高中物理必修1必修2课后习题答案

人教版高中物理课后习题答案第一章：运动的描述第1节：质点 参考系和坐标系1、“一江春水向东流”是水相对地面（岸）的运动，“地球的公转”是说地球相对太阳的运动，“钟表时、分、秒针都在运动”是说时、分、秒针相对钟表表面的运动，“太阳东升西落”是太阳相对地面的运动。2、诗中描写船的运动，前两句诗写景，诗人在船上，卧看云动是以船为参考系。云与我俱东是说以两岸为参考系，云与船均向东运动，可认为云相对船不动。3、xA=-0.44 m，xB=0.36 m第2节：时间和位移1A8点42分指时刻，8分钟指一段时间。B“早”指时刻，“等了很久”指一段时间。C“前3秒钟”、“最后3秒钟”、“第3秒钟”指一段时间，“3秒末”指时刻。2公里指的是路程，汽车的行驶路线一般不是直线。3（1）路程是100 m，位移大小是100 m。（2）路程是800 m，对起跑点和终点相同的运动员，位移大小为0；其他运动员起跑点各不相同而终点相同，他们的位移大小、方向也不同。4解答3 m8 m05 m-8 m-3 m05 m-3 m5 m-8 m-3 m第3节：运动快慢的描述速度1（1）1光年=3652436003.0108 m=9.51015 m。（2）需要时间为 2（1）前1 s平均速度v1=9 m/s前2 s平均速度v2=8 m/s前3 s平均速度v3=7 m/s前4 s平均速度v4=6 m/s全程的平均速度 v5=5 m/sv1最接近汽车关闭油门时的瞬时速度， v1小于关闭油门时的瞬时速度。（2）1 m/s，03（1）24.9 m/s，（2）36.6 m/s，（3）0第4节：实验：用打点计时器测速度1电磁打点记时器引起的误差较大。因为电磁打点记时器打点瞬时要阻碍纸带的运动。2（1）纸带左端与重物相连。（2）A点和右方邻近一点的距离x=7010-3 m，时间t=0.02 s，t很小，可以认为A点速度v=0.35 m/s3解（1）甲物体有一定的初速度，乙物体初速度为0。（2）甲物体速度大小不变，乙物体先匀加速、匀速、最后匀减速运动。（3）甲、乙物体运动方向都不改变。4纸带速度越大，相邻两点的距离也越大。纸带速度与相邻两点时间无关。第5节：速度变化快慢的描述加速度1100 km/h=27.8 m/s2A汽车做匀速直线运动时。B列车启动慢慢到达最大速度50 m/s，速度变化量较大，但加速时间较长，如经过2 min，则加速度为0.42 m/s2，比汽车启动时的加速度小。C、汽车向西行驶，汽车减速时加速度方向向东。D汽车启动加速到达最大速度的过程中，后一阶段加速度比前一阶段小，但速度却比前一阶段大。3A的斜率最大，加速度最大。aA=0.63 m/s2，aB=0.083 m/s2，aC=-0.25 m/s2aA、aB与速度方向相同，aC与速度方向相反。4解答滑块通过第一个光电门的速度 滑块通过第二个光电门的速度 滑块加速度 第二章：匀变速直线运动的描述第1节：实验：探究小车速度随时间变化的规律1（1）15，16，18，19，21，23，24；（2）如图所示；（3）可认为是一条直线。2A做匀速直线运动，速度为15 m/s；B做初速度为零，加速度为1.9 m/s2的匀加速直线运动；C做初速度为4 m/s，加速度为0.67 m/s2的匀减速直线运动，6 s时速度为0。3（1）图2-9，（2）剪下的纸条长度表示0.1 s时间内位移大小，可近似认为速度 、.vx，纸条长度可认为表示速度。图294略。第2节：匀变速直线运动的速度与时间的关系1初速度v0=36 km/h=10 m/s，加速度a=0.2 m/s2，末速度v=54 km/h根据v=v0+at得2初速度v0=72 km/h=20 m/s，加速度a=-0.1 m/s2，时间t=2 min=120 s根据v=v0+at得v=20 m/s-0.1120 m/s=8 m/s3（1）4 s末速度为2 m/s，最大，7 s末速度为1 m/s，最小。（2）这三个时刻的速度均为正值，速度方向相同。（3）4 s末加速度为零，最小，7 s末加速度为1m/s2、最大。（4）1 s加速度为正值，7 s末加速度为负值，加速度方向相反。说明速度、加速度都是矢量，比较矢量的大小是按矢量的绝对值判定。4第3节：匀变速直线运动的位移与时间的关系1初速度v0=36 km/h=10 m/s，加速度a=0.2 m/s2，时间t=30 s根据得x=1030 m+0.2302 m=390 m根据v=v0+at得v=10 m/s+0.230 m/s=16 m/s2初速度v0=18 m/s，时间t=3 s，位移x=36 m根据得3位移之比 第4节：匀变速直线运动的位移与速度的关系1、54km/h2、初速度v0=10 m/s，末速度v=0, 位移x=1.2 m根据v2-v20=2ax得3若飞机靠自身发动机起飞，飞机初速度为0，加速度a=5 m/s2，位移x=100 m，末速度vx由v2x=2ax得，所以不行。弹射装置使飞机初速度为v0，末速度为v=50 m/s根据v2-v20=2ax得v20=v2-2ax第5节：自由落体运动1文具橡皮下落得快。纸片揉成很紧的小纸团后，小纸团下落变快。这是因为空气阻力的作用，纸片受的空气阻力大，小纸团受的空气阻力小。2根据x=gt2得x=103.02 m=45 m由于空气阻力，下落加速度小于g，计算结果应小于45 m。3设井口到水面的距离为x，石块下落做自由落体运动，设石块落到水面的时间为t，则有x=gt2=102.52 m=31 m由于声音传播需要一定的时间，所以石块自由下落到水面的时间t2.5 s，我们估算的x偏大。第三章：相互作用第1节：重力 基本相互作用1（1）玻璃杯从桌子上掉下，在重力作用下，运动得越来越快；被掷出去的铅球，在重力作用下沿曲线落回地面；蹦蹦床在人的压力作用下，向下凹；橡皮筋在拉力作用下变得细长。（2）人坐在凳子上，人对凳子有一个压力，该力的施力物体是人，受力物体是凳子。2略。3是位于同一点。第2节：弹力1（略）2钢管受到3个力作用：重力G，地面的支持力F1、绳的拉力F2（图3-11）。重力G的施力物体是地球，地面的支持力F1的施力物体是地面、绳的拉力F2的施力物体是绳。图3113略。4如图所示。弹簧的劲度系数为k=26 N/m弹簧伸长量x/m弹力F/N0000120.300.0230.600.0350.900.0461.200.0581.50第3节：摩擦力1手压着桌面向前移动时，手受到桌面的滑动摩擦力作用。滑动摩擦力的方向与手指移动的方向相反，阻碍手指的运动。手对桌面的压力越大，手指受到的滑动摩擦力越大，对手指相对桌面运动的阻碍作用越明显。2（1）不受。因为瓶子与桌面之间没有相对运动的趋势。（2）受静摩擦力作用，静摩擦力的方向沿桌面斜向上。（3）受静摩擦力作用，静摩擦力的方向竖直向上（瓶子处于竖直状态）。（4）受滑动摩擦力作用，摩擦力的方向沿纸条相对瓶子的运动方向。3答：Fmax=40N F=30N =0.3 20 N第4节：力的合成1两个力的夹角为0时，它们的合力最大，为12 N；当两个力的夹角为180时，它们的合力最小，为8 N；当两个力的夹角由0逐渐增加到180时，它们的合力逐渐减小，即合力的大小在12 N和8 N之间；由此可见，两个力的合力可以等于10 N，不能等于5 N和15 N。图3142当两个力的合力为0时，由于一个力向东，大小为6 N，则另一个力的方向必向西，大小也为6 N。将方向向东的、大小为6 N的力改为向南时，二力相互垂直，如图3-14所示，它们的合力的大小为6N，方向为西偏南45。图3153如图3-15所示，选1 cm长的线段表示30 N的力，作出力的平行四边形，量得表示合力F的对角线长6.8 cm，则合力的大小F=306.81 N=204 N，量得F与F1的夹角为17。当两个力的夹角为150时，解答略。4（1）正确（2）错 （3）错第5节：力的分解图3161如图3-16所示。与F的夹角为，得=532（1）如图3-17甲（2）如图3-17乙（3）如图3-17丙图317（1）（2）两种情况的解是惟一的，（3）的解不是惟一的。图3183如图3-18所示。 OC与OB的夹角为。=arctan 0.8=387第四章：牛顿运动定律第1节：牛顿第一定律图4101（1）不能炸中目标。如图4-10所示，因为，炸弹被投下后，由于惯性，仍有与飞机相同的水平速度，如果目标是静止的，炸弹就会落到目标的前方。（2）因为，当你跳起时，由于惯性，你仍有与地球相同的速度，所以还回到原处，而不落在原地的西边。2如果不系安全带，当紧急刹车时，车虽然停下了，但人因惯性而仍然向前运动，会发生危险。系上安全带后，人虽然因惯性向前运动，但受安全带的约束，不致发生危险。3物体以一定速度向上抛出，在空中向上运动，是由于物体具有惯性，而继续向上运动，不是因为受到了向上的力的作用。4如果选择了相对于静止的大树做加速运动的汽车为参考系，人在车上观察大树，大树做远离汽车的加速运动。大树的运动状态改变不是因为受到了力的作用，而是因为惯性定律在选择的参考系中不成立。第3节：牛顿第二定律1答:没有矛盾。牛顿第二定律公式Fma中的F指的是物体所受的合力，而不是其中的某一个力。我们用力提一个放在地面上的很重的物体时，物体受到的力共有三个：手对物体向上的作用力F1，竖直向下的重力G，以及向上的支持力F2。如果F1G，只是支持力F2减小，这三个力的合力F=0，故物体的加速度为零，物体保持不变。G，只是支持力F2减小，这三个力的合力F0，故物体的加速度为零，物体保持不动。 2解：由可得：。3解：由得：图4114解：根据平行四边形定则(图4-11)这两个力的合力为：F214cos 4519.8 N加速度的大小为：加速度的方向为：与合力方向相同，与两个分力成45夹角。图4125解：如图4-12,物体在水平方向受到两个力的作用，根据牛顿运动定律：设小车运动方向为正FF阻ma，F阻Fma60 N301.5 N15 NF阻ma加速度方向与推力的方向相反。第4节：力学单位制1解：由v2t-v20=2ax可求出自行车的加速度根据牛顿第二定律，自行车受的阻力Fma100（0.2）N20 N负号表示阻力方向与v0方向相反。2解：货车刹车后加速度大小为：从刹车开始到停下来驶过的路程为：3因为:WFl所以1 J1 N1 m1 kg1 m/s21 m1 kgm2s-24证明： 第5节：牛顿第三定律1答：涉及木箱和地球的作用力和反作用力有两对，一对是木箱受到的重力和木箱吸引地球的力；一对是木箱受到地面对它的支持力和木箱对地面的压力。木箱受到的是重力和支持力。地球受到的是木箱对它的引力和压力。2物体静止地放在台式弹簧秤上，物体受到重力G和支持力FN的作用，因为物体处于平衡状态，故GFN0GFN。台式弹簧秤受到物体对它的压力F，物体受到的支持力与弹簧秤受到的压力为一对作用力和反作用力，根据牛顿第三定律，FN和F大小相等方向相反，故F的大小与G相等。3答：当你轻轻地推巨石时，你和巨石同时受到大小相等方向相反的力的作用，你和巨石均由静止状态变为运动，二者分离后均做匀速直线运动，但二者的速度不一定相同。如果巨石放在地面上，结果会不同，如果巨石与地面的摩擦力足够大，你将推不动巨石，只有当你给巨石的力大于巨石受到的最大静摩擦力时，巨石才能运动起来。图4134（1）因为A拉B匀速运动(图4-13)，即物体处于平衡状态，因此B车厢所受的合力为0，故FABF阻。而FAB与FBA是一对相互作用力，根据牛顿第三定律，它们总是大小相等方向相反。（2）因为A拉B加速行驶，根据牛顿第二定律：FABF阻ma，所以ABF阻。而FAB与FBA是一对相互作用力，根据牛顿第三定律，它们总是大小相等方向相反。由牛顿第二定律：ABF阻maFABmaF阻4.01030.3 N2.0103 N3.2103 N由牛顿第三定律：FAB与FBA是一对相互作用力，它们总是大小相等方向相反。即FABFBA3.2103 N5小强没有注意到，相互平衡的两个力是作用在同一物体上的，而作用力和反作用力是分别作用在发生相互作用的两个物体上的，它们不可能是相互平衡的力。第6节：用牛顿运动定律解决问题（一）图4141解：如图4-14所示，用作图法求出物体所受的合力F87 Nv=at=43.53 m/s=131 m/sx=at2= 43.532 m=196 m2解：电车的加速度为：电车所受阻力为：Fma6.0103 N,负号表示与初速度方向相反3解：人在气囊上下滑的加速度为：滑至底端时的速度为： 4解：卡车急刹车时的加速度大小为： 根据运动学公式： 所以：该车超速。第6节：用牛顿运动定律解决问题（二）图4151取足球作为研究对象，由共点力的平衡条件可知，F1和G的合力F与F2大小相等、方向相反。从图4-15中力的平行四边形定则可求得:2物体在五个力作用下保持平衡，它们的合力为零。其中任意四个力的合力一定与第五个力大小相等、方向相反。依题意，除F1以外的四个力的合力与力F1大小相等、方向相反。撤去F1，其余四个力不变，它们的合力大小等于F1，方向与F1相反。3答：当饮料瓶自由下落时，小孔没有水喷出。因为，瓶和水均处于完全失重状态，瓶中各处的水（包括水孔处的水）的压强都是大气压强，故水不能从瓶中流出。图4174当坐舱离地面50 m的位置时，升降机在做自由落体运动（图4-17），人和人手中的铅球均完全失重，所以，球对手无作用力，人没有受到压力的感觉。坐舱做匀减速运动时的加速度为：方向竖直向上所以，人手对铅球的作用力为F：FmgmaFmamg2.7mg135 N人教版高中物理课后习题答案第五章：曲线运动第1节曲线运动1. 答：如图612所示，在A、C位置头部的速度与入水时速度v方向相同；在B、D位置头部的速度与入水时速度v方向相反。图6122. 答：汽车行驶半周速度方向改变180。汽车每行驶10s，速度方向改变30，速度矢量示意图如图613所示。图6133. 答：如图614所示，AB段是曲线运动、BC段是直线运动、CD段是曲线运动。图614第2节质点在平面内的运动1. 解：炮弹在水平方向的分速度是vx800cos60400m/s;炮弹在竖直方向的分速度是vy800sin60692m/s。如图615。图6152. 解：根据题意，无风时跳伞员着地的速度为v2，风的作用使他获得向东的速度v1，落地速度v为v2、v1的合速度（图略），即：，速度与竖直方向的夹角为，tan0.8，38.73. 答：应该偏西一些。如图616所示，因为炮弹有与船相同的由西向东的速度v1，击中目标的速度v是v1与炮弹射出速度v2的合速度，所以炮弹射出速度v2应该偏西一些。图6164. 答：如图617所示。图617第3节抛体运动的规律1. 解：（1）摩托车能越过壕沟。摩托车做平抛运动，在竖直方向位移为y1.5m 经历时间在水平方向位移xvt400.55m22m20m所以摩托车能越过壕沟。一般情况下，摩托车在空中飞行时，总是前轮高于后轮，在着地时，后轮先着地。（2）摩托车落地时在竖直方向的速度为vygt9.80.55m/s5.39m/s摩托车落地时在水平方向的速度为vxv40m/s摩托车落地时的速度： 摩托车落地时的速度与竖直方向的夹角为， tanvxvy405.397.422. 解：该车已经超速。零件做平抛运动，在竖直方向位移为y2.45m 经历时间，在水平方向位移xvt13.3m，零件做平抛运动的初速度为：vxt13.30.71m/s18.7m/s67.4km/h60km/h所以该车已经超速。3. 答：（1）让小球从斜面上某一位置A无初速释放；测量小球在地面上的落点P与桌子边沿的水平距离x；测量小球在地面上的落点P与小球静止在水平桌面上时球心的竖直距离y。小球离开桌面的初速度为。第4节实验：研究平抛运动1. 答：还需要的器材是刻度尺。实验步骤：（1）调节木板高度，使木板上表面与小球离开水平桌面时的球心的距离为某一确定值y；（2）让小球从斜面上某一位置A无初速释放；（3）测量小球在木板上的落点P1与重垂线之间的距离x1；（4）调节木板高度，使木板上表面与小球离开水平桌面时的球心的距离为某一确定值4y；（5）让小球从斜面上同一位置A无初速释放；（6）测量小球在木板上的落点P2与重垂线之间的距离x2；（7）比较x1、x2，若2x1x2，则说明小球在水平方向做匀速直线运动。改变墙与重垂线之间的距离x，测量落点与抛出点之间的竖直距离y，若2x1x2，有4y1y2，则说明小球在水平方向做匀速直线运动。第5节圆周运动1. 解：位于赤道和位于北京的两个物体随地球自转做匀速圆周运动的角速度相等，都是。位于赤道的物体随地球自转做匀速圆周运动的线速度v1R465.28m/s位于北京的物体随地球自转做匀速圆周运动的角速度v2Rcos40356.43m/s2. 解：分针的周期为T11h，时针的周期为T212h（1）分针与时针的角速度之比为12T2T1121（2）分针针尖与时针针尖的线速度之比为v1v21r12r214.413. 答：（1）A、B两点线速度相等，角速度与半径成反比（2）A、C两点角速度相等，线速度与半径成正比（3）B、C两点半径相等，线速度与角速度成正比说明：该题的目的是让学生理解线速度、角速度、半径之间的关系：vr；同时理解传动装置不打滑的物理意义是接触点之间线速度相等。4. 需要测量大、小齿轮及后轮的半径r1、r2、r3。自行车前进的速度大小说明：本题的用意是让学生结合实际情况来理解匀速圆周运动以及传动装置之间线速度、角速度、半径之间的关系。但是，车轮上任意一点的运动都不是圆周运动，其轨迹都是滚轮线。所以在处理这个问题时，应该以轮轴为参照物，地面与轮接触而不打滑，所以地面向右运动的速度等于后轮上一点的线速度。5. 解：磁盘转动的周期为T0.2s（1）扫描每个扇区的时间tT/181/90s。（2）每个扇区的字节数为512个,1s内读取的字节数为9051246080个。说明：本题的用意是让学生结合实际情况来理解匀速圆周运动。第6节 向心加速度1. 答：A甲、乙线速度相等时，利用，半径小的向心加速度大。所以乙的向心加速度大；B甲、乙周期相等时，利用，半径大的向心加速度大。所以甲的向心加速度大；C甲、乙角速度相等时，利用anv，线速度大的向心加速度大。所以乙的向心加速度小；D甲、乙线速度相等时，利用anv，角速度大的向心加速度大。由于在相等时间内甲与圆心的连线扫过的角度比乙大，所以甲的角速度大，甲的向心加速度大。说明：本题的目的是让同学们理解做匀速圆周运动物体的向心加速度的不同表达式的物理意义。2. 解：月球公转周期为T27.3243600s2.36106s。月球公转的向心加速度为3. 解：A、B两个快艇做匀速圆周运动，由于在相等时间内，它们通过的路程之比是43，所以它们的线速度之比为43；由于在相等时间内，它们运动方向改变的角度之比是32，所以它们的角速度之比为32。由于向心加速度anv，所以它们的向心加速度之比为21。说明：本题的用意是让学生理解向心加速度与线速度和角速度的关系anv。4. 解：(1)由于皮带与两轮之间不发生滑动，所以两轮边缘上各点的线速度大小相等，设电动机皮带轮与机器皮带轮边缘上质点的线速度大小分别为v1、v2，角速度大小分别为1、2，边缘上质点运动的半径分别为r1、r2，则v1v2v11r1v22r2又2n所以n1n212r2r131 (2)A点的向心加速度为 （3）电动机皮带轮边缘上质点的向心加速度为 第7节 向心力解：地球在太阳的引力作用下做匀速圆周运动，设引力为F；地球运动周期为T365243600s3.15107s。根据牛顿第二运动定律得： 说明：本题的目的是让学生理解向心力的产生，同时为下一章知识做准备。1. 答：小球在漏斗壁上的受力如图619所示。小球所受重力G、漏斗壁对小球的支持力FN的合力提供了小球做圆周运动的向心力。2. 答：（1）根据牛顿第二运动定律得：Fm2r0.1420.1N0.16N（2）甲的意见是正确的。静摩擦力的方向是与物体相对接触面运动的趋势方向相反。设想一下，如果在运动过程中，转盘突然变得光滑了，物体将沿轨迹切线方向滑动。这就如同在光滑的水平面上，一根细绳一端固定在竖直立柱上，一端系一小球，让小球做匀速圆周运动，突然剪断细绳一样，小球将沿轨迹切线方向飞出。这说明物体在随转盘匀速转动的过程中，相对转盘有沿半径向外的运动趋势。说明：本题的目的是让学生综合运用做匀速圆周运动的物体的受力和运动之间的关系。3. 解：设小球的质量为m，钉子A与小球的距离为r。根据机械能守恒定律可知，小球从一定高度下落时，通过最低点的速度为定值，设为v。小球通过最低点时做半径为r的圆周运动，绳子的拉力FT和重力G的合力提供了向心力，即：得在G，m，v一定的情况下，r越小，FT越大，即绳子承受的拉力越大，绳子越容易断。4. 答：汽车在行驶中速度越来越小，所以汽车在轨迹的切线方向做减速运动，切线方向所受合外力方向如图Ft所示；同时汽车做曲线运动，必有向心加速度，向心力如图Fn所示。汽车所受合外力F为Ft、Ft的合力，如图620所示。丙图正确。说明：本题的意图是让学生理解做一般曲线运动的物体的受力情况。第8节 生活中的圆周运动1. 解：小螺丝钉做匀速圆周运动所需要的向心力F由转盘提供，根据牛顿第三运动定律，小螺丝钉将给转盘向外的作用力，转盘在这个力的作用下，将对转轴产生作用力，大小也是F。说明：本题的意图在于让学生联系生活实际，理解匀速圆周运动。2. 解：这个题有两种思考方式。第一种，假设汽车不发生侧滑，由于静摩擦力提供的向心力，所以向心力有最大值，根据牛顿第二运动定律得，所以一定对应有最大拐弯速度，设为vm，则所以，如果汽车以72km/h的速度拐弯时，将会发生侧滑。第二种，假设汽车以72km/h的速度拐弯时，不发生侧滑，所需向心力为F，所以静摩擦力不足以提供相应的向心力，汽车以72km/h的速度拐弯时，将会发生侧滑。3. 解:（1）汽车在桥顶部做圆周运动，重力G和支持力FN的合力提供向心力，即汽车所受支持力根据牛顿第三定律得，汽车对桥顶的压力大小也是7440N。(2)根据题意，当汽车对桥顶没有压力时，即FN0，对应的速度为v， （3）汽车在桥顶部做圆周运动，重力G和支持力FN的合力提供向心力，即汽车所受支持力，对于相同的行驶速度，拱桥圆弧半径越大，桥面所受压力越大，汽车行驶越安全。（4）根据第二问的结论，对应的速度为v0，第六章万有引力与航天第1节行星的运动1. 解：行星绕太阳的运动按圆轨道处理，根据开普勒第三定律有： 2. 答：根据开普勒第二定律，卫星在近地点速度较大、在远地点速度较小。3. 解：设通信卫星离地心的距离为r1、运行周期为T1，月心离地心的距离为r2，月球绕地球运行的周期为T2，根据开普勒第三定律， 4. 解：根据开普勒第三定律 得到： 则哈雷彗星下次出现的时间是：1986+762062年。第2节太阳与行星间的引力1. 答：这节的讨论属于根据物体的运动探究它受的力。前一章平抛运动的研究属于根据物体的受力探究它的运动，而圆周运动的研究属于根据物体的运动探究它受的力。2. 答：这个无法在实验室验证的规律就是开普勒第三定律，是开普勒根据研究天文学家第谷的行星观测记录发现的。第3节万有引力定律1. 答：假设两个人的质量都为60kg，相距1m，则它们之间的万有引力可估算：这样小的力我们是无法察觉的，所以我们通常分析物体受力时不需要考虑物体间的万有引力。说明：两个人相距1m时不能把人看成质点，简单套用万有引力公式。上面的计算是一种估算。2. 解：根据万有引力定律可见天体之间的万有引力是很大的。3. 解：第4节万有引力理论的成就1. 解:在月球表面有：得到：g月约为地球表面重力加速度的1/6。在月球上人感觉很轻。习惯在地球表面行走的人，在月球表面行走时是跳跃前进的。2. 答:在地球表面，对于质量为m的物体有：，得： 对于质量不同的物体，得到的结果是相同的,即这个结果与物体本身的质量m无关。又根据万有引力定律：高山的r较大，所以在高山上的重力加速度g值就较小。3. 解:卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供，有： 得地球质量：4. 解：对于绕木星运行的卫星m，有：，得：，需要测量的量为：木星卫星的公转周期T和木星卫星的公转轨道半径r。第5节宇宙航行1. 解：“神舟”5号绕地球运动的向心力由其受到的地球万有引力提供。 其中周期T2460（260+37）/14min91.64min，则： 其距地面的高度为hrR6.7106m6.4106m3105m300km。说明：前面“神舟”5号周期的计算是一种近似的计算，教师还可以根据“神舟”5号绕地球运行时离地面的高度的准确数据，让学生计算并验证一下其周期的准确值。已知：“神舟”5号绕地球运行时离地面的高度为343km。根据牛顿第二定律有： 在地面附近有：，rR+h根据以上各式得：2. 解：环绕地球表面匀速圆周运动的人造卫星需要的向心力，由地球对卫星的万有引力提供，即：，得： 在地面附近有：，得：将其带入（1）式：3. 解：（1）设金星质量为M1、半经为R1、金星表面自由落体加速度为g1。在金星表面：设地球质量为M2、半径为2、地球表面自由落体加速度为g2。在地球表面有：由以上两式得： ，则（2），第七章机械能守恒定律第节追寻守恒量 1. 答：做自由落体运动的物体在下落过程中，势能不断减少，动能不断增加，在转化的过程中，动能和势能的总和不变。第2节 功1. 解：甲图：WFscos(180150)102J17.32J图乙：WFscos(18030)102J17.32J图丙：WFscos30102J17.32J2. 解：重物被匀速提升时，合力为零，钢绳对重物的拉力的大小等于重物所受的重力，即FG2104N钢绳拉力所做的功为：W1Fscos021045J1105J重力做的功为：W2Gscos18021045J1105J物体克服重力所做的功为1105J，这些力做的总功为零。3. 解：如图514所示，滑雪运动员受到重力、支持力和阻力的作用，运动员的位移为：shsin3020m，方向沿斜坡向下。所以，重力做功：WGmgscos60601020J6.0103J支持力所做的功：WNFNscos900阻力所做的功：WfFscos1805020J1.0103J这些力所做的总功W总Wg+WN+Wf5.0103J。4. 解：在这两种情况下，物体所受拉力相同，移动的距离也相同，所以拉力所做的功也相同，为7.5J。拉力做的功与是否有其他力作用在物体上没有关系，与物体的运动状态也没有关系。光滑水平面上，各个力对物体做的总功为7.5J。粗糙水平面上，各个力对物体做的总功为6.5N。第3节功率1. 解：在货物匀速上升时，电动机对货物的作用力大小为：FG2.7105N由PFv可得：2. 解：这台抽水机的输出功率为它半小时能做功WPt31031800J5.4106J。3. 答：此人推导的前提不明确。当F增大，根据PFv推出，P增大的前提应是v不变，从推出，P增大则v增大的前提是F不变，从推出，v增大F减小的前提是P不变。说明：对这类物理问题的方向，应注意联系实际，有时机械是以一定功率运行的，这时P一定，则F与v成反比。有时机械是以恒定牵引力工作的，这时P与v成正比。4. 解：（1）汽车的加速度减小，速度增大。因为，此时开始发动机在额定功率下运动，即PF牵v。v增大则F牵减小，而，所以加速度减小。（2）当加速度减小到零时，汽车做匀速直线运动，F牵F，所以，此为汽车在功率P下行驶的最大速度。第4节 重力势能1. 证明：设斜面高度为h，对应于倾角为1、2、3的斜面长分别为l1、l2、l3。由功的公式可知，在倾角为1的斜面，重力与位移的夹角为（），重力所做的功为：WGmgl1cos（）mgl1sin1mgh。同理可证，在倾角为2、3的斜面上，重力所做的功都等于mgh，与斜面倾角无关。2. 答：（1）足球由位置1运动到位置2时，重力所做的功为mgh，足球克服重力所做的功为mgh，足球的重力势能增加了mgh。（2）足球由位置2运动到位置3时，重力做的功为mgh，足球的重力势能减少了mgh。（3）足球由位置1运动到位置3时，重力做功为零，重力势能变化为零。说明：本题的意图是使学生体会，重力势能的变化是与重力做功相对应的。重力做了多少功,重力势能就变化多少。重力做正功重力势能减少，重力做负功重力势能增加。3. 答：（1）所选择的参考平面小球在A点的重力势能小球在B点的重力势能整个下落过程中小球重力做的功整个下落过程中小球重力势能的变化桌面5.88J3.92J9.8J9.8J地面9.8J09.8J9.8J（2）如果下落过程中有空气阻力，表格中的数据不变。说明：本题的意图是使学生认识，重力势能跟零势面的选取有关，而重力势能的变化跟重力的功相对应，与零势能面的选取无关。重力做的功只跟物体位置的变化有关，与是否存在其他力无关。4. 答：A正确。例如：物体在向上的拉力作用下，如果做匀加速直线运动，这时拉力的功大于重力势能的增加量。如果物体做匀减速直线运动，这时拉力的功小于重力势能的减少量。B 错误。物体匀速上升，拉力的大小等于重力，拉力的功一定等于重力势能的增加量。C 错误。根据WGEp1Ep2可知，重力做1J的功，物体势能的增加量为1J。D 错误。重力做功只与起点和终点的位置有关，与路径无关，A、B两点的位置不变，从A点到B点的过程中，无论经过什么路径，重力的功都是相同的。第7节 动能和动能定理1. 答：a动能是原来的4倍。b动能是原来的2倍。c动能是原来的8倍。d动能不变。2. 解：由动能定理WEk2Ek1可知，在题目所述的两种情况下，()较大的，需要做的功较多。速度由10km/h加速到20km/h的情况下： 0（202102）（km/s）2300（km/s）2速度由50km/h加快到60km/h情况下：()（602502）（km/s）21100（km/s）2可见，后一种情况所做的功比较多。3. 解：设平均阻力为f，根据动能定理W ，有fscos180 f1.6103N，子弹在木板中运动5cm时，所受木板的阻力各处不同，题目所说的平均阻力是对这5cm说的。4. 解：人在下滑过程中，重力和阻力做功，设人受到的阻力为f，根据动能定理WEk,WG+Wf ，mghfs 解方程得：vt4m/s5.66m/s5解：设人将足球踢出的过程中，人对球做的功为W，根据动能定理可从人踢球到球上升至最大高度的过程中：WG+W0，即：mgh+W W 0.5202J+0.51010J150J第8节 机械能守恒定律1. 解：（1）小球在从A点下落至B点的过程中，根据动能定理WEk，mg(h1h2) （2）由mg(h1h2)，得：mgh1+mgh2+等式左边表示物体在A点时的机械能，等式右边表示物体在B点时的机械能，小球从A点运动到B点的过程中，机械能守恒。2. A飞船升空的阶段，动力对飞船做功，飞船的机械能增加。B飞船在椭圆轨道上绕地球运行的阶段，只有引力对飞船做功，机械能守恒。C飞船在空中减速后，返回舱与轨道分离，然后在大气层以外向着地球做无动力飞行的过程中，只有引力做功，机械能守恒。D进入大气层并运动一段时间后，降落伞张开，返回舱下降的过程中，空气阻力做功，机械能减少。3. 解：（1）石块从抛出到落地的过程中，只有重力做功，所以机械能守恒。设地面为零势能面，根据机械能守恒定律：，得 根据动能定理：WEktEk0，即mgh ，vt vt15m/s（2）由vt知，石块落地时速度大小与石块初速度大小和石块抛出时的高度有关，与石块的质量和石块初速度的仰角无关。4. 解：根据题意，切断电动机电源的列车，假定在运动中机械能守恒，要列车冲上站台，此时列车的动能Ek至少要等于列车在站台上的重力势能Ep。列车冲上站台时的重力势能：Epmgh20mm2/s2列车在A点时动能：Ekm72m2/s224.5mm2/s2可见EkEp，所以列车能冲上站台。设列车冲上站台后的速度为v1。根据机械能守恒定律，有：EkEp+ EkEp24.5mm2/s220mm2/s24.5mm2/s2，可得v13m/s第节 实验：验证机械能守恒定律1.答：（1）从状态甲至状态丙过程中，弹性势能逐渐减少，动能和重力势能逐渐增大，当弹簧对小球向上的弹力大小与小球所受重力大小相等时，小球动能最大。之后，弹性势能和动能逐渐减小，重力势能逐渐增大，当弹簧恢复到自然长度时，弹性势能为0。之后，重力势能仍然逐渐增大，动能逐渐减小，到达C点时，动能减少到0，重力势能达到最大。小球从状态甲运动到状态丙的过程中，机械能守恒。故状态甲中，弹簧的弹性势能 J（2）小球从状态乙到状态丙的过程中，动能逐渐减少，重力势能逐渐增大。小球从状态乙到状态丙的过程中，机械能守恒，所以小球在B点的动能与小球在C点的势能相等。故小球在状态乙中的动能 J2. 解：设小球的质量为m，小球运动到圆轨道最高点B时的速度为v，受到圆轨道的压力为FN。小球从A点下滑至最高点B的过程中，由于只有重力做功，机械能守恒。设在圆轨道最低点为重力势能的零参考平面，则在这个过程中，根据机械能守恒定律，有在圆轨道的最高点B处，根据牛顿第二定律，有欲使小球顺利地通过圆轨道在最高点，则小球在最高点B处时，必须满足条件FN0即联立以上两式，可得可见，为了使小球顺利通过圆轨道的最高点，h至少应为3.答：用平抛运动的知识测出的小球离开桌面时的速度要略大于小球从斜面上滚下的过程中用机械能守恒定律算出的速度，这是由于小球从斜面与桌面上运动时受到的摩擦阻力远大于小球做平抛运动时所受的空气阻力。第10节 能量守恒定律与能源1答：家用电饭锅是把电能转化为内能；洗衣机是把电能转化为动能，等等。2解：（1）依题意可知，三峡水库第二期蓄水后，用于发电的水流量每秒为：1.35104m33500m310000m3/s，每秒钟转化为电能是：mgh20Vgh201.01031.01041013520J/s2.7109J/s发电功率最大是2.7109W2.7106kW。(2)设三口之家每户的家庭生活用电功率为1kW，考虑到不是每家同时用1kW的电，我们平均每家同时用电0.5kW，则三峡发电站能供给 5.8106户用电，人口数为35.810617106人，即可供17个百万人口城市的生活用电。- - 17 - -