高中物理选择性必修1教材习题答案

1 …教材习题答案…第一章动量守恒定律1动量◆练习与应用1.答案(1)初动量为p0＝mv0＝2×3kg.m/s＝6kg.m/s末动量为p＝mv＝2×6kg.m/s＝12kg.m/sEQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up4(),)(2)物体的动量变化了动能没有变化取向东为正方向则物体的末速度为v′＝－3m/sꎬ动量变pmvmv－3)－2×3]kg.m/s＝－12kg.m/sꎬ负号表示动量变化量的方向与正方向相反即EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up4(2),)EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up4(),)4kg.m/sms2动量定理◆练习与应用F合＝0拉力F的冲量大小为IF＝Ft方向与拉力F的方向相同力f的方向相同C错误合力的冲量大小为I合＝F合t＝0ꎬD2.答案体操运动员在着地过程中动量的改变量是一个定值员的作用力将会减小从而使运动员避免受伤3.答案以铁锤为研究对象规定竖直向下为正方向设钉子对 铁锤的平均作用力为F(1)不计铁锤的重力时钉子对铁锤的作用力即合力由负号表示钉子对铁锤的作用力竖直向上由牛顿第三定律可知铁锤钉钉子的平均作用力大小为200N (2)考虑铁锤重力时铁锤所受的合力F合＝F＋mg由动NN铁锤的作用力竖直向上由牛顿第三定律可知铁锤钉钉子的平均作用力大小为205N(3)由问题(1)(2)可知不计铁锤重力和考虑铁锤重力用时间很短时铁锤的重力可以忽略不计4.答案取初速度方向为正方向由动量定理有负号表示力F的方向与初速度方向相反该力大小为5.答案规定竖直向下为正方向设网对运动员的平均作用力 Fh1处自由下落刚触网时的速度为v1＝ss则运动员与网接触的这段时间内动量的变化量Δp＝mv2－号表示动量变化量的方向竖直向上 60×10N＝－1950Nꎬ负号表示网对运动员的平均作用力F的方向竖直向上g s＝0.8sꎬ从离网到回到距水平网面5.0m高处的时间为t2＝＝s＝1sꎬ间为t2＝＝s＝1sꎬ则运动员在这一过程中所受g10 2 …… －1560N.s负号表示弹力冲量的方向竖直向上为正方向儿童刚触碰到见义勇为的青年时的速度约为v＝负号表示合力冲量的方向竖直向上由冲量的定义可知合力EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up5(合),)均值的方向竖直向上3动量守恒定律◆练习与应用1.答案由于甲、乙两人组成的系统所受合外力为零满足动量还等于0以甲运动的方向为正方向根据动量守恒定律可得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)矢量和为零满足动量守恒的条件取A的初速度方向为正A的速度大小为7.4m/s方向与初速度方向相同3.答案因为木块在光滑水平桌面上所受的摩擦力为零且子弹与木块的相互作用属于子弹与木块组成的系统的内力所以整个系统所受外力的矢量和为零满足动量守恒的条件为正方向得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.答案规定机车初速度的方向为正方向由于铁轨的摩擦忽略不计所以机车和7节车厢组成的系统所受合外力为零满解得v＝0.05m/s即与最后一节车厢碰撞后车厢的速度为5.答案取碰撞前甲物体的速度方向为正方向碰撞前v甲＝6.答案设子弹射入沙袋前的速度为v0射入后子弹和沙袋的共同速度为v1在子弹射入沙袋的过程中根据动量守恒定律得EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up4(),)4实验：验证动量守恒定律◆练习与应用1.答案(1)由于小车A与小车B碰撞后的速度小于碰撞前的AC应是碰撞之前打出的纸带DE段是碰撞之后CD车A开始运动有一段加速过程在碰撞前做匀速直线运动即在相等时间内通过的A应选BC段碰撞过程是一个变速运动的过程A、B碰撞后粘在一起做匀速直线运动故计算两车碰撞后的速度大小应选DE段vms2.答案(1)如果第二次操作时小球1从斜槽上开始滚下时位置比原来低一些会使小球1到达斜槽末端的速度小一些进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的动量大于碰撞后两球的总动量的结果(2)第一次操作中斜槽的末端不水平会导致球1落地EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up0(′),)EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up0(′),)球的总动量的结果5弹性碰撞和非弹性碰撞◆练习与应用1.答案规定质量为400g的滑块的初速度方向为正方向块的速度大小为6.7cm/s方向与质量为400g的滑块的初速度方向相同(2)根据能量守恒定律可得碰撞过程损失的机械能ΔE＝EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up3(),)EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up3(),)m则钢球的质量为4m根据动量守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)向与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弹性碰撞设中子的m 3 ……降低中子的速度质量为m初速度为v与氢原子核碰撞EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up3(2),)EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up3(2),H)22 联立①③两式可得碰后氢原子核的速度vH＝v⑤联立②④两式得碰后氮原子核的速度vN＝v＝v⑥联立⑤⑥两式并代入数据解得未知粒子的质量为m＝mH5.答案若A和B发生的是弹性碰撞则由动量守恒定律和机2222 可以解得B获得的最大速度为vmax＝v＝v＝若A和B发生的是完全非弹性碰撞则碰后二者连在一B获得的速度vB应满足vmin≤vB≤vmax即0.25v≤vB≤6反冲现象火箭◆练习与应用m1喷出的气体质量为m取飞机喷2.答案喷气后航天员做匀速直线运动的速度为教材习题答案设喷气前总质量为m1喷气过程喷出的气体质量为m23.答案设卫星的质量为m1最后一节火箭壳体的质量为m2vv在某一个较高的轨道稳定下来做匀速圆周运动分离后火箭最后将会在大气层中被烧毁设皮划艇、枪(含子弹)及士兵整个系统的质量为m每发子弹的质量为m0子弹射出运动的反方向为正方向子弹相对步枪的速度大小为u划艇的速度大小为v1由动量守恒设第2次射击后皮划艇的速度大小为v2由动量守恒定设第3次射击后皮划艇的速度大小为v3由动量守恒定所以设射出子弹n发则每次射击后皮划艇速度的改变次后可得≈8×m/s≈0.67m/s(3)对整个过程应用动量定理得F＝N≈40N 4 ……◆复习与提高A组◆复习与提高A组8m/s规定竖直向下为正方向对铁锤应用动量定理可得定律可知铁锤对桩的平均作用力大小为193200N方向竖案规定初速度的方向为正方向根据动量定理有－μmgt＝定律可知铁锤对桩的平均作用力大小为193200N方向竖案规定初速度的方向为正方向根据动量定理有－μmgt＝3.答案根据机械能守恒定律可知a、b两球落地时的速度相动的时间最短即ta>tc>tb根据动量定理可知动量的变化量Δp＝mgt则从抛出到落地三球的动量变化量的大小关系为kgms向沿水平方向小球落地时竖直方向的分速度撞是弹性碰撞gss小球平抛的初速度为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方向与水平方向的夹角为53°mvy＝0.5×8kg.m/s＝4kg.m/s动量变化量的方向与速度变(3)小球在空中运动的0.8s内所受重力的冲量I＝mgt＝0.5×10×0.8kg.m/s＝4kg.m/s冲量的方向与重力的方向3.答案设鸡蛋落地瞬间的速度大小为v18楼的高度约为h＝m鸡蛋与地面作用过程中的平均速度为v＝＝16.0m/s鸡蛋蛋对地面的平均冲击力为532N4.答案设t时间内有体积为V的水射到墙壁上则这些水的质于它在这个过程初末状态的动量的变化量5.答案普通的木槌质量约为1.5kg故木槌的质量不符合实 均冲击力为F 均冲击力为F规定水流初速度方向为正方向根据动量定理作用力方向与水流初速度方向相反根据牛顿第三定律可知墙壁受到的平均冲击力大小为ρSv2方向与水流初速度方向5.答案由于不计水的阻力所以小船和人组成的系统在水平方向动量守恒规定人运动的方向为正方向根据动量守恒定据动量守恒定律可得mAv＝(mA＋tm/s＝4m/s碰撞后质量为m1的物体的速度为v′1＝ 5 …………6.答案设碰撞前A球的速度为v当两球压缩最紧时速度相EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up4(),共) vC共速时的速度为vAB根据动量守恒定律可得mAvA＋mBv0＝联立以上各式并代入数据解得vA＝2m/sBC动量守恒规定水平向左为正方向EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up4(),)EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up4(2),)22第二章机械振动1简谐运动◆练习与应用1.答案白纸上OO′坐标轴上的坐标代表时间纵坐标代表振O(2)在1.5s和2.5s这两个时刻质点在平衡位置两侧距质点正远离平衡位置位移与它的瞬时速度方向相反(4)质点在第2s末的位移为零(5)质点在前2s内运动的路程为20cm2简谐运动的描述◆练习与应用.答案若小球开始运动的方向向右运动情况如图甲所示则教材习题答案甲乙2.答案这两个简谐运动的振幅之比为＝＝它们的频πbf2π1ππf3.答案甲、乙振动图像的位移与时间的关系式分别为x1＝4.答案如图所示3简谐运动的回复力和能量◆练习与应用1.答案小球自由静止时受到重力、斜面的支持力和弹簧的拉力三个力的作用沿斜面方向弹簧的拉力与重力沿斜面方向简谐运动2.答案(1)如果不考虑水的黏滞阻力木筷受到重力和水的浮止时的位置看作平衡位置由此可知以平衡位置为坐标原点木筷所受合力与其偏离平衡位置的位移成正比且方向相反则可以判定木筷做简谐运动 6 ……(2)小球在光滑圆弧面上受到重力和圆弧面的支持力重力恒定不变支持力的方向始终与运动方向垂直小球的运动与单摆的运动类似从而判定小球做简谐运动4单摆◆练习与应用g 依题可得地球上的秒摆在月球上的周期 所以它在月球上做50次全振动要用250s3.答案(1)由图像可以看出单摆乙的周期是单摆甲的周期的(2)由图像可以看出当乙第一次到达右方最大位移处时经过了周期此时甲振动了周期因此甲处于平衡位置此时正向左运动4.答案(1)由图可知该单摆的周期为2s代入周期公式T＝(2)设单摆的最大偏角为θ其偏角最大时摆球处于最它摆动的最大偏角θ＝2.29°5实验：用单摆测量重力加速度◆练习与应用1.答案在用单摆测量重力加速度的实验中摆线要选择细些g能增大摆的周期故C错误单摆的摆长应等于摆线的长度与验数据和图像如下:a/P0.50.80.9b2/Q2小为1单位为P/Q26受迫振动共振◆练习与应用3.答案根据共振的规律当颠簸的时间间隔正好等于车身－弹簧系统的固有周期时汽车颠簸得最剧烈由v＝可知汽车度大小为5.3m/s4.答案(1)由图像可以看出单摆的固有频率约0.3Hz故由单m曲线振幅最大值所对立的横坐标将向左移动5.答案摆球在P和N时刻的位移大小相等即摆球所处的高因此N时刻的机械能小时刻的动能小于P时刻的动能◆复习与提高A组1.答案做简谐运动的质点在通过平衡位置时速度具有最大 7 …(R…(R2.答案弹簧振子完成10次全振动的时间为2s则弹簧振子的HzHz的路程等于4倍的振幅则3.答案由于向右为x轴的正方向所以滑块运动到N点时具有正向最大位移若滑块位于N点时开始计时其位移与时间的关系遵从余弦函数的规律其振动图像如图所示:4.答案摆钟走得慢了说明摆钟的周期变长了根据单摆周期 g gm小球相对于最低点的位移为x小球与O的连线和竖直方向的夹角为θ小球的重力沿圆弧切线球位移的大小与θ角所对的弧长近似相等因而sinθ≈x且即小球的运动可视为简谐运动此模型可以视为等效单摆R 16.答案设长绳的长度为l根据自由落体运动的规律可知做自由落体运动的小球下落的时间为t1＝自由落体运动的小球下落的时间为t1＝由单摆的周期g公式可知偏离平衡位置一个很小角度的小球第一次摆到平 144g2gπl<πlg2g球的平衡位置(2)由于完成一次全振动的时间为一个周期故从C点算起到G点表示完成了一次全振动1.答案单摆完成10次全振动的时间是40s则单摆的周期为教材习题答案2.答案在星球表面上物体受到的重力等于万有引力则有TTRR2gEQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up6(),)REQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up3(),)mRm3.答案(1)根据单摆的周期公式T＝2π可得l＝T2则(2)用l－T2图像计算重力加速度可以消除因摆球质量分布不均匀而造成的测量误差因为若摆球的质量分布不均通过坐标原点了(2)由图可知在第2s末到第3s末这段时间内小球的(3)弹簧振子在一个周期内的位移为零路程为振幅的45.答案(1)由图乙可知单摆的振动周期为0.4π由单摆周期(2)摆球运动到B点时细线的拉力最大由图乙可知最大程中的最大速度为v＝0.283m/s6.答案根据题意某电压下偏心轮的转速是54r/min则周期由图乙可知共振筛的固有频率为f0＝0.8Hz因此为了使筛子的振幅增大可以增大共振筛的固有频率还可以减小驱动第三章机械波1波的形成◆练习与应用1.答案将石子投入平静的湖面会激起一圈圈起伏不平的水 8 ……波向周围传播而漂浮在水面的物体上下振动却没有随波2.答案(1)波源带动后面的质点振动后面的质点总是重复前面质点的振动状态可知Q点此时向上振动介质中各质点开始振动时的方向都与波源开始振动时的方向相同图中该波刚传到Q点Q点此时的振动状态与波源P开始振动时的状态相同所以波源的起振方向也向上质点的振动方向与波的传播方向垂直故该机械波为横波(2)由问题(1)分析可知P点从平衡位置刚开始振动时是向上振动的2波的描述◆练习与应用1.答案该波经过极短时间后的波形曲线如图中虚线所示由DA2.答案(1)简谐横波沿x轴正方向传播由波的传播特点“上轴正方向加速度方向沿y轴负方向T时刻的波形曲线如下运动其速度方向沿y轴负方向加速度方向也沿y轴负(2)经过一个周期质点P通过的路程是振幅的4倍(3)这种说法不对质点只有最初处于平衡位置、波峰或质点P最初并不在这些特殊位置3.答案(1)若波沿x轴正方向传播此时K沿y轴负方向运(2)若波沿x轴负方向传播此时K沿y轴正方向运动M沿y轴负方向运动L在波谷位置所以M最先回到平衡4.答案由图乙可知t＝0时刻质点位于平衡位置且向y轴正方向运动(1)由图甲可知波沿x轴正方向传播时质点L在平衡位置且向y轴正方向运动故图乙是L点的振动图像xN衡位置且向y轴正方向运动故图乙是N点的振动图像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)船每分钟上下浮动20次说明水波的频率f＝Hz＝Hz3波的反射、折射和衍射◆练习与应用蝙蝠发出的声波为频率较高的超声波借助超声波的反射蝙蝠便能准确地确定目标的位置和距离2.答案高音和低音的区别在于声波振动的频率不同高音频现象不明显故高音减弱得明显一些3.答案波发生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不多或者比波长更小所以要使P点的水速一定减小波源的振动频率可以增大水波的波长4波的干涉◆练习与应用1.答案(1)M质点此时刻处于波峰以后一个周期内以两列波的振幅之和为振幅上下振动N质点以两列波的振幅之差为振幅上下振动(2)(3)如图所示 9 ……2.答案(1)凸起的最高点在图中由M向P移动M点并不随(2)K点凹下最低的位置由K向Q移动(3)位移为0注:(1)(2)两问答案中字母位置参见1题答案图3.答案该消声器的工作原理是:利用某点到相干波源的距离若要达到良好的消声效果应使在a处分成的上下两束波到达b处时通过的路程差等于半个波长的奇数倍让b处成为振而有效消除噪声5多普勒效应◆练习与应用1.答案甲、乙站着不动时相当于观察者(乙)与波源(甲)相对静止观察到的频率等于波源振动的频率当乙以一定速度向甲运动时相当于观察者向波源靠近由于间距缩短乙接到球的时间间隔将会减小所以乙每隔小于1s的时间接到一个球如果乙靠向甲的速度增大乙接到球的频率会增加得更2.答案BD当观察者与声源相向运动时相同时间内观察者接收到的声波的个数增多所以观察者接收到的声波的频率升高听到乐音的音调比原来要高当观察者与声源背向观察者接收到的声波的频率降低听到乐音的音调比原来降3.答案略◆复习与提高A组1.答案如图所示教材习题答案甲乙mm中虚线所示2m将波形曲线沿波的传播方向平移2m其波形图如图λy由波的传播特点“上坡下下坡上” ……的振动情况总是相反因此当B点离开平衡位置的位移为点的振动速度都等于每列波单独引起的振动速度的矢量和a播的波使质点b向其振动图像如图所示m传播则有λT0.84.答案(1)波向右传播某时刻tS点通过平衡位置向上运动则t时刻的波形图如图甲所示由v＝λf可知该波的波长之间的位置关系相当于相距λ的两质点结合图甲可知t甲乙丙乙丁5.答案当该同学所处的位置距两个声源的距离差为波长的整该同学所处的位置距两个声源的距离差为半个波长的奇数倍故该同学从中间向一侧移动过程中听到扬声器声音由强变弱λTnPQPQ衡位置相(2)两列波的振动周期为T＝＝(2)两列波的振动周期为T＝＝s＝1s两列波经过v0.4λs波同时到达M点时引起质点M的振动方向均MM幅为A′＝2A＝ ……第四章光1光的折射◆练习与应用1.答案光线垂直半圆形界面射向O时入射角等于零光线不发生偏折在经过平面界面时发生偏折光线由空气斜射入角大于入射角根据上述知识进行判断丁:光线由玻璃斜射入空气折射角等于入射角不可能2.答案由折射定律可知n4.答案作出由坦克内部左侧观察外部的最大范围的光路图由图可知坦克内的人通过这块玻璃能看到的外界视角为左侧或右侧观察时的两倍根据几何关系可知sinθ2＝1220＋125.答案(1)证明:对于边a上的入射光线根据折射定律得射角和折射角)所以入射光线与射出玻璃砖的光线是平行的(2)证明:设玻璃砖的厚度为d则侧移量教材习题答案6.答案图为筷子竖直插入盛水玻璃杯内的俯视图A处为筷子ABP表示由筷子发出的穿过玻璃杯壁B射向观察者P处的分界面的法线(忽略玻璃)上述光线相当于在B处由水中射入空气中图中的角i和角r分别为此光线的入射角和折射角根据光的折射规律可知r>i所以观察者在P处看到的A的像A′不在A的实际位置而是由其实际位置偏离杯中心的2全反射◆练习与应用金刚石的临界角C2满足sinC2＝1得C金刚石的临界角C2满足sinC2＝1得C2＝24°24′2.答案根据n＝得介质的临界角C＝45°3.答案根据n＝得介质的临界角为C＝24°37′其光路图如图所示4.答案若要保证光能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面则需保证光能在内芯发生全反射恰好发生全反射的光路如图 …λ…λ所示由折射定律可得n＝由几何关系可知α＋r＝sinr可得sini＝故要使光能从玻璃丝的AB端面传播到3光的干涉◆练习与应用1.答案干涉是波特有的现象光的干涉现象说明光是一种波2.答案亮条纹到两光源的距离差为半波长的偶数倍暗条纹到两光源的距离差为半波长的奇数倍＝＝3故观察者A处为振动减弱点由于观察者B22故观察者B处为振动加强点所以观察者A听到的声音比3.答案由c＝λf得路程差与半波长的关系 2故P点出现暗条纹24.答案经空气薄膜上下表面分别反射的两列光是相干光源xd气层厚度的2倍当光程相邻亮纹(或暗纹)之间的间距变大因此干涉条纹变疏4实验：用双缝干涉测量光的波长◆练习与应用大相邻两亮条纹中心的距离变大则红光的波长较长则相邻两个亮条纹中心间距变小2.答案通过测多个条纹的间距求平均值可减小实验误差相邻两亮条纹的中心间距为Δx＝mm＝2.609×d5光的衍射◆练习与应用1.答案会观察到明暗相间的彩色条纹因为当两支铅笔夹成的狭缝宽度与光波波长相差不多或更小时会看到光的明显衍射现象2.答案衍射条纹宽度增大3.答案当孔足够大时由于光的直线传播屏上首先出现的是小孔的闭合而全部消失4.答案(1)可见光的波长是微米数量级的若眼睛的瞳孔直径也是微米数量级的则瞳孔处会发生明显的衍射所有光源都会变得模糊也就无法清晰成像这时所看到的外部世界将是(2)某种动物可听到波长是毫米数量级的声波那么平时可听到的波长是米数量级的声波就听不到了听到的是超声波(也就是说和蝙蝠差不多)各个方向的声音差异会很