班级___ ___学号____ ____姓名____ _____成绩______________ 一、选择题 1. m 与M 水平桌面间都是光滑接触，为维持m 与M 相对静止，则推动M 的水平力F 为：( B ) (A)(m +M )g ctg θ (B)(m +M )g tg θ (C)mg tg θ (D)Mg tg θ 2. 一质量为m 的质点，自半径为R 的光滑半球形碗口由静止下滑，质点在碗内某处的速率为v ，则质点对该处的压力数值为：( B ) (A)R mv 2 (B)R mv 232 (C)R mv 22 (D)R mv 252 3. 如图，作匀速圆周运动的物体，从A 运动到B 的过程中，物体所受合外力的冲量：( C ) (A) 大小为零 (B ) 大小不等于零，方向与v A 相同 (C) 大小不等于零，方向与v B 相同 (D) 大小不等于零，方向与物体在B 点所受合力相同 二、填空题 1. 已知m A =2kg ，m B =1kg ，m A 、m B 与桌面间的摩擦系数μ=0.5，(1)今用水平力F =10N 推m B ，则m A 与m B 的摩擦力f =_______0______，m A 的加速度a A =_____0_______. (2)今用水平力F =20N 推m B ，则m A 与m B 的摩擦力f =____5N____，m A 的加速度a A =_____1.7____. (g =10m/s 2) 2. 设有三个质量完全相同的物体，在某时刻t 它们的速度分别为v 1、v 2、v 3，并且v 1=v 2=v 3 ，v 1与v 2方向相反，v 3与v 1相垂直，设它们的质量全为m ，试问该时刻三物体组成的系统的总动量为_______m v 3________. 3.两质量分别为m 1、m 2的物体用一倔强系数为K 的轻弹簧相连放在光滑水平桌面上(如图)，当两物体相距为x 时，系统由静止释放，已知弹簧的自然长度为x 0，当两物体相距为x 0时，m 1的速度大小为 2 2 121 Km x m m m + . 4. 一弹簧变形量为x 时，其恢复力为F =2ax -3bx 2，现让该弹簧由x =0变形到x =L ，其弹力的功为： 2 3 aL bL - . 5. 如图，质量为m 的小球，拴于不可伸长的轻绳上，在光滑水平桌面上作匀速圆周运动，其半径为R ，角速度为ω，绳的另一端通过光 滑的竖直管用手拉住，如把绳向下拉R /2时角速度ω’为 F m A m B m M F θ A O B R v A v B x m 1 m 2 F m R
大学物理上作业2 单项选择题 第1题保守力作功与过程无关，与参考系的选取无关，以上说法： A、正确 B、错误 C、不确定 D、无意义 答案：A 第2题若质点所受的合力矩为零，则质点的角动量不随时间改变。是___ A、质点的角动量守恒定律 B、动量守恒定律 C、质点系的动量定理 D、质点的机械能守恒定律 答案：A 第3题有关质点系的规律都可用于刚体，以上说法： A、正确 B、错误 C、不确定 D、无意义 答案：A 第4题任何时刻绕定轴转动的刚体不只有一个角速度，以上说法： A、正确 B、错误 C、不确定 D、无意义 答案：B 第5题在下列四个实例中，你认为哪一个实例中物体和地球构成的系统的机械能不守恒
A、物体作圆锥摆运动 B、抛出的铁饼作斜抛运动(不计空气阻力) C、物体在拉力作用下沿光滑斜面匀速上升 D、物体在光滑斜面上自由滑下 答案：C 判断题 第6题功是力作用对空间的积累，不受空间性质的影响 答案：错误 第7题摩擦力作功与路径有关 答案：正确 第8题动量与参考系选择无关, 但冲量、动量的增量与惯性系的选取有关。 答案：错误 第9题在任意时刻,平动刚体上各点的速度、加速度都相同。 答案：正确 第10题力矩的功就是力所作的功的一部分。 答案：错误
填空题 第11题若质点在某空间内任一位置都受到保守力作用,该空间存在___。 答案：保守力场 第12题冲量的定义是___。 答案：力与力作用时间的乘积 第13题刚体内各点都绕同一直线作圆周运动。则这种运动叫___。 答案：定轴转动 第14题决定转动惯量J大小的三个因素___,___,___。 答案：转轴位置、刚体质量、质量对轴的分布 第15题绕定轴转动刚体的动能定理是___。 答案：绕定轴转动刚体动能的微分，等于作用在刚体上所有外力之功的代数和 问答题 第16题平行轴定理。 答案：刚体对任意已知轴的转动惯量，等于刚体对通过质心并与该已知轴平行的轴的转动惯量加上刚体的质量与两轴间垂直距离d平方的乘积。 第17题保守力的特点？ 答案：（1）保守力沿闭合路径一周所做的功为零,（2）保守力作功与过程无关,与参考系的选取无关。第18题质点系机械能守恒定律。 答案：若运动过程中，作用于质点系的所有外力和非保守内力都不作功,或其元功之和恒为零时, 质点系内各质点间动能和势能可以互换,但它们的总和(即机械能)保持不变。 第19题质点系动量沿坐标轴投影的守恒定律。 答案：系统在某个方向上所受的合外力为零,则总动量沿此方向的分量守恒。
华东理工大学物理B(下)期末考试A卷 选择题30’(5’×6) 1、边长为L的正方形，在其四个顶点上各放有等量的点电荷，若正方形中心O处场强值、电势值均为零，则四个顶点带电情况为？ A.顶点a、b、c、d处都是负电荷 B.顶点a、b处是正电荷，顶点c、d处是负电荷 C.顶点a、c处是正电荷，顶点b、d处是负电荷D顶点a、b、c、d都是负电荷 A、D的U O≠0，B的E O≠0，由矢量叠加证明E O=0，由两等量异号电荷的中垂面为零势面证明U O=0 2、已知一高斯面所包围的体积内电荷代数和Σq=0，则能肯定？ A.高斯面上各点场强均为零 B.穿过高斯面上每一面元的电场强度通量为零 C.穿过整个高斯面的电场强度通量为零 D.以上均错 3、半径R1的导体球带电q，外罩一带电Q的半径为R2的同心导体球壳，q点距球心O的距离为r，r 5、牛顿环实验装置中，曲率半径为R 的平凸透镜与平玻璃板在中心恰好接触，其间充满折射率为n 的透明介质，一真空中波长为λ的平行单色光垂直入射到该装置上，则反射光形成的干涉条纹中，暗环的半径r k 表达式为？A.n /k r k R λ= B.R n /k r k λ= C.R λkn r k = D.R λk r k =6、一动量为P 的电子，沿图示方向入射并能穿过一宽为D ，磁感应强度为B(方向垂直纸面向外)的均匀磁场区，则该电子出射、入射方向间的夹角为多少？ A.α=cos -1P eBD B.α=sin -1P eBD C.α=sin -1eP BD D.α=cos -1 eP BD 大学物理学(第三版)第二章课后答案 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 习题2 2.1 选择题 (1) 一质点作匀速率圆周运动时， (A)它的动量不变，对圆心的角动量也不变。 (B)它的动量不变，对圆心的角动量不断改变。 (C)它的动量不断改变，对圆心的角动量不变。 (D)它的动量不断改变，对圆心的角动量也不断改变。 [答案：C] (2) 质点系的内力可以改变 (A)系统的总质量。 (B)系统的总动量。 (C)系统的总动能。 (D)系统的总角动量。 [答案：C] (3) 对功的概念有以下几种说法： ①保守力作正功时，系统内相应的势能增加。 ②质点运动经一闭合路径，保守力对质点作的功为零。 ③作用力与反作用力大小相等、方向相反，所以两者所作功的代数和必为零。 在上述说法中： (A)①、②是正确的。 (B)②、③是正确的。 (C)只有②是正确的。 (D)只有③是正确的。 [答案：C] 2.2填空题 (1) 某质点在力i x F )54( （SI ）的作用下沿x 轴作直线运动。在从x=0移动到x=10m 的过程中，力F 所做功为 。 [答案：290J ] (2) 质量为m 的物体在水平面上作直线运动，当速度为v 时仅在摩擦力作用下开始作匀减速运动，经过距离s 后速度减为零。则物体加速度的大小为 ，物体与水平面间的摩擦系数为 。 [答案：2 2 ;22v v s gs ] (3) 在光滑的水平面内有两个物体A 和B ，已知m A =2m B 。（a ）物体A 以一定的动能E k 与静止的物体B 发生完全弹性碰撞，则碰撞后两物体的总动能为 ；（b ）物体A 以一定的动能E k 与静止的物体B 发生完全非弹性碰撞，则碰撞后两物体的总动能为 。 习 题 七 7-1 如图所示，O S O S 21=。若在O S 1中放入一折射率为n ，厚度为e 的透明介质片，求O S 1与O S 2之间的光程差。如果1S 和2S 是两个波长为λ的同相位的相干光源，求两光在 O 点的相位差。 [解] O S 1与O S 2的几何路程相等 光程差为()e n 1-=δ 位相差为()e n 122-= =?λ π δλ π ? 7-2 一束绿光照射到两相距 的双缝上，在距双缝处的屏上出现干涉条纹。测得两相邻明条纹中心间的距离为，试求入射光的波长。 [解] 由杨氏双缝干涉知，d D x λ = ? 所以5448m 10448.55 .21060.01027.273 3=?=???=?=---D xd λ? 7-3 如图所示，在双缝干涉实验中，21SS SS =，用波长为λ的单色光照S ，通过空气后在屏幕E 上形成干涉条纹。已知点P 处为第3级干涉明条纹，求1S 和2S 到点P 的光程差。若整个装置放于某种透明液体中，点P 为第4级干涉明条纹，求该液体的折射率。 [解] 1S 和2S 到P 点的光程差满足λλδ312==-=k r r 整个装置放置于液体中，1S 和2S 到P 点的光程差满足 ()λδ412=-=r r n λλ43=n 所以得到 33.13 4 ==n 7-4 如习题7-1图所示，1S 和2S 是两个同相位的相干光源，它们发出波长λ＝5000?的光波，设O 是它们中垂线上的一点，在点1S 与点O 之间的插入一折射率n ＝的薄玻璃，点 O 恰为第4级明条纹的中心，求它的厚度e 。 [解] 在O 点是第4级明条纹的中心 光程差 λδ4=-=e ne 所以 41041 4?=-=n e λ ? 7-5 初位相相同的两相干光源产生的波长为6000?的光波在空间某点P 相遇产生干涉，其几何路径之差为6102.1-?m 。如果光线通过的介质分别为空气(11=n )、水=2n 或松节油=3n 时，点P 的干涉是加强还是减弱。 [解] 折射率为n 的介质在P 点处光程差为 ()12r r n -=δ 介质为空气时，11=n ，则 ()λδ2m 102.16121211=?=-=-=-r r r r n 所以P 点处干涉加强。 介质为水时，=2n ，则 ()m 106.1102.133.1661222--?=??=-=r r n δ 介于两种情况之间，所以P 点光强介于最强与最弱之间。 介质为松节油时，=3n ，则 ()λδ3m 108.1102.15.1661233=?=??=-=--r r n 第二章 质点动力学 四、习题选解 2-1 光滑的水平桌面上放有三个相互接触的物体，它们的质量分别为 .4,2,1321kg m kg m kg m === （1）如图a 所示，如果用一个大小等于N 98的水平力作用于1m 的左方，求此时 2m 和3m 的左边所受的力各等于多少 （2）如图b 所示，如果用同样大小的力作用于3m 的右方。求此时2m 和3m 的左边所受的力各等于多少 （3）如图c 所示，施力情况如（1）， 但3m 的右方紧靠墙壁（不能动）。 求此时2m 和3m 左边所受的力各等 于多少 解：（1）三个物体受到一个水平力的作用，产生的加速度为a ρ ()a m m m F ρ ρ321++= 23 2114-?=++= s m m m m F a ρ 用隔离法分别画出32,m m 在水平方向的受力图（a ）， 题2-1（a ）图 由a m F ρρ= a m f f ρ 23212=- a m f ρ 323= 2332f f = N f 5623= N f 8412= （2）由()a m m m F ρ ρ321++= 23 2114-?=++= s m m m m F a 用隔离法画出321m m m 、、在水平方向的受力图（b ） 由a m F ρρ= 得 ?????????====-=-32 23122112121232323f f f f a m f a m f f a m f F 解得： N f 1412= N f 4223= 题2-1（b ）图 （3）由于321m m m 、、都不运动，加速度0=a ，三个物体彼此的作用力都相等，都等于F N f f 982312== 2-2 如图所示，一轻质弹簧连接着1m 和2m 两个物体，1m 由细线拉着在外力作用下以加速a 竖直上升。问作用在细线上的张力是多大在加速上升的过程中，若将线剪断，该瞬时1m 、2m 的加速度各是多大 解：（1）分别画出1m 、2m 受力的隔离体如图（a ）， 大学物理作业(二)答 案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 2 班级___ ___学号____ ____姓名____ _____成绩______________ 一、选择题 1. m 与M 水平桌面间都是光滑接触，为维持m 与M 相对静止，则推动M 的水平力F 为：( B ) (A)(m +M )g ctg (B)(m +M )g tg (C)mg tg θ (D)Mg tg θ 2. 一质量为m 的质点，自半径为R 的光滑半球形碗口由静止下滑，质点在碗内某处的速率为v ，则质点对该处的压力数值为：( B ) (A)R mv 2 (B)R mv 232 (C)R mv 22 (D)R mv 252 3. 如图，作匀速圆周运动的物体，从A 运动到B 的过程中，物体所受合外力的冲量：( C ) (A) 大小为零 (B ) 大小不等于零，方向与v A 相同 (C) 大小不等于零，方向与v B 相同 (D) 大小不等于零，方向与物体在B 点所受合力相同 二、填空题 1. 已知m A =2kg ，m B =1kg ，m A 、m B 与桌面间的摩擦系数μ=0.5，(1)今用水平力F =10N 推m B ，则m A 与m B 的摩擦力f =_______0______，m A 的加速度a A =_____0_______. (2)今用水平力F =20N 推m B ，则m A 与m B 的摩擦力f =____5N____，m A 的加速度a A =_____1.7____. (g =10m/s 2) 2. 设有三个质量完全相同的物体，在某时刻t 它们的速度分别为v 1、v 2、v 3，并且 v 1=v 2=v 3 ，v 1与v 2方向相反，v 3与v 1相垂直，设它们的质量全为m ，试问该时刻三物体组成的系统的总动量为_______m v 3________. 3.两质量分别为m 1、m 2的物体用一倔强系数为K 的轻弹簧相连放在光滑水平桌面上(如图)，当两物体相距为x 时，系统由静止释放，已知弹簧的自然长度为x 0，当两物体相距为x 0时，m 1的速度大小为 2 2 121 Km x m m m + . 4. 一弹簧变形量为x 时，其恢复力为F =2ax -3bx 2，现让该弹簧由x =0变形到x =L ，其弹力的功为： 2 3 aL bL - . 5. 如图，质量为m 的小球，拴于不可伸长的轻绳上，在光滑水平桌面上作匀速圆周运动，其半径为R ，角速度为ω，绳的另一端通过 F m A m B m M F θ A O B R v A v B x m 1 m 2 m R 65． 如图所示，几种载流导线在平面内分布，电流均为I ，求：它们在O 点的磁感应强度。 1 R I B 80μ= 方向 垂直纸面向外 2 R I R I B πμμ2200- = 方向 垂直纸面向里 3 R I R I B 4200μπμ+ = 方向 垂直纸面向外 66． 一半径为R 的均匀带电无限长直圆筒，电荷面密度为σ，该筒以角速度ω绕其轴线匀速旋转。试求圆筒内部的磁感应强度。 解：如图所示，圆筒旋转时相当于圆筒上具有同向的面电流密度i ， σωσωR R i =ππ=)2/(2 作矩形有向闭合环路如图中所示．从电流分布的对称性分析可知，在ab 上各点B 的 大小和方向均相同，而且B 的方向平行于ab ，在bc 和fa 上各点B 的方向与线元垂直， 在de , cd fe ,上各点0=B ．应用安培环路定理 ∑??=I l B 0d μ 可得 ab i ab B 0μ= σωμμR i B 00== 圆筒内部为均匀磁场，磁感强度的大小为σωμR B 0=，方向平行于轴线朝右． 67．在半径为R 的长直金属圆柱体内部挖去一个半径为r 的长直圆柱体，两柱体轴线平行，其间距为a （如图）。今在此导体内通以电流I ，电流在截面上均匀分布，求：空心部分轴线上O ' 点的磁感应强度的大小。 解：) (22r R I J -= π 1012 1 r J B ?= μ 2022 1 r k J B ?-=μ j Ja O O k J r r J B B 021******** 21)(2 1 μμμ=?=-?= += r R Ia ) (22 2 0-= πμ 68．一无限长圆柱形铜导体,半径为R ,通以均匀分布的I 今取一矩形平面S （长为L ，宽为2R ），位置如图，求：通过该矩形平面的磁通量。 1.质点运动学单元练习（一）答案 1．B 2．D 3．D 4．B 5．3.0m ；5.0m （提示：首先分析质点的运动规律，在t <2.0s 时质点沿x 轴正方向运动；在t =2.0s 时质点的速率为零；，在t >2.0s 时质点沿x 轴反方向运动；由位移和路程的定义可以求得答案。） 6．135m （提示：质点作变加速运动，可由加速度对时间t 的两次积分求得质点运动方程。） 7．解：（1）)()2(22 SI j t i t r -+= )(21m j i r += )(242m j i r -= )(3212m j i r r r -=-=? )/(32s m j i t r v -=??= （2）)(22SI j t i dt r d v -== )(2SI j dt v d a -== )/(422s m j i v -= )/(222--=s m j a 8．解： t A tdt A adt v t o t o ωω-=ωω-== ?? sin cos 2 t A tdt A A vdt A x t o t o ω=ωω-=+=??cos sin 9．解：（1）设太阳光线对地转动的角速度为ω s rad /1027.73600 *62 /5-?=π= ω s m t h dt ds v /1094.1cos 32 -?=ωω== （2）当旗杆与投影等长时，4/π=ωt h s t 0.31008.144=?=ω π = 10．解： ky y v v t y y v t dv a -==== d d d d d d d -k =y v d v / d y ??+=- =-C v ky v v y ky 2 22 121, d d 已知y =y o ，v =v o 则2020 2 121ky v C --= )(22 22y y k v v o o -+= ωt h s 大学物理学习题答案 习题一答案 习题一 1.1 简要回答下列问题： (1) 位移和路程有何区别？在什么情况下二者的量值相等？在什么情况下二者的量值不相 等？ (2) 平均速度和平均速率有何区别？在什么情况下二者的量值相等？ (3) 瞬时速度和平均速度的关系和区别是什么？瞬时速率和平均速率的关系和区别又是什 么？ (4) 质点的位矢方向不变，它是否一定做直线运动？质点做直线运动，其位矢的方向是否一 定保持不变？ (5) r ?和r ?有区别吗？v ?和v ?有区别吗？ 0dv dt =和0d v dt =各代表什么运动？ (6) 设质点的运动方程为：()x x t =，()y y t =，在计算质点的速度和加速度时，有人先求 出22r x y = + dr v dt = 及 22d r a dt = 而求得结果；又有人先计算速度和加速度的分量，再合成求得结果，即 v = 及 a =你认为两种方法哪一种正确？两者区别何在？ (7) 如果一质点的加速度与时间的关系是线性的，那么，该质点的速度和位矢与时间的关系是否也是线性的？ (8) “物体做曲线运动时，速度方向一定在运动轨道的切线方向，法向分速度恒为零，因此 其法向加速度也一定为零.”这种说法正确吗？ (9) 任意平面曲线运动的加速度的方向总指向曲线凹进那一侧，为什么？ (10) 质点沿圆周运动，且速率随时间均匀增大，n a 、t a 、a 三者的大小是否随时间改变？ (11) 一个人在以恒定速度运动的火车上竖直向上抛出一石子，此石子能否落回他的手中？如果石子抛出后，火车以恒定加速度前进，结果又如何？ 1.2 一质点沿x 轴运动，坐标与时间的变化关系为224t t x -=，式中t x ,分别以m 、s 为单位，试计算：(1)在最初s 2内的位移、平均速度和s 2末的瞬时速度；(2)s 1末到s 3末的平均 《大学物理》课后作业题 专业班级： 姓名： 学号： 作业要求：题目可打印，答案要求手写，该课程考试时交作业。 第一章 质点力学 1、质点的运动函数为： 5 4;22 +==t y t x ， 式中的量均采用SI 单位制。求：（1）质点运动的轨道方程；（2）s 11=t 和s 22=t 时，质点的位置、速度和加速度。 1、用消元法 t=x/2 轨迹方程为 y=x 2+5 2、运动的合成 x 方向上的速度为x'=2， y 方向上的速度为y'=8t+5 将t 带入分别求出x 和y 方向上的速度 然后合成 x 方向上的加速度为x''=0 y 方向上的加速度为y''=8 所以加速度为8 2、如图所示，把质量为m 的小球悬挂在以恒加速度水平运动的小车上，悬线与竖直方向的夹角为θ，求小车的加速度和绳的张力。 绳子的拉力F ，将其水平和竖直正交分解为 Fsinα 和 Fcosα 竖直：Fcosα=mg 水平：Fsinα=ma a=gtanα 方向水平向右 3、一质量为0.10kg 的质点由静止开始运动，运动函数为j i 23 5 3 += t r （SI 单位） 求在t=0到t=2s 时间内，作用在该质点上的合力所做的功。 质点的速度就是 V ＝dr / dt ＝5* t^2 i ＋0 j 即质点是做直线运动，在 t ＝0时速度为V0＝0；在 t ＝2秒时，速度为 V1＝5*2^2＝20 m/s 由动能定理得所求合力做的功是 W 合＝（m*V1^2 / 2）－（m*V0^2 / 2）＝m*V1^2 / 2＝0.1*20^2 / 2＝20 焦耳 第二章 刚体力学 1、在图示系统中，滑轮可视为半径为R 、质量为m 0 的匀质圆盘。设绳与滑轮之间无滑动，水平面光滑，并且m 1=50kg ，m 2=200kg ，m 0=15kg ，R=0.10m ，求物体的加速度及绳中的张力。 解 将体系隔离为1m ，0m ， 2m 三个部分，对1 m 和2m 分别列牛顿方程，有 a m T g m 222=- a m T 1 1= 因滑轮与绳子间无滑动，则有运动学条件 R a β= 联立求解由以上四式，可得 由此得物体的加速度和绳中的张力为 m 2 T 1 第八章 8-7 一个半径为的均匀带电半圆环，电荷线密度为,求环心处点的场强． 解: 如8-7图在圆上取 题8-7图 ，它在点产生场强大小为 方向沿半径向外 则 积分 ∴ ，方向沿轴正向． 8-8 均匀带电的细线弯成正方形，边长为，总电量为．(1)求这正方形轴线上离中心为处的场强；(2)证明：在处，它相当于点电荷产生的场强． 解: 如8-8图示，正方形一条边上电荷在点产生物强方向如图，大小为 ∵ ∴ R λO ?Rd dl =?λλd d d R l q ==O 20π4d d R R E ε? λ= ? ?ελ ?d sin π4sin d d 0R E E x ==??ελ ?πd cos π4)cos(d d 0R E E y -= -=R R E x 000π2d sin π4ελ??ελπ = =? d cos π400=-=???ελπR E y R E E x 0π2ελ = =x l q r E l r >>q E 4q P P E ? d ()4π4cos cos d 22 021l r E P + -= εθθλ22cos 22 1l r l + = θ12cos cos θθ-=24π4d 22 220l r l l r E P + += ελ 在垂直于平面上的分量 ∴ 题8-8图 由于对称性，点场强沿方向，大小为 ∵ ∴ 方向沿 8-10 均匀带电球壳内半径6cm ，外半径10cm ，电荷体密度为2×C ·m -3求距球心5cm ， 8cm ,12cm 各点的场强． 解: 高斯定理 , 当时，, 时， ∴ ， 方向沿半径向外． cm 时, ∴ 沿半径向外. 8-11 半径为 和(＞)的两无限长同轴圆柱面，单位长度上分别带有电量和-,试求:(1)＜；(2) ＜＜；(3) ＞处各点的场强． 解: 高斯定理 P E ? d βcos d d P E E =⊥42 4π4d 2 2 22 22 l r r l r l r l E + + += ⊥ελP OP 2)4(π44d 422 22 0l r l r lr E E P + += ?=⊥ελl q 4= λ2)4(π42 2220l r l r qr E P ++= ε510-02π4ε∑=q r E 5=r cm 0=∑q 0=E ?8=r cm ∑q 3π 4p =3 (r )3内r -()202 3π43π4r r r E ερ内 -=41048.3?≈1C N -?12=r 3π 4∑=ρq -3(外r ）内3r () 420331010.4π43π4?≈-=r r r E ερ内 外1C N -?1R 2R 2R 1R λλr 1R 1R r 2R r 2R 0d ε∑?= ?q S E s ??0 d ε ∑ ? = ? q S E s ? ? 第一章 质点的运动规律 1、电子受到磁力后，在半径为R 的圆形轨道上，以速率v 从O 点开始作顺时针方向的匀速 率圆周运动，当它经过R 330cos R 2OP 0===圆周时，求： （1）电子的位移； （2）电子经过的路程等于多少； （3）在这段时间内的平均速度； （4）在该点的瞬时速度。 解：（1 ）R 330cos R 2OP 0=== 方向与x 轴成60° （2） R 34R 232S π=π?= （3）v 3R 4v R 232t π= π?=? π=π= ?= ∴4v 33v 3R 4R 3t OP v 方向与x 轴成60° （4）速度v ，方向与x 轴成-30° 2、已知质点的位矢随时间的函数形式为( ) j t sin i t cos R r ω+ω=，式中R ，ω为常量求： （1）质点的轨迹； （2）速度和加速度，并证明其加速度总指向一点。 解:（1）t cos R x ω= t s i n R y ω= 运动轨迹：222R y x =+ （2）j t cos R i t sin R dt r d v ωω+ωω-== r j t s i n R i t c o s R dt v d a 22 2 ω-=ωω-ωω-== 由上式可知加速度总是指向圆心。 x 3、某质点的运动方程为j bt i bt 2r 2 += （b 为常数），求： （1）轨道方程； （2）质点的速度和加速度的矢量表示式； （3）质点的切向加速度和法向加速度的大小。 解：（1）由2 bt y bt 2x == 得轨迹方程 b 4x y 2 = （2）[] j bt 2i b 2j bt i bt 2dt d dt r d v 2 +=+== [] j b 2j bt 2i b 2dt d dt v d a =+== （3）()2 22 y 2x )bt 2(b 2v v v += += 222t t 1bt 2)bt 2()b 2(dt d a += ??????+= 2 22 2 2t 2n t 1b 2)t 1bt 2( )b 2(a a a += ++=-= 4、路灯距地面高度为 H ，行人身高为h ， 匀速度v 0背离路灯行走，多大？ 解：设人的位移为x ，人影的位移为L 由几何关系 H L h x L =-得 x h H H L -= 0v h H H dt dx h H H dt dL v -=-== ∴ 5、质点沿半径为0.1m 的圆周运动，其角位移用下式表示θ=2+4t 3 式中θ为弧度(rad), t 的单位为s, 求： （1）t=2s 时，质点所在位置的切向加速度和法向加速度的大小； （2）当θ为何值时，其加速度和半径成450 角。 解：（1）t 24dt d t 12dt d t 4223=ω =α=θ= ω+=θ 22 t 2 22n s m 4.230)t 12(R R a ==ω=∴= 第 2 章牛顿运动定律 习题 一选择题 2-1 关于惯性有下面四种表述，正确的为[ ] （A）物体静止或作匀速运动时才具有惯性 （B）物体受力作变速运动才具有惯性 （C）物体受力作变速运动时才没有惯性 （D）物体在任何情况下均有惯性解析：惯性是物体具有的固有特性，因此物体在任何情况下均有惯性，答案选 D 。 2-2 下列表述中正确的是[ ] （A）质点运动的方向和它所受的合外力方向相同 （B）质点的速度为零，它所受的合外力一定为零 （C）质点作匀速率圆周运动，它所受的合外力必定与运动方向垂直 （D）摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，它的方向总是与物体的运动方向相向 解析：根据牛顿第二定律，质点所受的合外力等于动量随时间的变化率，因此A、B 错误。质点作匀速率圆周运动，合外力指向圆心，运动方向沿切线方向，二者垂直，因此选项 C 正确。摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势，它的方向沿着物体运动或运动趋势的切线方向，但并不是总与物体的运动方向相向，因此选项 D 错误。 2-3 一质点在力F =5m（5-2t）（SI）的作用下，t = 0时从静止开始作直线运动，式中，m为质点质量，t为时间。则当t = 5s，质点的速率为[ ]（A）25ms（B）-50ms（C）0 （D）50ms 解析：根据牛顿第二定律F =ma=m dv可得，dv = F =5（5-2t），所以dt dt m dv = 5（5- 2t ）dt ，两边积分可得v = 25t - 5t 2 ，即得v = 0 。答案选C 。 2-4 如图 2-4（A ）所示，m A m B 时,算出m B 向右的加速度为a ，今去 掉m A 而代之以拉力T = m A g ，如图 2-4（B ）所示，算出m B 的加速度a ，则[ ] （A ） a a （B ） a a （C ） a = a （D ）无法判断 习题 2-4 图 去掉m A 后，T -m B g = m A g - m B g = m B a ，求得a = mA -mB g a 。故答 A B A B B mB 案选 B 。 2-5 把一块砖轻放在原来静止的斜面上，砖不往下滑动，如图 2-5 所示， 斜 ] （ B ）斜面向左运动 （ D ）无法判断斜面是否运动 解析：对整个系统而言，在水平方向上并没有受到外力的作用，因此运动 状态不会发生改变，保持原来的静止状态。答案选 A 。 2-6 如图 2-6 所示，手提一根下端系着重物的轻弹簧，竖直向上作匀加速运 动，当手突然停止运动的瞬间，物体将[ ] （A ）向上作加速运动 m B m A (A) (B) 解析：去掉 m A 前， m A g -T =m A a T -m g =m a 联立求得a = m A -m B g ； m A + m B 面与地面之间无摩擦，则[ （A ）斜面保持静止 （C ）斜面向右运动 ＜＜＜ ＜ ＜ 大学物理习题与作业答 案 集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN] 理想气体 状 态方程 5-1一容器内储有氧气，其压强为105 Pa ，温度为270 C ，求：（1）气体分子的数密度；（2）氧气的质量密度；（3）氧分子的质量；（4）分子间的平均距离（设分子均匀等距分布）。 解：(1)nkT p =，32523 5 /m 1044.2) 27273(1038.11001.1?=+???==-kT p n (2)R M m T pV mol = ，335mol kg/m 30.1)27273(31.810321001.1=+????== =∴-RT pM V m ρ (3)n m O 2 =ρ ， kg 1033.510 44.230.126 25 2-?=?= = ∴n m O ρ (4)m 1045.31044.2119 325 3 -?=?==n d 5-2在容积为V 的容器中的气体，其压强为p 1，称得重量为G 1。然后放掉一部分气体，气体的压强降至p 2，再称得重量为G 2。问在压强p 3下，气体的质量密度多大 解：设容器的质量为m ，即放气前容器中气体质量为m g G m -=1 1，放气后容器中气体质量为m g G m -= 2 2。 由理想气体状态方程有 RT M m g G RT M m V p mol 1mol 11-==， RT M m g G RT M m V p mol 2 mol 22-== 上面两式相减得 V p p G G g M RT )()(1212mol -=-，)(1 21 2mol p p G G gV RT M --= 当压强为3p 时，1 21 2 33mol 3p p G G gV p RT p M V m --?=== ρ 压强、温度的微观意义 5-3将10-2kg 的氢气装在10-3m 2的容器中，压强为105Pa ，则氢分子的平均平动动能为多少 解：RT M m pV mol = ，mR pV M T mol =∴ 5-4体积33m 10-=V ，压强Pa 105=p 的气体分子平均平动动能的总和为多少 解：kT N t 2 3=∑ε，其中N 为总分子数。kT V N nkT p = = ，kT pV N = 5-5温度为0℃和100℃时理想气体分子的平均平动动能各为多少欲使分子的平均 平动动能等于1eV ，气体的温度需多高（1eV=10-19J ） 解：C 0?时，J 1065.52731038.12 32321230--=?=???==kT t ε C 100?时，J 1072.73731038.12 3 232123100--=?=???== kT t ε J 106.1eV 119-?= ，∴分子具有1eV 平均动能时，气体温度为 能量均分、理想气体内能 11、一开口容器截面积为S 1 ，底部开一截面积为S 2的孔。 解：由于液体为理想流体且作定常流动，根据连续性原理，有 根据伯努利方程 14、一圆筒中的水深为H=0.70m ，底面积S 1=0.06m 2， 解：根据连续性原理和伯努利方程，有 22 211 1222 121v v gh S v S v Q ρρρ=+== （1） 其中S 2是小孔面积，v 1是桶内水面下降的速度，v 2是水从小孔流出的速度。从上可得 即有 代入数值既得：T=227s 。 17、设水管的内径d=2.54cm ，临界雷诺数Re=2000 4、 为了测定液体的表面张力系数318 解：1 23 m N 100.7107.014.3318105---??=????== d n mg πα 5、 一个半径为1.0×10-2 m 的球形泡在压强为1.016×105pa 的大气中吹成 解：开始时气泡内压强：1014R P P α+ =后来情况气泡内压强：2 ' 024R P P α+= 气泡等温变化：3 2 2311 22113 434R P R P V P V P ππ=?= 2 12212121 21v S S v gh )(ρρρ=+gh S S S dt dh v gh v v S S 22222121212122 1-=-=?=-)(?? -- =?--=T H dt g S S S h dh dt g S S S h dh 22 21 2 2 2212 22)(g H S S S T 222 221-= 2 211v S v S =2202102121v P gh v P ρρρ+==++ ) /(2 22 12122S S gS v -=1 s m ....----??=?????==22 33 109710 542100110012000d R v e ρη 理想气体状态方程 5-1一容器内储有氧气，其压强为?105Pa ，温度为270 C ，求：（1）气体分子的数密度；（2）氧气的质量密 度；（3）氧分子的质量；（4）分子间的平均距离（设分子均匀等距分布）。 解：(1) nkT p =，32523 5 /m 1044.2) 27273(1038.11001.1?=+???==-kT p n (2) R M m T pV mol =Θ，335mol kg/m 30.1)27273(31.810321001.1=+????== =∴-RT pM V m ρ (3) n m O 2=ρΘ， kg 1033.510 44.230 .12625 2-?=?= =∴n m O ρ (4) m 1045.310 44.21193253 -?=?==n d 5-2在容积为V 的容器中的气体，其压强为p 1，称得重量为G 1。然后放掉一部分气体，气体的压强降至p 2， 再称得重量为G 2。问在压强p 3下，气体的质量密度多大 解： 设容器的质量为m ，即放气前容器中气体质量为m g G m -= 1 1， 放气后容器中气体质量为m g G m -=22。 由理想气体状态方程有 RT M m g G RT M m V p mol 1mol 11-==， RT M m g G RT M m V p mol 2 mol 22-== 上面两式相减得 V p p G G g M RT )()(1212mol -=-， )(1 21 2mol p p G G gV RT M --= 当压强为3p 时， 1 21 2 33mol 3p p G G gV p RT p M V m --?=== ρ 压强、温度的微观意义 5-3将?10-2kg 的氢气装在?10-3m 2的容器中，压强为?105 Pa ，则氢分子的平均平动动能为多少 解： RT M m pV mol = Θ，mR pV M T mol =∴ J 1088.331 .8102100.4109.31021038.1232323222 35323 mol -----?=??????????===mR pV M k kT t ε 5-4体积33m 10-=V ，压强Pa 105=p 的气体分子平均平动动能的总和为多少 解：kT N t 23=∑ε，其中N 为总分子数。 kT V N nkT p ==Θ，kT pV N = J 15010102 3 232335=??===∑∴-pV kT kT pV t ε 1 1．B 2．D 3．D 4．B 5．3.0m ；5.0m （提示：首先分析质点的运动规律，在t <2.0s 时质点沿x 轴正方向运动；在t =2.0s 时质点的速率为零；，在t >2.0s 时质点沿x 轴反方向运动；由位移和路程的定义可以求得答案。） 6．135m （提示：质点作变加速运动，可由加速度对时间t 的两次积分求得质点运动方程。） 7．解：（1）)()2(22 SI j t i t r -+= )(21m j i r += )(242m j i r -= )(3212m j i r r r -=-=? )/(32s m j i t r v -=??= （2）)(22SI j t i dt r d v -== )(2SI j dt v d a -== )/(422s m j i v -= )/(222--=s m j a 8．解： t A tdt A adt v t o t o ωω-=ωω-==??sin cos 2 t A tdt A A vdt A x t o t o ω=ωω-=+=??cos sin 9．解：（1）设太阳光线对地转动的角速度为ω s rad /1027.73600 *62 /5-?=π= ω s m t h dt ds v /1094.1cos 32 -?=ωω== （2）当旗杆与投影等长时，4/π=ωt h s t 0.31008.144=?=ω π = 10．解： ky y v v t y y v t dv a -==== d d d d d d d -k =y v d v / d y ??+=- =-C v ky v v y ky 2 22 121, d d 已知y =y o ，v =v o 则2 020 2 121ky v C --= )(22 22y y k v v o o -+= 解：回路磁通=BS = Bn r 2 感应电动势大小：￡— = — (B TI r 2 ) = B2n r — = 0A0 V At dr dr 10-2 ^-Bcosa 2 同理，半圆形ddc 法向为7,则0”2 鸟与亍夹角和另与7夹角相等, a = 45° ①和=Bn R 2 cos a 10-6 解：0/z? =BS = 5—cos(^ + 久) 叫一加&sin （血+久） dr _ 2 Bit r~O) Bn r~ 2 _ 2 2 2 Bf 2n f =兀 2『B f R R 解：取半圆形"a 法向为Z , dt — HR? AB cos a —— dt -8.89 xlO'2 V 方向与cbadc 相反，即顺时针方向. 题10-6图 (1)在Ob 上取尸T 尸+ dr 一小段 71 同理 ? ? ? r 1 9 % - 3 ca^BAr = 一 Bco, °"」） 18 1 2 1 , ￡ ab - ￡ aO +% =（一花' + 石）广= (2)???￡ah >0即U a -U h <0 :.b 点电势高. 10-11 在金属杆上取dr 距左边直导线为r ，则 （2） |nj 理， ￡dc = 碇?d7>0 U d -U c v0即 / >U d 10-15 设长直电流为/ ,其磁场通过正方形线圈的互感磁通为％蓄绘/警52 10-16 Q)见题10-16图Q),设长直电流为/,它产生的磁场通过矩形线圈的磁通为 丛（丄+丄）d- I 2龙 r 2a-r ?:实际上感应电动势方向从g T A , 即从图中从右向左, 71 a-b 10-14 ?d5 知, 此吋E 旋以。为中心沿逆时针方向. (1) V ab 是直径，在〃上处处E 旋与ab m §E 旋? d7 = 0 ? ? ￡亦也 U Q =Ub 心 2n r 2TI 由样旋? M -/z 0/v a + b 71 a-b （a （b大学物理学(第三版)第二章课后标准答案
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