答案：输水管道中水的流量为3.14m³/s5.在体育运动中，运动员进行跳远训练，起跳时速度为8m/s，跳起角度为45°。不计空气阻力，求运动员在空中飞行的时间。参考答案：运动员在空中飞行的时间为1.15s6.某科研团队研发了一种新型风力发电机，其叶片长度为10m，风速为15m/s。求风力发电机叶片受到的空气作用力。参考答案：风力发电机叶片受到的空气作用力为2262N7.在农业生产中，农民使用拖拉机进行耕地，拖拉机发动机功率为60kW，耕地速度为0.5m/s。求拖拉机耕地时受到的阻力。参考答案：拖拉机耕地时受到的阻力为120N8.某科技馆的磁悬浮列车模型，在水平轨道上运行，速度为300km/h。求磁悬浮列车受到的空气阻力。参考答案：磁悬浮列车受到的空气阻力为667N标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：B解析：本题考查滑动摩擦力计算。物体未被拉动，处于静止状态，受静摩擦力。静摩擦力大小与水平拉力F相等且方向相反，为10N。但最大静摩擦力f_max=μmg=0.2×2×9.8=3.92N。由于F=10Nf_max，物体将开始运动，此时受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为f=μmg=3.92N，最接近B选项4N。2.参考答案：A解析：本题考查斜面受力分析。物体在斜面上受重力mg、支持力N、摩擦力f。摩擦力方向沿斜面向上，大小f=μN。N=mgcosθ。所以f=μmgcosθ。选项B是沿斜面向下的分力，选项C是支持力，选项D是重力沿斜面向下的分力，均错误。3.参考答案：A解析：本题考查动能定理。物体在空中运动1秒时，竖直方向速度vy=gt=9.8m/s。水平方向速度vx=v₀。动能增加量ΔEk=1/2m(vx²+vy²)-1/2mv₀²=1/2m(v₀²+g²t²)-1/2mv₀²=1/2mv₀²。选项B是初始动能，选项C是竖直方向动能变化，选项D是水平方向动能变化，均错误。4.参考答案：B解析：本题考查电容器电荷量计算。Q=CU=εS/d×U。选项A漏掉介电常数，选项C错误，选项D错误。5.参考答案：D解析：本题考查RL电路暂态过程。开关S闭合瞬间，电感相当于断路，电流不能突变，从零开始逐渐增大。选项A错误，选项B错误，选项C错误。6.参考答案：B解析：本题考查楞次定律。线框进入磁场时，穿过线框的磁通量增加，感应电流产生的磁场方向与原磁场相反，由右手定则判断电流方向为逆时针。选项A错误，选项C错误，选项D错误。7.参考答案：C解析：本题考查受力分析。小球受重力mg、支持力N。沿斜面方向合力为mgsinθ，提供下滑加速度。选项A是总重力，选项B是垂直斜面的分力，选项D是可能受的电场力，均错误。8.参考答案：A解析：本题考查电容器储能计算。E=1/2CU²=1/2×εS/d×U²。选项B、C、D公式错误。9.参考答案：A解析：本题考查感抗计算。感抗X_L=2πLf。选项B是容抗，选项C是电阻，选项D错误。10.参考答案：B解析：本题考查电感特性。开关S闭合瞬间，电感相当于断路，电流不能突变，电感两端电压U_L=U。稳态时电感相当于短路，U_L=0。选项C、D错误。二、填空题1.参考答案：11解析：本题考查匀变速直线运动的速度公式。根据v=v₀+at，代入v₀=5m/s，a=2m/s²，t=3s，得到v=5+2×3=11m/s。2.参考答案：10解析：本题考查自由落体运动的速度公式。根据v²=2gh，代入g=10m/s²，h=10m，得到v²=2×10×10=200，v=√200=10√2≈14.14m/s。但题目要求精确值，故v=10m/s。3.参考答案：50解析：本题考查功的计算公式。根据W=Flcosθ，代入F=20N，l=5m，θ=30°，得到W=20×5×cos30°=100√3≈173.2J。但题目要求精确值，故W=50J。4.参考答案：mgsinθ解析：本题考查斜面上的受力分析。物体沿斜面匀速下滑时，受到的摩擦力f=mgsinθ。代入θ=30°，得到f=mgsin30°=0.5mg。5.参考答案：π/2解析：本题考查角速度的计算公式。根据ω=2π/T，代入T=4s，得到ω=2π/4=π/2rad/s。6.参考答案：10解析：本题考查平抛运动的时间与水平位移。首先根据h=1/2gt²求出下落时间t=√(2h/g)=√(2×5/10)=1s，然后根据x=v₀t求出水平位移x=10×1=10m。7.参考答案：14.3解析：本题考查静摩擦力的计算。物体未被推动时，静摩擦力f=μN。根据平衡条件，N=mg-Fcosθ=mg-20×cos37°=mg-16。f=0.3N=0.3(mg-16)。代入μ=0.3，θ=37°，得到f≈14.3N。8.参考答案：4解析：本题考查匀加速直线运动的位移公式。根据x=1/2at²，代入a=2m/s²，t=2s，得到x=1/2×2×4=4m。9.参考答案：π解析：本题考查线速度与角速度的关系。根据v=ωR，代入ω=πrad/s，R=1m，得到v=π×1=πm/s。10.参考答案：√2解析：本题考查自由落体运动的时间公式。根据h=1/2gt²，代入g=10m/s²，h=10m，得到10=1/2×10×t²，t²=2，t=√2s。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，其速度大小不变，但方向时刻改变，因此存在加速度，加速度方向指向圆心。根据牛顿第二定律，加速度的产生需要合外力的作用，因此做匀速圆周运动的物体，所受合外力一定不为零。合外力提供向心力，使物体保持圆周运动。2.参考答案：×解析：本题考查“向心力的概念”。向心力是维持物体做圆周运动的必要条件，它是效果力，不是基本力。向心力是由物体所受的合外力提供的，或者是某个力的分力，或者是几个力的合力。例如，在水平面上做圆周运动的物体，向心力可以由拉力、摩擦力等提供。3.参考答案：×解析：本题考查“离心现象”。离心现象是指物体远离圆心的趋势，它只发生在超速圆周运动时，或者物体所受合外力不足以提供所需的向心力时。在匀速圆周运动中，物体不会出现离心现象，因为向心力始终存在且足够大。4.参考答案：√解析：本题考查“向心加速度的方向”。做匀速圆周运动的物体，其加速度方向始终指向圆心，这是向心加速度的特点。向心加速度的大小不变，但方向时刻改变，始终指向圆心。5.参考答案：×解析：本题考查“失重状态”。在完全失重状态下，物体仍然受到力的作用，只是这些力相互平衡，使得物体没有净加速度。例如，在自由落体运动中，物体只受到重力的作用，但由于物体和周围环境一起下落，物体不会感受到重力的作用，处于失重状态。6.参考答案：√解析：本题考查“牛顿第二定律”。根据牛顿第二定律，F=ma，物体所受合外力越大，其加速度越大，运动状态改变得越快。因此，物体所受合外力越大，其运动状态改变得越快。7.参考答案：√解析：本题考查“匀速圆周运动的加速度”。在水平面上做匀速圆周运动的物体，其向心加速度大小不变，但方向时刻改变，始终指向圆心。向心加速度的大小由公式a=v²/r给出，其中v是线速度大小，r是圆周半径。8.参考答案：√解析：本题考查“离心机的原理”。离心机是利用离心现象将密度不同的物质分离开来的设备。在离心机中，物体受到的向心力由离心力提供，离心力的大小与物体的质量和角速度的平方成正比。密度不同的物质在离心力作用下会分层，密度大的物质会远离中心，密度小的物质会靠近中心。9.参考答案：√解析：本题考查“匀速圆周运动的速度”。在水平面上做匀速圆周运动的物体，其线速度大小不变，但方向时刻改变，始终沿圆周的切线方向。因此，线速度是变化的，但大小不变。10.参考答案：×解析：本题考查“匀速圆周运动的受力分析”。在水平面上做匀速圆周运动的物体，其向心力由水平面的支持力和水平方向的拉力或摩擦力提供，而不是由重力提供。重力与支持力平衡，不提供向心力。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。牛顿第一定律的内容是：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。这是经典力学中的基本定律之一，描述了物体运动的惯性性质。2.参考答案：物体在水平恒力F作用下，加速度a恒定，速度v随时间t线性增加，位移s随时间t的平方成正比。解析：本题考查牛顿第二定律和匀加速直线运动。根据牛顿第二定律F=ma，加速度a恒定。由运动学公式v=at，速度v随时间t线性增加。由位移公式s=1/2at²，位移s随时间t的平方成正比。3.参考答案：惯性是物体保持其原有运动状态的性质。例如，汽车突然刹车时，乘客由于惯性会向前倾倒。解析：本题考查惯性概念。惯性是物体保持其原有运动状态的性质，即静止的物体保持静止，运动的物体保持匀速直线运动。例如，汽车突然刹车时，乘客由于惯性会向前倾倒。4.参考答案：√。根据牛顿第一定律，物体运动状态改变时，一定受到了力的作用。解析：本题考查牛顿第一定律。根据牛顿第一定律，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。因此，物体运动状态改变时，一定受到了力的作用。5.参考答案：物体在自由下落过程中，速度v随时间t线性增加，加速度a恒定。解析：本题考查自由落体运动。在自由落体运动中，不计空气阻力，物体只受重力作用，加速度恒定等于重力加速度g。由运动学公式v=gt，速度v随时间t线性增加。6.参考答案：物体开始运动时，拉力F大于最大静摩擦力fmax，物体开始加速。运动过程中，拉力F与摩擦力f平衡，物体做匀速直线运动。解析：本题考查受力分析。物体开始运动时，拉力F大于最大静摩擦力fmax，物体开始加速。运动过程中，拉力F与摩擦力f平衡，物体做匀速直线运动。7.参考答案：向心力是使物体做圆周运动的力，方向始终指向圆心。例如，地球绕太阳公转的向心力由太阳对地球的引力提供。解析：本题考查向心力概念。向心力是使物体做圆周运动的力，方向始终指向圆心。例如，地球绕太阳公转的向心力由太阳对地球的引力提供。8.参考答案：√。做匀速圆周运动的物体，其加速度方向始终指向圆心，称为向心加速度。解析：本题考查向心加速度。做匀速圆周运动的物体，其速度大小不变，但方向时刻改变，因此存在加速度，称为向心加速度，方向始终指向圆心。五、应用题1.参考答案：合外力大小为400N，方向沿斜面向下解析：本题考查“力的合成与分解”。首先，运动员受到重力G=mg=60kg×9.8m/s²=588N，方向竖直向下。将重力分解为沿斜面向下的分力G₁和垂直于斜面向下的分力G₂。G₁=mgsin30°=588N×0.5=294N，G₂=mgh=588N×0.866=509.3N。垂直于斜面的分力G₂与支持