1、高中物理人教版必修二课后习题整理5.11. 跳水运动是一项难度很大又极具观赏性的运动，我国运动员多次在国际跳水赛上摘金夺银，被誉为跳水“梦之队”。图5.1-8是一位跳水队员从高台做“反身翻腾二周半”动作时头部的运动轨迹，最后运动员沿竖直方向以速度v入水。 整个运动过程中， 在哪几个位置头部的速度方向与入水时v的方向相同？在哪几个位置与v的方向相反？在图中标出这些位置。2 汽车以恒定的速率绕圆形广场一周用时 2 min，每行驶半周，速度方向改变多少度？汽车每行驶10 s，速度方向改变多少度？先作一个圆表示汽车运动的轨迹， 然后作出汽车在相隔 10 s的两个位置速度矢量的示意图。3. 一个物体的速
2、度方向如图5.1-9中v所示。从位置A开始，它受到向前但偏右（观察者沿着物体前进的方向看，下同）的合力。到达B时，这个合力突然改成与前进方向相同。到达 C 时，又突然改成向前但偏左的力。物体最终到达D。请你大致画出物体由A至D 的运动轨迹，并标出B点、C 点和 D 点。5.21. 炮筒与水平方向成 60 角，炮弹从炮口射出时的速度是 800 m/s，这个速度在水平方向和竖直方向的分速度各是多大？画出速度分解的图示。2. 在许多情况下，跳伞员离开飞机后最初一段时间降落伞并不张开，跳伞员做加速运动。随后，降落伞张开，跳伞员做减速运动。速度降至一定值后便保持不变，跳伞员做匀速运动，直至落地。如果无风
3、时某跳伞员竖直下落，着地时速度是5 m/s，在有风的情况下，风使他以4 m/s的速度沿水平方向向东运动。他将以多大速度着地？计算并画图说明。3. 一艘炮舰沿河由西向东行驶，在炮舰上发炮射击北岸的目标。要击中目标，射击方向应直接对准目标，还是应该偏东或偏西一些？作俯视图，并说明理由。4在图5.2-1的实验中，假设从某时刻（t0）开始，红蜡块在玻璃管内每 1 s 上升的距离都是10 cm，从t 0开始，玻璃管向右匀加速平移，每1 s通过的水平位移依次是4 cm、12 cm、20 cm、28 cm。在图 5.2-4中，y表示蜡块竖直方向的位移， x表示蜡块随玻璃管通过的水平位移， t 0时蜡块位于坐
4、标原点。请在图中标出t等于1 s、2 s、3 s、4 s时蜡块的位置，并用平滑曲线描绘蜡块的轨迹。5.31. 在一次摩托车跨越壕沟的表演中，摩托车从壕沟的一侧以速度v40 m/s沿水平方向飞向另一侧，壕沟的宽度及两侧的高度如图5.3-9所示。 摩托车前后轴距1.6 m，不计空气阻力。(1) 摩托车是否能越过壕沟？请计算说明。(2) 如果摩托车能越过壕沟，它落地的速度是多大？落地速度的方向与地面的夹角是多大（可用这个角的三角函数表示）？2某卡车司机在限速60 km/h的公路上因疲劳驾驶而使汽车与路旁障碍物相撞。处理事故的警察在路旁泥地中发现了卡车顶上的一个金属零件，可以判断，这是事故发生时该零件
5、从卡车顶上松脱后被抛出而陷在泥地里的。 警察测得该零件原位置与陷落点的水平距离为 13.3 m，车顶距泥地的竖直高度为 2.45 m。请你根据这些数据为判断该车是否超速提供证据。3. 如图 5.3-10，在水平桌面上用练习本做成一个斜面，使一个钢球从斜面上某一位置滚下， 钢球沿桌面飞出后做平抛运动。怎样用一把刻度尺测量钢球在水平桌面上运动的速度？ 说出测量步骤，写出用所测的物理量表达速度的计算式。5.41. 某同学设计了一个探究平抛运动特点的家庭实验装置，如图 5.4-4。在水平桌面上放置一个斜面，每次都让钢球从斜面上的同一位置滚下，滚过桌边后钢球便做平抛运动。在钢球抛出后经过的地方水平放置一
6、块木板（还有一个用来调节木板高度的支架，图中未画），木板上放一张白纸，白纸上有复写纸，这样便能记录钢球在白纸上的落点。桌子边缘钢球经过的地方挂一条铅垂线。已知平抛运动在竖直方向上的运动规律与自由落体运动相同，在此前提下，怎样探究钢球水平分速度的特点？请指出需要的器材，说明实验步骤。2. 某同学为了省去图5.4-4中的水平木板，把第1题中的实验方案做了改变。他把桌子搬到墙的附近，使从水平桌面上滚下的钢球能打在墙上，把白纸和复写纸附在墙上，记录钢球的落点。改变桌子和墙的距离，就可以得到多组数据。如果采用这种方案，应该怎样处理数据？5.51. 地球可以看做一个半径为 6.4 10 3 km 的球体，
7、北京的纬度约为 40。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各是多大？线速度各是多大？2. 某走时准确的时钟，分针与时针的长度比是 1.21。(1) 分针与时针的角速度之比等于多少？(2) 分针针尖与时针针尖的线速度之比等于多少？3. 图 5.5-5 中，A、B 两点分别位于大、小轮的边缘上，C点位于大轮半径的中点，大轮的半径是小轮的2倍，它们之间靠摩擦传动， 接触面不打滑。 请在该装置的A、B、C三个点中选择有关的两个点，具体说明公式v r的以下三种变量关系：(1) v相等， 跟 r 成反比；(2) 相等，v跟 r 成正比；(3) r 相等，v跟 成正比。4. 图5
8、.5-6是自行车传动机构的示意图。假设脚踏板每2 s转1圈，要知道在这种情况下自行车前进的速度有多大，还需要测量哪些量？请在图中用字母标注出来，并用这些量推导出自行车前进速度的表达式。利用你家的自行车实际测量这些数据，计算前进速度的大小，然后实测自行车的速度。对比一下，差别有多大？5. 计算机上的“3.5英寸、1.44 MB”软磁盘的磁道和扇区如图5.5-7所示。磁盘上共有80个磁道（即80个不同半径的同心圆），每个磁道分成18个扇区（每扇区为 圆周），每个扇区可以记录512个字节。电动机使磁盘以300 r/min 的转速匀速转动。磁头在读、写数据时是不动的。磁盘每转一圈，磁头沿半径方向跳动一
9、个磁道。(1) 一个扇区通过磁头所用的时间是多少？(2) 不计磁头转移磁道的时间，计算机每秒内从软盘上最多可读取多少个字节？5.61. 甲、乙两物体都在做匀速圆周运动， 以下各种情况下哪个物体的向心加速度比较大？A. 它们的线速度相等，乙的半径小。B. 它们的周期相等，甲的半径大。C. 它们的角速度相等，乙的线速度小。D. 它们的线速度相等，在相同时间内甲与圆心的连线扫过的角度比乙的大。2. 月球绕地球公转的轨道接近圆，半径为3.8410 5 km，公转周期是27.3天。月球绕地球公转的向心加速度是多大？3A、B两个快艇在湖面上做匀速圆周运动，在相同的时间内，它们通过的路程之比是43，运动方向
10、改变的角度之比是32，它们的向心加速度之比是多少？4. 一部机器由电动机带动，机器上的皮带轮的半径是电动机皮带轮半径的 3 倍（图5.6-6），皮带与两轮之间不发生滑动。已知机器皮带轮边缘上一点的向心加速度为0.10 m/s 2 。(1) 电动机皮带轮与机器皮带轮的转速比 n 1 : n 2是多少？(2) 机器皮带轮上A点到转轴的距离为轮半径的一半，A点的向心加速度是多少？(3) 电动机皮带轮边缘上某点的向心加速度是多少？ 5.7 1. 地球质量为 6.0 10 24 kg，地球与太阳的距离为 1.5 10 11 m。地球绕太阳的运动可以看做匀速圆周运动。太阳对地球的引力是多少？2把一个小球放
11、在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动（图 5.7-6）。小球的向心力是由什么力提供的？3一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是4 rad/s。盘面上距圆盘中心0.10 m的位置有一个质量为 0.10 kg 的小物体能够随圆盘一起运动，如图 5.7-7。(1) 求小物体做匀速圆周运动时所受向心力的大小。(2) 关于小物体的向心力，甲、乙两人有不同意见：甲认为该向心力等于圆盘对小物体的静摩擦力，指向圆心；乙认为小物体有向前运动的趋势，静摩擦力方向和相对运动趋势方向相反，即向后，而不是和运动方向垂直，因此向心力不可能是静摩擦力。你的意见是什么？说明理由。4如图5
12、.7-8，细绳的一端固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子A，小球从一定高度摆下。经验告诉我们，当细绳与钉子相碰时，如果钉子的位置越靠近小球，绳就越容易断。请你对这一经验进行论证。5一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐减小。图5.7-9甲、乙、丙、丁分别画出了汽车转弯时所受合力 F的四种方向，你认为正确的是哪个？5.81如果高速转动飞轮的重心不在转轴上，运行将不稳定，而且轴承会受到很大的作用力，加速磨损。图5.8-11中飞轮半径 r 20 cm，OO为转动轴。正常工作时转动轴受到的水平作用力可以认为是0。假想在飞轮的边缘固定一个质量m0.01 kg的小螺丝钉P
13、，当飞轮转速n1 000 r/s时，转动轴 OO 受到多大的力？2. 质量为 2.0 10 3 kg 的汽车在水平公路上行驶，轮胎与路面间的最大静摩擦力为1.410 4 N。汽车经过半径为50 m的弯路时，如果车速达到72 km/h，这辆车会不会发生侧滑？3. 有一辆质量为 800 kg 的小汽车驶上圆弧半径为 50 m 的拱桥。(1) 汽车到达桥顶时速度为 5 m/s，汽车对桥的压力是多大？(2) 汽车以多大速度经过桥顶时恰好对桥没有压力而腾空？(3) 汽车对地面的压力过小是不安全的。因此从这个角度讲，汽车过桥时的速度不能过大。对于同样的车速，拱桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？(
14、4) 如果拱桥的半径增大到与地球半径 R 一样，汽车要在桥面上腾空，速度要多大？4. 质量为25 kg的小孩坐在秋千板上，小孩离拴绳子的横梁2.5 m。如果秋千摆到最高点时，绳子与竖直方向的夹角是60，秋千板摆到最低点时，小孩对秋千板的压力是多大？6.11. 地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫做天文单位 ，用来量度太阳系内天体与太阳的距离。已知火星公转的轨道半径是1.5天文单位，根据开普勒第三定律，火星公转的周期是多少天？2. 开普勒行星运动三定律不仅适用于行星绕太阳的运动， 也适用于卫星绕行星的运动。如果一颗人造地球卫星沿椭圆轨道运动，它在离地球最近的位置（近地点）和最远的位
15、置（远地点），哪点的速度比较大？3. 一种通信卫星需要“静止”在赤道上空的某一点， 因此它的运行周期必须与地球自转周期相同。请你估算：通信卫星离地心的距离大约是月心离地心距离的几分之一？4地球的公转轨道接近圆， 但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。 天文学家哈雷曾经在 1682 年跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍（图6.1-7），并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现。哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星（必修1图0-13乙）。哈雷彗星最近出现的时间是1986年，请你根据开普勒行星运动第三定律估算， 它下次飞近地球将在哪一年？6.26.31. 既然任何
16、物体间都存在着引力，为什么当两个人接近时他们不会吸在一起？我们通常分析物体的受力时是否需要考虑物体间的万有引力？请你根据实际中的情况，假设合理的数据，通过计算说明以上两个问题。2. 大麦哲伦云和小麦哲伦云是银河系外离地球最近的星系（很遗憾，在北半球看不见）。大麦哲伦云的质量为太阳质量的10 10 倍，即2.010 40 kg，小麦哲伦云的质量为太阳质量的10 9 倍，两者相距510 4 光年 ，求它们之间的引力。3. 一个质子由两个u夸克和一个d夸克组成。一个夸克的质量是7.110 - 30 kg，求两个夸克相距 1.0 10 - 16 m 时的万有引力。6.41. 已知月球的质量是7.310
17、 22 kg， 半径是1.710 3 km，月球表面的自由落体加速度有多大？这对宇航员在月球表面的行动会产生什么影响？2. 根据万有引力定律和牛顿第二定律说明：为什么不同物体在地球表面的重力加速度都是相等的？为什么高山上的重力加速度比地面的小？3. 某人造地球卫星沿圆轨道运行，轨道半径是6.810 3 km，周期是 5.6 10 3 s。试从这些数据估算地球的质量。4. 木星是绕太阳公转的行星之一，而木星的周围又有卫星绕木星公转。 如果要通过观测求得木星的质量，需要测量哪些量？试推导用这些量表示的木星质量的计算式。6.51“2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功
18、发射，把中国第一位航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行14圈后，于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场。” 根据以上消息，近似地把飞船从发射到降落的全部运动看做绕地球的匀速圆周运动，试估算神舟五号绕地球飞行时距地面的高度（已知地球的质量 M 6.0 10 24 kg，地球的半径 R 6.4 10 3 km）。2. 利用所学知识，推导第一宇宙速度的另一个表达式v gR 。3金星的半径是地球的0.95倍，质量为地球的0.82倍，金星表面的自由落体加速度是多大？金星的第一宇宙速度是多大？6.67.17.21. 图7.2-8表示物体在力F的作用下在水平面上发生了一段位移x，分别计算这三种情形
19、下力F对物体做的功。设这三种情形下力和位移的大小都相同：F10 N，x2 m。角 的大小如图所示。2. 用起重机把重量为2.010 4 N的物体匀速地提高了5 m，钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？物体克服重力做了多少功？这些力所做的总功是多少？3 一位质量m60 kg的滑雪运动员从高h10 m的斜坡自由下滑。如果运动员在下滑过程中受到的阻力 F 50 N，斜坡的倾角 30，运动员滑至坡底的过程中，所受的几个力所做的功各是多少？这些力所做的总功是多少？4 一个重量为10 N的物体，在15 N的水平拉力的作用下，一次在光滑水平面上移动0.5 m，另一次在粗糙水平面上移动相同的距离，粗糙面与物
20、体间的动摩擦因数为0.2。在这两种情况下，拉力所做的功各是多少？拉力所做的功是否相同？各个力对物体所做的总功是否相同？7.31. 一台电动机工作时的功率是10 kW，要用它匀速提升2.710 4 kg的货物，提升的速度将是多大？2. 一台抽水机每秒能把 30 kg 的水抽到 10 m 高的水塔上，如果不计额外功的损失，这台抽水机输出的功率是多大？如果保持这一输出功率，半小时内能做多少功？3. 有一个力 F，它在不断增大。某人以此为条件，应用 P Fv 进行了如下推导。根据PFv，F增大则P增大；又根据v ，P增大则v增大；再根据F ，v增大则 F减小。这个人推导的结果与已知条件相矛盾。他错在哪
21、里？4. 质量为 m 的汽车在平直公路上行驶，阻力 F 保持不变。当它以速度 v、加速度 a加速前进时，发动机的实际功率正好等于额定功率，从此时开始，发动机始终在额定功率下工作。(1) 汽车的加速度和速度将如何变化？说出理由。(2) 如果公路足够长，汽车最后的速度是多大？7.41. 图7.4-8中的几个斜面，它们的高度相同、倾角不同。让质量相同的物体沿斜面从顶端运动到底端。试根据功的定义式计算沿不同斜面运动时重力做的功，以证明这个功与斜面的倾角无关。2. 如图 7.4-9，质量为 m 的足球在地面 1 的位置被踢出后落到地面 3 的位置，在空中达到的最高点 2的高度为 h。(1) 足球由位置1
22、运动到位置2时，重力做了多少功？足球克服重力做了多少功？足球的重力势能增加了多少？(2) 足球由位置2运动到位置3时，重力做了多少功？足球重力势能减少了多少？(3) 足球由位置 1运动到位置 3 时，重力做了多少功？足球重力势能变化了多少？3如图 7.4-10，质量 m 0.5 kg 的小球，从桌面以上高h 1 1.2 m的A点下落到地面的B点，桌面高h 2 0.8 m。(1) 在表格的空白处按要求填入数据。(2) 如果下落时有空气阻力，表格中的数据是否应该改变？4. 以下说法是否正确？如果正确，说出一种可能的实际情况；如果不正确，说明这种说法为什么错。A. 物体受拉力作用向上运动， 拉力做的
23、功是1 J， 但物体重力势能的增加量不是1 J。B. 物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做的功是1 J，但物体重力势能的增加量不是 1 J。C. 物体运动，重力做的功是1 J，但物体重力势能的增加量不是 1 J。D. 没有摩擦时物体由A沿直线运动到B，克服重力做的功是1 J，有摩擦时物体由A沿曲线运动到 B，克服重力做的功大于 1 J。7.57.67.71 改变汽车的质量和速度，都可能使汽车的动能发生改变。在下列几种情况下，汽车的动能各是原来的几倍？A. 质量不变，速度增大到原来的2倍。 B. 速度不变，质量增大到原来的2倍。C. 质量减半，速度增大到原来的4倍。 D. 速度减半，质量增大到原来
24、的4倍。2. 把一辆汽车的速度从 10 km/h 加速到 20 km/h，或者从 50 km/h 加速到 60 km/h，哪种情况做的功比较多？说明理由。3. 质量是2 g的子弹，以300 m/s的速度射入厚度是5 cm的木板（图7.7-4），射穿后的速度是100 m/s。子弹射穿木板的过程中受到的平均阻力是多大？你对题目中所说的“平均”一词有什么认识？4. 我们在第四章曾用牛顿运动定律解答过一个问题：民航客机机舱紧急出口的气囊是一条连接出口与地面的斜面，若斜面高3.2 m，斜面长5.5 m，质量60 kg的人沿斜面滑下时所受的阻力是240 N，求人滑至底端时的速度。请用动能定理解答本题。5.
25、 质量是500 g的足球被踢出后，某人观察它在空中的飞行情况，估计上升的最大高度是 10 m，在最高点的速度为 20 m/s。请你根据这个估计，计算运动员踢球时对足球做的功。7.81. 如图7.8-6，质量为m的小球从光滑曲面上滑下。当它到达高度为h 1 的位置A时，速度的大小为v 1 ，滑到高度为h 2 的位置B时，速度大小为v 2 。(1) 根据动能定理列出方程，描述小球在A、B两点间动能的关系。(2) 根据重力做功与重力势能的关系，把以上方程变形，以反映出小球运动过程中机械能是守恒的。2. 神舟五号飞船在发射至返回的过程中，哪些阶段中返回舱的机械能是守恒的？A. 飞船升空的阶段。 B.
26、飞船在椭圆轨道上绕地球运行的阶段。C. 飞船在空中减速后，返回舱与轨道舱分离，然后在大气层以外向着地球做无动力飞行。D. 进入大气层并运动一段时间后，降落伞张开，返回舱下降。3. 把质量为 0.5 kg 的石块从 10 m 高处以 30 角斜向上方抛出（图 7.8-7），初速度是v 0 5 m/s。不计空气阻力。(1) 石块落地时的速度是多大？请用机械能守恒定律和动能定理分别讨论。(2) 石块落地时速度的大小与下列哪些量有关，与哪些量无关？说明理由。A. 石块的质量。 B. 石块初速度的大小。C. 石块初速度的仰角。 D. 石块抛出时的高度。4. 有一种地下铁道，车站站台建得高些，车辆进站时要
27、上坡，出站时要下坡，如图7.8-8。设站台高度为 2 m，进站车辆到达坡下的 A 点时，速度为 25.2 km/h，此时切断电动机的电源，车辆能不能“冲”到站台上？如果能够，到达站台上的速度是多大？7.91. 把质量是0.2 kg的小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至A的位置，如图7.9-3甲所示。 迅速松手后，弹簧把球弹起，球升至最高位置C（图丙）， 途中经过位置 B 时弹簧正好处于自由状态（图乙）。 已知B 、 A的高度差为0.1 m， C 、B的高度差为0.2 m，弹簧的质量和空气的阻力均可忽略。(1) 分别说出由状态甲至状态乙、由状态乙至状态丙的能量转化情况。(2) 状态甲中弹簧的弹性
28、势能是多少？状态乙中小球的动能是多少？2. 游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来（图7.9-4）。我们把这种情况抽象为图7.9-5的模型：弧形轨道的下端与竖直圆轨道相接，使小球从弧形轨道上端滚下，小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动。实验发现，只要h大于一定值，小球就可以顺利通过圆轨道的最高点。如果已知圆轨道的半径为 R，h 至少要等于多大？不考虑摩擦等阻力。3. 第五章第3节“问题与练习”第3题描述了一个实验。实际做一做这个实验，用你当时得到的计算式计算钢球离开桌面时的速度。然后再测量钢球在斜面上开始滚下的位置相对桌面的高度， 按照机械能守恒定律计算钢球到达桌面的速度。 对比
29、两种不同方法得到的速度值并尝试解释两者的差异。7.101. 生活中的许多用品都可看做能量转换器，它们把能量从一种形式转化为另一种形式。 请观察你家中的各种生活用品， 分别指出它们工作时进行了哪些能量转化。2 三峡水力发电站是我国最大的水力发电站。三峡水库二期蓄水后，水位落差约135 m，水的流量约 1.35 10 4 m 3 /s。船只通航需要约 3 500 m 3 /s 的流量，其余流量全部用来发电。水流冲击水轮机发电时，水流减少的机械能有20%转化为电能。(1) 按照以上数据估算，三峡发电站的发电功率最大是多少？(2) 根据你对家庭生活用电量的调查，如果三峡电站全部用于城市生活用电，它可满足多少个百万人口城市的生活用电？
