人教版高中物理必修第一册第7章课后习题解答及答案

人教版高中物理必修第一册第7章课后习题解答及答案第1页共1页人教版高中物理必修第一册第7章课后习题解答及答案一、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.在光滑水平面上，一个质量为4kg的物体受到一个水平向左的恒力F作用，经2秒物体速度从5m/s减到1m/s，则恒力F的大小是多少？A.4NB.8NC.10ND.12N参考答案：B2.一个物体从倾角为30°的斜面顶端由静止开始下滑，加速度大小为2m/s²，下滑3秒物体滑行的距离是多少？A.9mB.12mC.15mD.18m参考答案：A3.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推物体，当F=10N时，物体受到的摩擦力大小是多少？A.2NB.4NC.6ND.10N参考答案：B4.物体做自由落体运动，不计空气阻力，从高度h处下落，经过一半高度时物体的速度大小是多少？A.√(gh/2)B.√(gh)C.√(2gh)D.2√(gh)参考答案：A5.在光滑水平面上，一个质量为3kg的物体A以5m/s的速度与一个静止的质量为2kg的物体B正碰，碰撞后两物体粘在一起共同运动，则碰撞后的共同速度大小是多少？A.3m/sB.4m/sC.5m/sD.6m/s参考答案：A6.一个物体从高处以10m/s的初速度水平抛出，不计空气阻力，落地时速度方向与水平方向成45°角，则物体在空中飞行的时间是多少？（g取10m/s²）A.1sB.2sC.3sD.4s参考答案：A7.质量为2kg的物体悬挂在细绳下端，细绳与竖直方向夹角为30°时物体处于平衡状态，则细绳的拉力大小是多少？A.10NB.20NC.30ND.40N参考答案：B8.在光滑水平面上，一个质量为m的物体受到一个水平向右的恒力F作用，经时间t速度从v₀增加到v₁，则力F做功多少？A.mv₀²/2B.mv₁²/2C.(mv₁²-mv₀²)/2D.F²t²/2m参考答案：C9.一个物体从倾角为θ的斜面顶端由静止开始下滑，加速度大小为a，下滑距离s后速度大小是多少？A.√(2as)B.√(as)C.√(2asinθs)D.√(acosθs)参考答案：C10.在光滑水平面上，一个质量为m的物体受到一个水平向右的恒力F作用，经时间t速度从v₀增加到v₁，则物体动能增加量是多少？A.mv₀²/2B.mv₁²/2C.(mv₁²-mv₀²)/2D.Fv₀t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.在探究“力的平行四边形定则”实验中，用弹簧测力计拉橡皮条时，弹簧测力计的示数应适当大些，这样做的主要目的是______。参考答案：保证实验效果2.一物体静止在粗糙的水平面上，现用水平力F缓慢将物体推动，在此过程中，物体受到的摩擦力f与水平力F的关系是______。参考答案：f=μF3.一物体在水平面上做匀速圆周运动，半径为R，周期为T，则该物体做圆周运动的线速度大小为______。参考答案：v=2πR/T4.一物体从离地面高h处自由下落，不计空气阻力，取g=10m/s²，则该物体下落的时间为______。参考答案：√h/55.一物体在水平面上做匀速直线运动，速度为v，则该物体在时间t内通过的路程为______。参考答案：vt6.一物体在水平面上做匀加速直线运动，初速度为v₀，加速度为a，则该物体在时间t内的位移为______。参考答案：(v₀²-v₀²)/2a7.一物体在水平面上做匀减速直线运动，初速度为v₀，加速度为a，则该物体在时间t内的位移为______。参考答案：(v₀²-v₀²)/2a8.一物体在水平面上做匀速圆周运动，半径为R，角速度为ω，则该物体做圆周运动的线速度大小为______。参考答案：ωR9.一物体在水平面上做匀速直线运动，速度为v，则该物体在时间t内通过的路程为______。参考答案：vt10.一物体在水平面上做匀加速直线运动，初速度为v₀，加速度为a，则该物体在时间t内的位移为______。参考答案：(v₀²-v₀²)/2a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.在共点力平衡问题中，三个力的合力为零，则这三个力一定构成一个三角形。参考答案：√2.有固定转动轴的物体，力臂越长，力对物体产生的转动效果就越明显。参考答案：√3.物体做匀速圆周运动时，其加速度方向始终指向圆心。参考答案：√4.在“探究力的平行四边形定则”实验中，橡皮条拉到同一位置O点，则两个弹簧测力计的拉力合力一定等于一个弹簧测力计的拉力。参考答案：√5.物体在粗糙水平面上做匀速直线运动时，受到的摩擦力大小等于其重力大小。参考答案：×6.力对物体做功的两个必要因素是作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。参考答案：√7.物体从高处自由下落时，其机械能会逐渐减小。参考答案：×8.在光滑水平面上做匀速圆周运动的物体，其向心力由合力提供。参考答案：√9.杠杆的平衡条件是动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。参考答案：√10.物体在水平面上做匀加速直线运动时，其加速度方向与速度方向相同。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“探究力的平行四边形定则”实验中，某同学用弹簧测力计分别测量两个互成角度的力，并将橡皮条拉到O点。请在方格纸上画出这两个力的示意图，并标出合力F。参考答案：在方格纸上画出两个互成角度的力的示意图，并标出合力F2.一个质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，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，并说明物体是否能够保持静止。参考答案：画出物体所受的各个力的示意图，并说明物体是否能够保持静止3.在验证牛顿第二定律的实验中，某同学改变小车的质量m和所受合外力F，记录了多次实验数据，并绘制了a-F图像和a-1/m图像。请说明这两个图像分别是什么形状，并解释原因。参考答案：a-F图像是过原点的直线，a-1/m图像是过原点的直线4.一个质量为m的小球从高度为h的平台上由静止释放，落到水平地面时的速度大小为v。请写出小球落地时的动能表达式，并说明动能定理在此过程中的应用。参考答案：动能表达式为Ek=1/2mv^2，动能定理在此过程中的应用是Ek=mgh5.在“验证机械能守恒定律”的实验中，某同学用打点计时器记录了自由落体小球的运动情况。请写出验证机械能守恒定律的步骤，并说明如何减小实验误差。参考答案：验证机械能守恒定律的步骤：①测量小球的初始高度h；②测量小球落地时的速度v；③计算小球的动能变化量和重力势能变化量；④比较两者是否相等，验证机械能守恒定律。减小实验误差的方法：①使用打点计时器记录小球运动过程中的多个点，提高测量精度；②多次测量取平均值，减小随机误差；③选择质量较大的小球，减小空气阻力的影响。6.一个质量为m的物体从倾角为θ的斜面顶端由静止滑下，到达底端时速度大小为v。请写出物体沿斜面下滑的加速度表达式，并说明影响加速度大小的因素。参考答案：物体沿斜面下滑的加速度表达式为a=gsinθ，影响加速度大小的因素包括斜面的倾角θ和重力加速度g7.在“探究功与速度变化关系”的实验中，某同学用橡皮筋拉着小车在水平面上运动，记录了橡皮筋伸长量和小车速度的关系。请写出功的表达式，并说明如何通过实验数据验证功与速度变化的关系。参考答案：功的表达式为W=Flcosθ，通过实验数据验证功与速度变化的关系的方法是：①测量橡皮筋伸长量l；②测量小车速度v；③计算功W；④分析功W与速度变化量Δv的关系，验证功与速度变化的关系。8.一个质量为m的物体在水平面上受到一个与水平方向成θ角的拉力F的作用，物体沿水平方向做匀速直线运动。请写出物体所受摩擦力的表达式，并说明拉力F的水平分量和摩擦力之间的关系。参考答案：物体所受摩擦力的表达式为f=μN，拉力F的水平分量和摩擦力之间的关系是f=Fcosθ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“探究力的平行四边形定则”实验中，某同学用弹簧测力计分别测得两个互成30°角的力F1和F2的大小分别为4N和6N。请计算合力F的大小，并画出力的合成示意图。参考答案：F=√(F1²+F2²+2F1F2cos30°)=√(4²+6²+2×4×6×√3/2)=√(16+36+24√3)=√(52+24√3)≈9.8N2.一个质量为2kg的物体在粗糙水平面上受到一个与水平方向成37°角的拉力F=10N的作用，物体沿水平面做匀速直线运动。已知物体与水平面间的动摩擦因数为0.6，请求物体受到的摩擦力大小和方向。参考答案：f=μN=μmgcos37°=0.6×2×9.8×0.8=9.408N，方向与拉力相反3.在验证牛顿第二定律的实验中，某同学改变小车的质量m和所受合外力F，记录了以下数据：当F=5N时，m=1kg，a=5m/s²；当F=10N时，m=2kg，a=4m/s²。请分析实验数据，验证牛顿第二定律是否成立。参考答案：验证牛顿第二定律。根据数据计算加速度a=Δv/Δt，发现F/m与a成正比，验证了牛顿第二定律。4.在“验证机械能守恒定律”的实验中，某同学用打点计时器记录了自由落体运动中纸带的运动情况。测得某两点间的距离为x=4.9cm，时间间隔为t=0.02s。请计算该时刻物体的瞬时速度，并验证机械能是否守恒。参考答案：v=Δx/Δt=4.9cm/0.02s=245cm/s=2.45m/s，机械能守恒5.一个质量为m的物体从倾角为30°的斜面顶端由静止滑下，到达底端时速度为v。已知斜面长度为L=5m，请求物体滑下过程中的加速度大小。参考答案：a=g(sinθ-μcosθ)=9.8(sin30°-0.5cos30°)=9.8(0.5-0.5√3/2)≈1.63m/s²6.在“探究功与速度变化关系”的实验中，某同学用橡皮筋拉着小车在水平面上运动，记录了橡皮筋伸长量x与小车速度v的关系如下表所示：|x/cm|v/(m/s)|||||2|2||4|3||6|4|请分析实验数据，得出功与速度变化的关系。参考答案：功与速度的平方成正比7.在城市公共设施安全管理中，某小区安装了一个倾角为45°的斜面滑梯，滑梯长度为L=10m。为了确保儿童安全，要求滑梯上的摩擦力至少为重力的0.5倍。请计算儿童下滑过程中的最大加速度大小。参考答案：a=g(sinθ-μcosθ)=9.8(sin45°-0.5cos45°)=9.8(√2/2-0.5√2/2)≈3.92m/s²8.在科技前沿领域，某科研团队研制了一种新型材料，其杨氏模量E=200GPa。现有一根横截面积为A=1cm²的该材料制成的细棒，在受到一个拉力F=1000N时伸长了ΔL=0.1mm。请计算该材料的泊松比ν。参考答案：ν=μ/(1+μ)=0.01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“匀变速直线运动的速度公式与受力分析”。根据v=v₀+at，a=(v-v₀)/t=(1-5)/(-2)=2m/s²。由F=ma，F=4×2=8N。选项C正确，选项A、B、D错误，均因未正确计算加速度或受力。2.参考答案：A解析：本题考查“匀变速直线运动的位移公式”。根据s=v₀t+½at²，s=0+½×2×3²=9m。选项B正确，选项A、C、D错误，均因未正确使用位移公式或加速度值。3.参考答案：B解析：本题考查“滑动摩擦力与最大静摩擦力”。当F=10N时，由于Fμmg=0.2×2×10=4N，物体将开始滑动，此时摩擦力为滑动摩擦力f=μmg=0.2×2×10=4N。选项B正确，选项A、C、D错误，均因未正确判断物体是否进入滑动状态或未正确计算摩擦力。4.参考答案：A解析：本题考查“自由落体运动的速度与高度关系”。根据v²=2gh，当下落高度为h/2时，速度v=√(2g(h/2))=√(gh/2)。选项A正确，选项B、C、D错误，均因未正确应用自由落体运动规律。5.参考答案：A解析：本题考查“动量守恒定律”。由m₁v₁+m₂v₂=(m₁+m₂)v，3×5+2×0=(3+2)v，v=15/5=3m/s。选项A正确，选项B、C、D错误，均因未正确应用动量守恒定律。6.参考答案：A解析：本题考查“平抛运动的速度分解与运动时间”。落地时速度方向与水平方向成45°角，说明水平速度vₓ与竖直速度vᵧ相等。vₓ=10m/s，vᵧ=gt=10t。由vₓ=vᵧ，t=1s。选项B正确，选项A、C、D错误，均因未正确应用平抛运动规律。7.参考答案：B解析：本题考查“共点力平衡与三角函数应用”。由平衡条件F=mg/tan30°=2×10/√3≈17.3N。选项B最接近，选项A、C、D错误，均因未正确应用平衡条件或三角函数。8.参考答案：C解析：本题考查“功的定义与动能定理”。功W=ΔEk=½mv₁²-½mv₀²=(mv₁²-mv₀²)/2。选项C正确，选项A、B、D错误，均因未正确应用功的定义或动能定理。9.参考答案：C解析：本题考查“匀变速直线运动的位移公式与受力分析”。由s=½at²，a=gsinθ。代入s=½(gsinθ)t²，v=√(2asinθs)=√(2gsin²θs)。选项C正确，选项A、B、D错误，均因未正确应用运动学公式或受力分析。10.参考答案：C解析：本题考查“功的定义与动能定理”。动能增加量ΔEk=½mv₁²-½mv₀²=(mv₁²-mv₀²)/2。选项C正确，选项A、B、D错误，均因未正确应用动能定理或功的定义。二、填空题1.参考答案：保证实验效果解析：本题考查“力的平行四边形定则”实验原理。用弹簧测力计拉橡皮条时，弹簧测力计的示数应适当大些，是为了保证橡皮条伸长量足够大，从而减小实验误差，保证实验效果。2.参考答案：f=μF解析：本题考查“摩擦力”知识点。一物体静止在粗糙的水平面上，现用水平力F缓慢将物体推动，在此过程中，物体受到的摩擦力f与水平力F的关系是f=μF，其中μ为动摩擦因数。3.参考答案：v=2πR/T解析：本题考查“匀速圆周运动”知识点。一物体在水平面上做匀速圆周运动，半径为R，周期为T，则该物体做圆周运动的线速度大小为v=2πR/T。4.参考答案：√h/5解析：本题考查“自由落体运动”知识点。一物体从离地面高h处自由下落，不计空气阻力，取g=10m/s²，则该物体下落的时间为t=√h/5。5.参考答案：vt解析：本题考查“匀速直线运动”知识点。一物体在水平面上做匀速直线运动，速度为v，则该物体在时间t内通过的路程为s=vt。6.参考答案：(v₀²-v₀²)/2a解析：本题考查“匀加速直线运动”知识点。一物体在水平面上做匀加速直线运动，初速度为v₀，加速度为a，则该物体在时间t内的位移为s=(v₀²-v₀²)/2a。7.参考答案：(v₀²-v₀²)/2a解析：本题考查“匀减速直线运动”知识点。一物体在水平面上做匀减速直线运动，初速度为v₀，加速度为a，则该物体在时间t内的位移为s=(v₀²-v₀²)/2a。8.参考答案：ωR解析：本题考查“匀速圆周运动”知识点。一物体在水平面上做匀速圆周运动，半径为R，角速度为ω，则该物体做圆周运动的线速度大小为v=ωR。9.参考答案：vt解析：本题考查“匀速直线运动”知识点。一物体在水平面上做匀速直线运动，速度为v，则该物体在时间t内通过的路程为s=vt。10.参考答案：(v₀²-v₀²)/2a解析：本题考查“匀加速直线运动”知识点。一物体在水平面上做匀加速直线运动，初速度为v₀，加速度为a，则该物体在时间t内的位移为s=(v₀²-v₀²)/2a。三、判断题1.参考答案：√解析：本题考查“力的合成与分解”。在共点力平衡问题中，三个力的合力为零，根据力的合成法则，这三个力可以构成一个封闭的三角形，即每个力的矢量方向依次连接，首尾相接，形成闭合图形。因此，三个力的合力为零时，这三个力一定构成一个三角形。2.参考答案：√解析：本题考查“力矩的概念”。力矩是力对物体产生转动效果的大小，其计算公式为M=Fl，其中F是力的大小，l是力臂（即力的作用线到转动轴的垂直距离）。力臂越长，力对物体产生的转动效果就越明显，因为力矩与力臂成正比。3.参考答案：√解析：本题考查“匀速圆周运动的加速度”。物体做匀速圆周运动时，其速度大小不变，但速度方向时刻改变，因此存在加速度。这个加速度称为向心加速度，其方向始终指向圆心，负责改变物体的速度方向，维持物体做圆周运动。4.参考答案：√解析：本题考查“力的平行四边形定则”。在“探究力的平行四边形定则”实验中，橡皮条拉到同一位置O点，意味着橡皮条产生的形变相同，因此两个弹簧测力计的拉力合力与一个弹簧测力计的拉力等效，即两个力的合力等于一个力。5.参考答案：×解析：本题考查“摩擦力的概念”。物体在粗糙水平面上做匀速直线运动时，受到的摩擦力大小等于物体受到的沿运动方向的拉力大小，而不是重力大小。只有当物体静止或做匀速直线运动时，摩擦力大小才与正压力成正比，且正压力通常等于重力。6.参考答案：√解析：本题考查“做功的两个必要因素”。力对物体做功的两个必要因素是作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。如果力与物体运动方向垂直，则力不做功；如果物体没有在力的方向上通过距离，则力也不做功。7.参考答案：×解析：本题考查“机械能守恒”。物体从高处自由下落时，如果忽略空气阻力，则只有重力做功，系统的机械能守恒，即动能增加量等于重力势能减少量。如果考虑空气阻力，则机械能会逐渐减小，转化为内能。8.参考答案：√解析：本题考查“向心力的来源”。在光滑水平面上做匀速圆周运动的物体，其加速度是向心加速度，指向圆心。根据牛顿第二定律，加速度由合力提供，因此向心力由合力提供，这个合力可以是多个力的矢量和。9.参考答案：√解析：本题考查“杠杆的平衡条件”。杠杆的平衡条件是动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂，即F₁l₁=F₂l₂。这是杠杆平衡的基本原理，适用于所有类型的杠杆。10.参考答案：√解析：本题考查“匀加速直线运动的加速度方向”。物体在水平面上做匀加速直线运动时，其加速度方向与速度方向相同，因为加速度是描述速度变化快慢的物理量。如果加速度方向与速度方向相同，则物体做加速运动；如果相反，则物体做减速运动。四、简答题1.参考答案：在方格纸上画出两个互成角度的力的示意图，并标出合力F解析：本题考查“力的平行四边形定则”。根据实验原理，两个互成角度的力可以构成一个平行四边形，其对角线表示合力。在方格纸上，需要按照弹簧测力计的示数和方向，画出两个力的矢量，然后以这两个矢量为邻边，画出平行四边形，最后画出对角线并标出合力F的大小和方向。2.参考答案：画出物体所受的各个力的示意图，并说明物体是否能够保持静止解析：本题考查“共点力平衡条件”。物体所受的力包括重力G、斜面的支持力N和摩擦力f。画出这三个力的示意图，然后根据共点力平衡条件，即物体所受合外力为零，可以列出方程组，判断物体是否能够保持静止。3.参考答案：a-F图像是过原点的直线，a-1/m图像是过原点的直线解析：本题考查“牛顿第二定律”。根据牛顿第二定律，F=ma，即a=F/m。因此，a-F图像和a-1/m图像都是过原点的直线。4.参考答案：动能表达式为Ek=1/2mv^2，动能定理在此过程中的应用是Ek=mgh解析：本题考查“动能定理”。动能定理表明，合外力对物体做的功等于物体动能的变化量。在此过程中，只有重力做功，因此Ek=mgh。5.参考答案：验证机械能守恒定律的步骤：①测量小球的初始高度h；②测量小球落地时的速度v；③计算小球的动能变化量和重力势能变化量；④比较两者是否相等，验证机械能守恒定律。减小实验误差的方法：①使用打点计时器记录小球运动过程中的多个点，提高测量精度；②多次测量取平均值，减小随机误差；③选择质量较大的小球，减小空气阻力的影响。解析：本题考查“验证机械能守恒定律”。验证机械能守恒定律的步骤包括测量小球的初始高度和落地时的速度，计算动能变化量和重力势能变化量，比较两者是否相等。减小实验误差的方法包括使用打点计时器、多次测量取平均值、选择质量较大的小球等。6.参考答案：物体沿斜面下滑的加速度表达式为a=gsinθ，影响加速度大小的因素包括斜面的倾角θ和重力加速度g解析：本题考查“牛顿第二定律”。根据牛顿第二定律，物体沿斜面下滑的加速度a=gsinθ，影响加速度大小的因素包括斜面的倾角θ和重力加速度g。7.参考答案：功的表达式为W=Flcosθ，通过实验数据验证功与速度变化的关系的方法是：①测量橡皮筋伸长量l；②测量小车速度v；③计算功W；④分析功W与速度变化量Δv的关系，验证功与速度变化的关系。解析：本题考查“功与速度变化关系”。功的表达式为W=Flcosθ，通过实验数据验证功与速度变化的关系的方法是测量橡皮筋伸长量、小车速度，计算功，分析功与速度变化量Δv的关系。8.参考答案：物体所受摩擦力的表达式为f=μN，拉力F的水平分量和摩擦力之间的关系是f=Fcosθ解析：本题考查“共点力平衡条件”。物体所受摩擦力的表达式为f=μN，拉力F的水平分量和摩擦力之间的关系是f=Fcosθ。五、应用题1.参考答案：F=√(F1²+F2²+2F1F2cos30°)=√(4²+6²+2×4×6×√3/2)=√(16+36