第四节 力学单位制
一、选择题
1.(单位制的理解)下列各组属于国际单位制的基本单位的是( )
A.质量、长度、时间 B.力、时间、位移
C.千克、米、秒 D.牛顿、克、米
答案 C
解析 A、B项中所给的都是物理量,不是物理单位,故A、B错误。千克、米、秒分别为质量、长度、时间三个基本物理量的单位,C正确。牛顿是导出单位,克不属于国际单位,D错误。
2.(单位制的理解)下列关于国际单位制中力学单位的说法正确的是( )
A.长度是国际单位制中的基本单位
B.单位制指的就是导出单位
C.选用的基本单位不同,构成的单位制也不同
D.物理公式主要确定物理量间的数量关系,不能确定单位关系
答案 C
解析 长度是物理量,不是单位,A错误。单位制由基本单位和导出单位组成,B错误。由国际单位制中的基本单位导出的单位仍是国际单位制中的单位,其他单位制中的基本单位导出的单位也是其他单位制中的单位,C正确。物理公式既能确定物理量间的数量关系,也能确定物理量间的单位关系,D错误。
3.(单位制的应用)质量为m=200 g的物体,测得它的加速度a=20 cm/s2,则关于它所受的合力的大小及单位,下列运算既简洁又符合一般运算要求的是( )
A.F=200×20=4000 N
B.F=0.2×0.2 N=0.04 N
C.F=0.2×0.2=0.04 N
D.F=0.2 kg×0.2 m/s2=0.04 N
答案 B
解析 使用统一国际单位制后,物理计算中可在结果后直接写出物理量的单位。B项符合要求。
4.(单位制的理解)测量国际单位制中规定的三个力学基本物理量分别可用的仪器是( )
A.米尺、弹簧测力计、秒表
B.米尺、测力计、打点计时器
C.量筒、天平、秒表
D.米尺、天平、秒表
答案 D
解析 力学三个基本物理量为:质量、长度、时间,则应用天平、米尺、秒表来测量,故D正确。
5.(单位制的理解)(多选)关于单位制,下列说法中正确的是( )
A.kg、m/s、N是导出单位
B.kg、m、N是基本单位
C.在国际单位制中,时间的基本单位是s
D.在国际单位制中,力的单位是根据牛顿第二定律定义的
答案 CD
解析 A中kg为基本单位,A错误;B中N为导出单位,B错误,C、D正确。
6.(单位制的理解)关于力的单位“牛顿”,下列说法正确的是( )
A.使质量是2 kg的物体产生2 m/s2的加速度的力,叫做1 N
B.使质量是0.5 kg的物体产生1.5 m/s2的加速度的力,叫做1 N
C.使质量是1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力,叫做1 N
D.使质量是2 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力,叫做1 N
答案 C
解析 使质量是1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力是1 N,即F=ma=1×1 N=1 N,C正确。
7.(单位制的应用)雨滴在空气中落下,当速度比较大的时候,它受到的空气阻力与其速度的二次方成正比,与其横截面积成正比,即Ff=kSv2,则比例系数k的单位是( )
A.kg/m4 B.kg/m3
C.kg/m2 D.kg/m
答案 B
解析 将Ff=kSv2变形得k=,采用国际单位制,式中Ff的单位为N,即kg·m/s2,S的单位为m2,速度的二次方的单位可写为(m/s)2。将这些单位代入上式得比例系数k的单位是kg/m3,B正确。
8.(单位制的应用)我们以后会学习一个新的物理量——动量,其公式为p=mv,关于动量的单位,下列各式中正确的是( )
A.kg·m/s B.N/s
C.· D.N·m
答案 A
解析 由p=mv可得动量的单位应是kg·m/s,A项正确。
9.(单位制的应用)声音在某种气体中的速度表达式,可以只用压强p、气体密度ρ和没有单位的比例常数k表示,根据上述情况,判断下列声音在该气体中的速度表达式肯定正确的是( )
A.v=k B.v=k
C.v=k D.v=k
答案 A
解析 压强p=的单位是==,密度ρ=单位是,所以的单位为,k的单位为m/s。
二、非选择题(按照题目要求作答,计算题须写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题注明单位)
10.(单位制的理解)现有以下一些物理量和单位,按下面的要求选择填空。
A.密度 B.米/秒
C.牛顿 D.加速度
E.质量 F.秒
G.厘米 H.长度
I.时间 J.千克
(1)属于物理量的有________。
(2)在国际单位制中,被选定的基本量有________。
(3)在国际制单位中的基本单位有________,属于导出单位的有________。(均选填字母的代号)
答案 (1)A、D、E、H、I
(2)E、H、I
(3)F、J B、C
解析 (1)题中所有各项中,属于物理量的有密度、加速度、质量、长度、时间,故此空填“A、D、E、H、I”。
(2)在国际单位制中,被选定的基本量有质量、长度、时间。故此空填“E、H、I”。
(3)此题中给定的选项内是国际单位制中的基本单位的有千克、秒;属于导出单位的有米/秒、牛顿。故第一个空填“F、J”,第二个空填“B、C”。
11.(单位制的应用)一列质量为1.2×103 t的火车,开动6 min后速度达到54 km/h。若运动阻力为车重的5×10-3倍,求:
(1)火车的加速度大小;
(2)机车的牵引力(g取10 m/s2)。
答案 (1)0.04 m/s2 (2)1.08×105 N
解析 统一使用国际单位,则:
火车质量m=1.2×103 t=1.2×106 kg,
火车开动时间t=6 min=360 s,
火车达到的速度v=54 km/h=15 m/s,
火车受到的阻力F′=5×10-3×1.2×106×10 N=6×104 N。
(1)由加速度的定义得a== m/s2≈0.04 m/s2。
(2)由牛顿第二定律得F-F′=ma,所以F=F′+ma=(6×104+1.2×106×0.04) N=1.08×105 N。
12.(单位制的应用)质量为10 g的子弹,以300 m/s的水平初速度射入一块竖直固定的木板,把木板打穿,子弹射出的速度是200 m/s。若木板厚度为10 cm,求子弹对木板的平均作用力。
小明同学的做法如下,你同意他的解法吗?
由运动学公式:v2-v=2ax得:
a= m/s2=-2.5×103 m/s2
由牛顿第二定律:
F=ma=10×(-2.5×103) N=-2.5×104 N。
答案 不同意
解析 不同意,原因是单位未统一到同一单位制中。正确解法如下:
x=10 cm=0.1 m,m=10 g=10-2 kg,
a= m/s2=-2.5×105 m/s2,
F=ma=10-2×(-2.5×105) N=-2.5×103 N,
负号表示与速度反向。