高中物理選擇性必修1教材習題答案

1 …教材習題答案…第一章動量守恒定律1動量◆練習與應用1.答案(1)初動量為p0＝mv0＝2×3kg.m/s＝6kg.m/s末動量為p＝mv＝2×6kg.m/s＝12kg.m/sEQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up4(),)(2)物體的動量變化了動能沒有變化取向東為正方向則物體的末速度為v′＝－3m/s?動量變pmvmv－3)－2×3]kg.m/s＝－12kg.m/s?負號表示動量變化量的方向與正方向相反即EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up4(2),)EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up4(),)4kg.m/sms2動量定理◆練習與應用F合＝0拉力F的沖量大小為IF＝Ft方向與拉力F的方向相同力f的方向相同C錯誤合力的沖量大小為I合＝F合t＝0?D2.答案體操運動員在著地過程中動量的改變量是一個定值員的作用力將會減小從而使運動員避免受傷3.答案以鐵錘為研究對象規(guī)定豎直向下為正方向設釘子對 鐵錘的平均作用力為F(1)不計鐵錘的重力時釘子對鐵錘的作用力即合力由負號表示釘子對鐵錘的作用力豎直向上由牛頓第三定律可知鐵錘釘釘子的平均作用力大小為200N (2)考慮鐵錘重力時鐵錘所受的合力F合＝F＋mg由動NN鐵錘的作用力豎直向上由牛頓第三定律可知鐵錘釘釘子的平均作用力大小為205N(3)由問題(1)(2)可知不計鐵錘重力和考慮鐵錘重力用時間很短時鐵錘的重力可以忽略不計4.答案取初速度方向為正方向由動量定理有負號表示力F的方向與初速度方向相反該力大小為5.答案規(guī)定豎直向下為正方向設網對運動員的平均作用力 Fh1處自由下落剛觸網時的速度為v1＝ss則運動員與網接觸的這段時間內動量的變化量Δp＝mv2－號表示動量變化量的方向豎直向上 60×10N＝－1950N?負號表示網對運動員的平均作用力F的方向豎直向上g s＝0.8s?從離網到回到距水平網面5.0m高處的時間為t2＝＝s＝1s?間為t2＝＝s＝1s?則運動員在這一過程中所受g10 2 …… －1560N.s負號表示彈力沖量的方向豎直向上為正方向兒童剛觸碰到見義勇為的青年時的速度約為v＝負號表示合力沖量的方向豎直向上由沖量的定義可知合力EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up5(合),)均值的方向豎直向上3動量守恒定律◆練習與應用1.答案由于甲、乙兩人組成的系統(tǒng)所受合外力為零滿足動量還等于0以甲運動的方向為正方向根據動量守恒定律可得EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up7(),)EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up5(甲),乙)EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up7(),)EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up5(乙),甲)矢量和為零滿足動量守恒的條件取A的初速度方向為正A的速度大小為7.4m/s方向與初速度方向相同3.答案因為木塊在光滑水平桌面上所受的摩擦力為零且子彈與木塊的相互作用屬于子彈與木塊組成的系統(tǒng)的內力所以整個系統(tǒng)所受外力的矢量和為零滿足動量守恒的條件為正方向得EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up0(′),)EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up0(′),)EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up1(′),)vEQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up0(′),)＝＝m/s＝83.3m/sm2.4×104.答案規(guī)定機車初速度的方向為正方向由于鐵軌的摩擦忽略不計所以機車和7節(jié)車廂組成的系統(tǒng)所受合外力為零滿解得v＝0.05m/s即與最后一節(jié)車廂碰撞后車廂的速度為5.答案取碰撞前甲物體的速度方向為正方向碰撞前v甲＝6.答案設子彈射入沙袋前的速度為v0射入后子彈和沙袋的共同速度為v1在子彈射入沙袋的過程中根據動量守恒定律得EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up4(),)4實驗：驗證動量守恒定律◆練習與應用1.答案(1)由于小車A與小車B碰撞后的速度小于碰撞前的AC應是碰撞之前打出的紙帶DE段是碰撞之后CD車A開始運動有一段加速過程在碰撞前做勻速直線運動即在相等時間內通過的A應選BC段碰撞過程是一個變速運動的過程A、B碰撞后粘在一起做勻速直線運動故計算兩車碰撞后的速度大小應選DE段vms2.答案(1)如果第二次操作時小球1從斜槽上開始滾下時位置比原來低一些會使小球1到達斜槽末端的速度小一些進EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up0(′),)EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up0(′),)EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up0(′),)EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up0(′),)到碰撞前小球1的動量大于碰撞后兩球的總動量的結果(2)第一次操作中斜槽的末端不水平會導致球1落地EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up0(′),)EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up0(′),)球的總動量的結果5彈性碰撞和非彈性碰撞◆練習與應用1.答案規(guī)定質量為400g的滑塊的初速度方向為正方向塊的速度大小為6.7cm/s方向與質量為400g的滑塊的初速度方向相同(2)根據能量守恒定律可得碰撞過程損失的機械能ΔE＝EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up3(),)EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up3(),)m則鋼球的質量為4m根據動量守EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up4(2),0)EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up4(2),)EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up4(2),2)向與塑料球的初速度方向相同3.答案中子和原子核的碰撞可以看成是彈性碰撞設中子的m 3 ……降低中子的速度質量為m初速度為v與氫原子核碰撞EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up3(2),)EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up3(2),H)22 聯立①③兩式可得碰后氫原子核的速度vH＝v⑤聯立②④兩式得碰后氮原子核的速度vN＝v＝v⑥聯立⑤⑥兩式并代入數據解得未知粒子的質量為m＝mH5.答案若A和B發(fā)生的是彈性碰撞則由動量守恒定律和機2222 可以解得B獲得的最大速度為vmax＝v＝v＝若A和B發(fā)生的是完全非彈性碰撞則碰后二者連在一B獲得的速度vB應滿足vmin≤vB≤vmax即0.25v≤vB≤6反沖現象火箭◆練習與應用m1噴出的氣體質量為m取飛機噴2.答案噴氣后航天員做勻速直線運動的速度為教材習題答案設噴氣前總質量為m1噴氣過程噴出的氣體質量為m23.答案設衛(wèi)星的質量為m1最后一節(jié)火箭殼體的質量為m2vv在某一個較高的軌道穩(wěn)定下來做勻速圓周運動分離后火箭最后將會在大氣層中被燒毀設皮劃艇、槍(含子彈)及士兵整個系統(tǒng)的質量為m每發(fā)子彈的質量為m0子彈射出運動的反方向為正方向子彈相對步槍的速度大小為u劃艇的速度大小為v1由動量守恒設第2次射擊后皮劃艇的速度大小為v2由動量守恒定設第3次射擊后皮劃艇的速度大小為v3由動量守恒定所以設射出子彈n發(fā)則每次射擊后皮劃艇速度的改變次后可得≈8×m/s≈0.67m/s(3)對整個過程應用動量定理得F＝N≈40N 4 ……◆復習與提高A組◆復習與提高A組8m/s規(guī)定豎直向下為正方向對鐵錘應用動量定理可得定律可知鐵錘對樁的平均作用力大小為193200N方向豎案規(guī)定初速度的方向為正方向根據動量定理有－μmgt＝定律可知鐵錘對樁的平均作用力大小為193200N方向豎案規(guī)定初速度的方向為正方向根據動量定理有－μmgt＝3.答案根據機械能守恒定律可知a、b兩球落地時的速度相動的時間最短即ta>tc>tb根據動量定理可知動量的變化量Δp＝mgt則從拋出到落地三球的動量變化量的大小關系為kgms向沿水平方向小球落地時豎直方向的分速度撞是彈性碰撞gss小球平拋的初速度為v球＝＝m/s＝EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up3(2),0)EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up3(2),0)EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up3(2),y) 10kg.m/s＝5kg.m/s方向與水平方向的夾角為53°mvy＝0.5×8kg.m/s＝4kg.m/s動量變化量的方向與速度變(3)小球在空中運動的0.8s內所受重力的沖量I＝mgt＝0.5×10×0.8kg.m/s＝4kg.m/s沖量的方向與重力的方向3.答案設雞蛋落地瞬間的速度大小為v18樓的高度約為h＝m雞蛋與地面作用過程中的平均速度為v＝＝16.0m/s雞蛋蛋對地面的平均沖擊力為532N4.答案設t時間內有體積為V的水射到墻壁上則這些水的質于它在這個過程初末狀態(tài)的動量的變化量5.答案普通的木槌質量約為1.5kg故木槌的質量不符合實 均沖擊力為F 均沖擊力為F規(guī)定水流初速度方向為正方向根據動量定理作用力方向與水流初速度方向相反根據牛頓第三定律可知墻壁受到的平均沖擊力大小為ρSv2方向與水流初速度方向5.答案由于不計水的阻力所以小船和人組成的系統(tǒng)在水平方向動量守恒規(guī)定人運動的方向為正方向根據動量守恒定據動量守恒定律可得mAv＝(mA＋tm/s＝4m/s碰撞后質量為m1的物體的速度為v′1＝ 5 …………6.答案設碰撞前A球的速度為v當兩球壓縮最緊時速度相EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up4(),共) vC共速時的速度為vAB根據動量守恒定律可得mAvA＋mBv0＝聯立以上各式并代入數據解得vA＝2m/sBC動量守恒規(guī)定水平向左為正方向EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up4(),)EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up4(2),)22第二章機械振動1簡諧運動◆練習與應用1.答案白紙上OO′坐標軸上的坐標代表時間縱坐標代表振O(2)在1.5s和2.5s這兩個時刻質點在平衡位置兩側距質點正遠離平衡位置位移與它的瞬時速度方向相反(4)質點在第2s末的位移為零(5)質點在前2s內運動的路程為20cm2簡諧運動的描述◆練習與應用.答案若小球開始運動的方向向右運動情況如圖甲所示則教材習題答案甲乙2.答案這兩個簡諧運動的振幅之比為＝＝它們的頻πbf2π1ππf3.答案甲、乙振動圖像的位移與時間的關系式分別為x1＝4.答案如圖所示3簡諧運動的回復力和能量◆練習與應用1.答案小球自由靜止時受到重力、斜面的支持力和彈簧的拉力三個力的作用沿斜面方向彈簧的拉力與重力沿斜面方向簡諧運動2.答案(1)如果不考慮水的黏滯阻力木筷受到重力和水的浮止時的位置看作平衡位置由此可知以平衡位置為坐標原點木筷所受合力與其偏離平衡位置的位移成正比且方向相反則可以判定木筷做簡諧運動 6 ……(2)小球在光滑圓弧面上受到重力和圓弧面的支持力重力恒定不變支持力的方向始終與運動方向垂直小球的運動與單擺的運動類似從而判定小球做簡諧運動4單擺◆練習與應用g 依題可得地球上的秒擺在月球上的周期 所以它在月球上做50次全振動要用250s3.答案(1)由圖像可以看出單擺乙的周期是單擺甲的周期的(2)由圖像可以看出當乙第一次到達右方最大位移處時經過了周期此時甲振動了周期因此甲處于平衡位置此時正向左運動4.答案(1)由圖可知該單擺的周期為2s代入周期公式T＝(2)設單擺的最大偏角為θ其偏角最大時擺球處于最它擺動的最大偏角θ＝2.29°5實驗：用單擺測量重力加速度◆練習與應用1.答案在用單擺測量重力加速度的實驗中擺線要選擇細些g能增大擺的周期故C錯誤單擺的擺長應等于擺線的長度與驗數據和圖像如下:a/P0.50.80.9b2/Q2小為1單位為P/Q26受迫振動共振◆練習與應用3.答案根據共振的規(guī)律當顛簸的時間間隔正好等于車身－彈簧系統(tǒng)的固有周期時汽車顛簸得最劇烈由v＝可知汽車度大小為5.3m/s4.答案(1)由圖像可以看出單擺的固有頻率約0.3Hz故由單m曲線振幅最大值所對立的橫坐標將向左移動5.答案擺球在P和N時刻的位移大小相等即擺球所處的高因此N時刻的機械能小時刻的動能小于P時刻的動能◆復習與提高A組1.答案做簡諧運動的質點在通過平衡位置時速度具有最大 7 …(R…(R2.答案彈簧振子完成10次全振動的時間為2s則彈簧振子的HzHz的路程等于4倍的振幅則3.答案由于向右為x軸的正方向所以滑塊運動到N點時具有正向最大位移若滑塊位于N點時開始計時其位移與時間的關系遵從余弦函數的規(guī)律其振動圖像如圖所示:4.答案擺鐘走得慢了說明擺鐘的周期變長了根據單擺周期 g gm小球相對于最低點的位移為x小球與O的連線和豎直方向的夾角為θ小球的重力沿圓弧切線球位移的大小與θ角所對的弧長近似相等因而sinθ≈x且即小球的運動可視為簡諧運動此模型可以視為等效單擺R 16.答案設長繩的長度為l根據自由落體運動的規(guī)律可知做自由落體運動的小球下落的時間為t1＝自由落體運動的小球下落的時間為t1＝由單擺的周期g公式可知偏離平衡位置一個很小角度的小球第一次擺到平 144g2gπl(wèi)<πl(wèi)g2g球的平衡位置(2)由于完成一次全振動的時間為一個周期故從C點算起到G點表示完成了一次全振動1.答案單擺完成10次全振動的時間是40s則單擺的周期為教材習題答案2.答案在星球表面上物體受到的重力等于萬有引力則有TTRR2gEQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up6(),)REQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up3(),)mRm3.答案(1)根據單擺的周期公式T＝2π可得l＝T2則(2)用l－T2圖像計算重力加速度可以消除因擺球質量分布不均勻而造成的測量誤差因為若擺球的質量分布不均通過坐標原點了(2)由圖可知在第2s末到第3s末這段時間內小球的(3)彈簧振子在一個周期內的位移為零路程為振幅的45.答案(1)由圖乙可知單擺的振動周期為0.4π由單擺周期(2)擺球運動到B點時細線的拉力最大由圖乙可知最大程中的最大速度為v＝0.283m/s6.答案根據題意某電壓下偏心輪的轉速是54r/min則周期由圖乙可知共振篩的固有頻率為f0＝0.8Hz因此為了使篩子的振幅增大可以增大共振篩的固有頻率還可以減小驅動第三章機械波1波的形成◆練習與應用1.答案將石子投入平靜的湖面會激起一圈圈起伏不平的水 8 ……波向周圍傳播而漂浮在水面的物體上下振動卻沒有隨波2.答案(1)波源帶動后面的質點振動后面的質點總是重復前面質點的振動狀態(tài)可知Q點此時向上振動介質中各質點開始振動時的方向都與波源開始振動時的方向相同圖中該波剛傳到Q點Q點此時的振動狀態(tài)與波源P開始振動時的狀態(tài)相同所以波源的起振方向也向上質點的振動方向與波的傳播方向垂直故該機械波為橫波(2)由問題(1)分析可知P點從平衡位置剛開始振動時是向上振動的2波的描述◆練習與應用1.答案該波經過極短時間后的波形曲線如圖中虛線所示由DA2.答案(1)簡諧橫波沿x軸正方向傳播由波的傳播特點“上軸正方向加速度方向沿y軸負方向T時刻的波形曲線如下運動其速度方向沿y軸負方向加速度方向也沿y軸負(2)經過一個周期質點P通過的路程是振幅的4倍(3)這種說法不對質點只有最初處于平衡位置、波峰或質點P最初并不在這些特殊位置3.答案(1)若波沿x軸正方向傳播此時K沿y軸負方向運(2)若波沿x軸負方向傳播此時K沿y軸正方向運動M沿y軸負方向運動L在波谷位置所以M最先回到平衡4.答案由圖乙可知t＝0時刻質點位于平衡位置且向y軸正方向運動(1)由圖甲可知波沿x軸正方向傳播時質點L在平衡位置且向y軸正方向運動故圖乙是L點的振動圖像xN衡位置且向y軸正方向運動故圖乙是N點的振動圖像sEQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up6(),水)EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up6(),空)EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up7(v),v)EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up5(水),空)EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up7(λ),λ)EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up5(水),空)船每分鐘上下浮動20次說明水波的頻率f＝Hz＝Hz3波的反射、折射和衍射◆練習與應用蝙蝠發(fā)出的聲波為頻率較高的超聲波借助超聲波的反射蝙蝠便能準確地確定目標的位置和距離2.答案高音和低音的區(qū)別在于聲波振動的頻率不同高音頻現象不明顯故高音減弱得明顯一些3.答案波發(fā)生明顯衍射現象的條件是縫、孔的寬度或障礙物的尺寸與波長相差不多或者比波長更小所以要使P點的水速一定減小波源的振動頻率可以增大水波的波長4波的干涉◆練習與應用1.答案(1)M質點此時刻處于波峰以后一個周期內以兩列波的振幅之和為振幅上下振動N質點以兩列波的振幅之差為振幅上下振動(2)(3)如圖所示 9 ……2.答案(1)凸起的最高點在圖中由M向P移動M點并不隨(2)K點凹下最低的位置由K向Q移動(3)位移為0注:(1)(2)兩問答案中字母位置參見1題答案圖3.答案該消聲器的工作原理是:利用某點到相干波源的距離若要達到良好的消聲效果應使在a處分成的上下兩束波到達b處時通過的路程差等于半個波長的奇數倍讓b處成為振而有效消除噪聲5多普勒效應◆練習與應用1.答案甲、乙站著不動時相當于觀察者(乙)與波源(甲)相對靜止觀察到的頻率等于波源振動的頻率當乙以一定速度向甲運動時相當于觀察者向波源靠近由于間距縮短乙接到球的時間間隔將會減小所以乙每隔小于1s的時間接到一個球如果乙靠向甲的速度增大乙接到球的頻率會增加得更2.答案BD當觀察者與聲源相向運動時相同時間內觀察者接收到的聲波的個數增多所以觀察者接收到的聲波的頻率升高聽到樂音的音調比原來要高當觀察者與聲源背向觀察者接收到的聲波的頻率降低聽到樂音的音調比原來降3.答案略◆復習與提高A組1.答案如圖所示教材習題答案甲乙mm中虛線所示2m將波形曲線沿波的傳播方向平移2m其波形圖如圖λy由波的傳播特點“上坡下下坡上” ……的振動情況總是相反因此當B點離開平衡位置的位移為點的振動速度都等于每列波單獨引起的振動速度的矢量和a播的波使質點b向其振動圖像如圖所示m傳播則有λT0.84.答案(1)波向右傳播某時刻tS點通過平衡位置向上運動則t時刻的波形圖如圖甲所示由v＝λf可知該波的波長之間的位置關系相當于相距λ的兩質點結合圖甲可知t甲乙丙乙丁5.答案當該同學所處的位置距兩個聲源的距離差為波長的整該同學所處的位置距兩個聲源的距離差為半個波長的奇數倍故該同學從中間向一側移動過程中聽到揚聲器聲音由強變弱λTnPQPQ衡位置相(2)兩列波的振動周期為T＝＝(2)兩列波的振動周期為T＝＝s＝1s兩列波經過v0.4λs波同時到達M點時引起質點M的振動方向均MM幅為A′＝2A＝ ……第四章光1光的折射◆練習與應用1.答案光線垂直半圓形界面射向O時入射角等于零光線不發(fā)生偏折在經過平面界面時發(fā)生偏折光線由空氣斜射入角大于入射角根據上述知識進行判斷丁:光線由玻璃斜射入空氣折射角等于入射角不可能2.答案由折射定律可知n4.答案作出由坦克內部左側觀察外部的最大范圍的光路圖由圖可知坦克內的人通過這塊玻璃能看到的外界視角為左側或右側觀察時的兩倍根據幾何關系可知sinθ2＝1220＋125.答案(1)證明:對于邊a上的入射光線根據折射定律得射角和折射角)所以入射光線與射出玻璃磚的光線是平行的(2)證明:設玻璃磚的厚度為d則側移量教材習題答案6.答案圖為筷子豎直插入盛水玻璃杯內的俯視圖A處為筷子ABP表示由筷子發(fā)出的穿過玻璃杯壁B射向觀察者P處的分界面的法線(忽略玻璃)上述光線相當于在B處由水中射入空氣中圖中的角i和角r分別為此光線的入射角和折射角根據光的折射規(guī)律可知r>i所以觀察者在P處看到的A的像A′不在A的實際位置而是由其實際位置偏離杯中心的2全反射◆練習與應用金剛石的臨界角C2滿足sinC2＝1得C金剛石的臨界角C2滿足sinC2＝1得C2＝24°24′2.答案根據n＝得介質的臨界角C＝45°3.答案根據n＝得介質的臨界角為C＝24°37′其光路圖如圖所示4.答案若要保證光能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣鎰t需保證光能在內芯發(fā)生全反射恰好發(fā)生全反射的光路如圖 …λ…λ所示由折射定律可得n＝由幾何關系可知α＋r＝sinr可得sini＝故要使光能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ?光的干涉◆練習與應用1.答案干涉是波特有的現象光的干涉現象說明光是一種波2.答案亮條紋到兩光源的距離差為半波長的偶數倍暗條紋到兩光源的距離差為半波長的奇數倍＝＝3故觀察者A處為振動減弱點由于觀察者B22故觀察者B處為振動加強點所以觀察者A聽到的聲音比3.答案由c＝λf得路程差與半波長的關系 2故P點出現暗條紋24.答案經空氣薄膜上下表面分別反射的兩列光是相干光源xd氣層厚度的2倍當光程相鄰亮紋(或暗紋)之間的間距變大因此干涉條紋變疏4實驗：用雙縫干涉測量光的波長◆練習與應用大相鄰兩亮條紋中心的距離變大則紅光的波長較長則相鄰兩個亮條紋中心間距變小2.答案通過測多個條紋的間距求平均值可減小實驗誤差相鄰兩亮條紋的中心間距為Δx＝mm＝2.609×d5光的衍射◆練習與應用1.答案會觀察到明暗相間的彩色條紋因為當兩支鉛筆夾成的狹縫寬度與光波波長相差不多或更小時會看到光的明顯衍射現象2.答案衍射條紋寬度增大3.答案當孔足夠大時由于光的直線傳播屏上首先出現的是小孔的閉合而全部消失4.答案(1)可見光的波長是微米數量級的若眼睛的瞳孔直徑也是微米數量級的則瞳孔處會發(fā)生明顯的衍射所有光源都會變得模糊也就無法清晰成像這時所看到的外部世界將是(2)某種動物可聽到波長是毫米數量級的聲波那么平時可聽到的波長是米數量級的聲波就聽不到了聽到的是超聲波(也就是說和蝙蝠差不多)各個方向的聲音差異會很