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人教版新课标高中物理必修1课后习题答案2013.8.20


人教版高中物理必修 1 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 1.A.8 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

3m 0

8m 5m

0

5m

-8 m -3 m -8 m -3 m

-3 m 5 m

第 3 节:运动快慢的描述——速度 1.(1)1 光年=365× 24× 3600× 3.0× 108 m=9.5× 1015 m。 (2)需要时间为 4.0 ? 1015 ? 4.2年
16

9.5 ? 10

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/s v1 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,0 3.(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 Δx=7.0× 10-3 m,时间 Δt=0.02 s,Δt 很小,可以认为 A 点速度 v= ?x =0.35 m/s

?t

3.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 1.100 km/h=27.8 m/s

2.A.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。 3.A 的斜率最大,加速度最大。 aA=0.63 m/s2,aB=0.083 m/s2,aC=-0.25 m/s2 aA、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 v1 ? 3.0 cm / s ? 10cm / s

0.29

滑块通过第二个光电门的速度 v2 ? 3.0 cm / s ? 27cm / s

0.11

2 滑块加速度 a ? ?v ? 27 ? 10 cm / s

?t

3.57

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。 2.A 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

v ? ?x 、.v∝Δx,纸条长度可认为表示速度。 0.1

图 2-9 4.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-0.1× 120 m/s=8 m/s 3.(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 x ? v0t ? 1 at 得
2

2

x=10× 30 m+ 1 × 0.2× 302 m=390 m

2

根据 v=v0+at 得 v=10 m/s+0.2× 30 m/s=16 m/s 2.初速度 v0=18 m/s,时间 t=3 s,位移 x=36 m 根据 x ? v0t ? 1 at 得 a ?
2

2

2( x ? v0t ) 2(36 ? 18 ? 3) ? m / s2 ? ?4m / s2 t2 32

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/h 2、初速度 v0=10 m/s,末速度 v=0, 位移 x=1.2 m 根据 v2-v20=2ax 得 a ?

v2 ? v02 0 ? 102 ? m / s2 ? ?4.2m / s2 2x 2 ?1.2

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 vx ? 2ax ? 2 ? 5m / s2 ?100n ? 50m / s ,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= 1 gt2 得

2

x= 1 × 10× 3.02 m=45 m

2

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= 1 gt2= 1 × 10× 2.52 m=31 m

2

2

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 t<2.5 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 3-11 3.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 0 0.01 2 0.023 0.035 0.046 0.058

弹力 F/N 0 0.30 0.60 0.90 1.20 1.50

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 μ=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 3-14 2.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 6 N,方向为西偏南 45° 。

图 3-15 3.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=30× 6.8/1 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 3-16 1.如图 3-16 所示。 与 F 的夹角为 θ

,得 θ=53° 2.(1)如图 3-17 甲 (2)如图 3-17 乙 (3)如图 3-17 丙

图 3-17 (1)(2)两种情况的解是惟一的,(3)的解不是惟一的。

图 3-18 3.如图 3-18 所示。 OC 与 OB 的夹角为 θ。

θ=arctan 0.8=38.7° 第四章:牛顿运动定律 第 1 节:牛顿第一定律

图 4-10

1.(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 F=ma 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 F1<G,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 F=0,故物体的加速度为零,物体保持不动。< p> 2.解:由 3.解:由

F2 a2 a ? 可得: F2 ? 2 F 。 F a1 a1 1 1
m a a 甲 ? 乙 得: m甲 ? 乙 m乙= 4.5 m乙=3m乙 a甲 1.5 m乙 a甲

图 4-11 4.解:根据平行四边形定则(图 4-11)这两个力的合力为:F=2× 14× cos 45° =19.8 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 4-12 5.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 F-F 阻=ma,F 阻=F-ma=60 N-30× 1.5 N=15 N-F 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 a ?
v2 ? v02 0 ? 42 ? m / s2 ? ?0.2m / s2 2x 2x

根据牛顿第二定律,自行车受的阻力 F=ma=100× (-0.2)N=-20 N 负号表示阻力方向与 v0 方向相反。
4 2.解:货车刹车后加速度大小为: a ? F ? 1.2 ?10 m / s2 ? 6m / s2 m 2000

从刹车开始到停下来驶过的路程为: x ? v ? 15 m ? 19m

2

2

2a

2?6

3.因为:W=Fl 所以 1 J=1 N× 1 m=1 kg× 1 m/s × 1 m=1 kg· m2· s-2 4.证明: 1N / kg ?

2

1kg ?1m / s2 ? 1m / s2 1kg

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 G-FN=0G=FN。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 4-13 4. (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 FAB=F 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: FAB-F 阻=ma,所以 AB>F 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:AB-F 阻=ma FAB=ma+F 阻=4.0× 103× 0.3 N+2.0× 103 N=3.2× 103 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 FAB=FBA=3.2× 103 N 5.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 4-14 1.解:如图 4-14 所示,用作图法求出物体所受的合力 F=87 N

v=at=43.5× 3 m/s=131 m/s x= 1 at2= × 43.5× 32 m=196 m

2

2.解:电车的加速度为: 电车所受阻力为:F=ma=-6.0× 103 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 4-15 1.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 4-17 4.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:F-mg=ma F=ma+mg=2.7mg=135 N


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