大学物理习题课3
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大学物理第三章部分课后习题答案3-1半径为R、质量为M的均匀薄圆盘上,挖去一个直径为R的圆孔,孔的中心在求所剩部分对通过原圆盘中心且与板面垂直的轴的转动惯量。
分析:用补偿法(负质量法)求解,由平行轴定理求其挖去部分的转动惯量,用原圆盘转动惯量减去挖去部分的转动惯量即得。
注意对同一轴而言。
解:没挖去前大圆对通过原圆盘中心且与板面垂直的轴的转动惯量为:1R处,2J11MR2①2由平行轴定理得被挖去部分对通过原圆盘中心且与板面垂直的轴的转动惯量为:1MRMR3J2Jcmd2()2()2MR2②2424232由①②式得所剩部分对通过原圆盘中心且与板面垂直的轴的转动惯量为:JJ1J213MR2323-2如题图3-2所示,一根均匀细铁丝,质量为M,长度为L,在其中点O处弯成120角,放在某Oy平面内,求铁丝对O某轴、Oy轴、Oz轴的转动惯量。
分析:取微元,由转动惯量的定义求积分可得解:(1)对某轴的转动惯量为:L20J某rdm(lin600)22M1dlML2L32(2)对y轴的转动惯量为:L1ML2M5Jy()2(lin300)2dlML20322L96(3)对Z轴的转动惯量为:1ML1Jz2()2ML2322122题图3-23-3电风扇开启电源后经过5达到额定转速,此时角速度为每秒5转,关闭电源后经过16风扇停止转动,已知风扇转动惯量为0.5kgm,且摩擦力矩Mf和电磁力矩M均为常量,求电机的电磁力矩M。
分析:Mf,M为常量,开启电源5内是匀加速转动,关闭电源16内是匀减速转动,可得相应加速度,由转动定律求得电磁力矩M。
解:由定轴转动定律得:MMfJ1,即52520.54.12Nm5163-4飞轮的质量为60kg,直径为0.5m,转速为1000r/min,现要求在5内使其制动,求制动力F,假定闸瓦与飞轮之间的摩擦系数0.4,飞轮的质量全部分布在轮的外周上,MJ1MfJ1J20.5尺寸如题图3-4所示。
分析:分别考虑两个研究对象:闸瓦和杆。
3-1 有一半径为R 的水平圆转台,可绕通过其中心的竖直固定光滑轴转动,转动惯量为J ,开始时转台以匀角速度ω0转动,此时有一质量为m 的人站在转台中心,随后人沿半径向外跑去,当人到达转台边缘时,转台的角速度为 [ ] A.2ωmR J J + B. 02)(ωR m J J+ C.02ωmR JD. 0ω 答案:A3-2 如题3-2图所示,圆盘绕O 轴转动。
若同时射来两颗质量相同,速度大小相同,方向相反并在一直线上运动的子弹,子弹射入圆盘后均留在盘内,则子弹射入后圆盘的角速度ω将:[ ]A. 增大.B. 不变.C. 减小.D. 无法判断. 题3-2 图 答案: C3-3 芭蕾舞演员可绕过脚尖的铅直轴旋转,当她伸长两手时的转动惯量为J 0,角速度为ω0,当她突然收臂使转动惯量减小为J 0 / 2时,其角速度应为:[ ] A. 2ω0 . B. ω0 . C. 4ω0 . D. ω 0/2. 答案:A3-4 如题3-4图所示,一个小物体,位于光滑的水平桌面上,与一绳的一端相连结,绳的另一端穿过桌面中心的小孔O . 该物体原以角速度ω 在半径为R 的圆周上绕O 旋转,今将绳从小孔缓慢往下拉.则物体:[ ]A. 动量不变,动能改变; 题3-4图B. 角动量不变,动量不变;C. 角动量改变,动量改变;D. 角动量不变,动能、动量都改变。
答案:D3-5 在XOY 平面内的三个质点,质量分别为m 1 = 1kg, m 2 = 2kg,和 m 3 = 3kg,位置坐标(以米为单位)分别为m 1 (-3,-2)、m 2 (-2,1)和m 3 (1,2),则这三个质点构成的质点组对Z 轴的转动惯量J z = .答案: 38kg ·m 23-6 如题3-6图所示,一匀质木球固结在一细棒下端,且可绕水平光滑固定轴O 转动,今有一子弹沿着与水平面成一角度的方向击中木球并嵌于其中,则在此击中过程中,木球、子弹、细棒系统对o 轴的 守恒。
大学物理实验第二版第3册课后练习题含答案前言大学物理实验是大学物理的重要组成部分,通过实验可以加深对物理知识的理解,并培养实验能力和科学精神。
掌握大学物理实验的技能对学生未来从事相关领域的工作和研究具有重要的帮助。
本文将为大家提供大学物理实验第二版第3册的课后练习题,其中还包含了答案供大家参考。
课后练习题实验一答案1.望远镜通过调节焦距可以使得远处的物体像变清晰。
2.擦拭物镜和目镜的透镜,调节合适焦距即可。
3.(略)实验二答案1.$sin\\theta_1=n \\cdot sin\\theta_2$2.$n=\\frac{sin\\theta_1}{sin\\theta_2}=1.48$3.(略)实验三答案1.声压级L的单位是分贝,$L=10log\\frac{p}{p_0}$,其中p0为参考压强,$p_0=2 \\times 10^{-5} Pa$。
2.$L_2-L_1=10log\\frac{p_2}{p_1}=10log\\frac{d_1^2}{d_2^2}=10log(\\frac{0 .58^2}{1.00^2})=-4.07dB$3.分贝的单位不仅可以用于声压级的表示,也可以用于其他物理量的表示,如电压、功率等。
实验四答案1.通过调节功率可以控制液晶显示屏的亮度,使其达到最佳显示效果。
2.(略)3.在夜晚使用液晶显示屏的亮度应该适当降低,以免刺眼的光线照射到车外影响其他驾车人的视线。
实验五答案1.环状光路的长度为$L=2\\pi r$。
2.通过调节镜头位置可以改变光路的长度,从而改变干涉条纹的位置和数量。
3.(略)实验六答案1.通过调节球面镜、平面镜的位置,以及反光板的角度可以改变光路的长度、方向,从而实现干涉实验。
2.洛伦兹-费歇实验可以测量电子的速度和能量。
3.(略)结语本文为大家提供了大学物理实验第二版第3册的课后练习题,其中还包含了答案供大家参考。
希望本文能够帮助大家更好地掌握物理实验的知识和技能。
习题33.1选择题(1) 有一半径为R 的水平圆转台,可绕通过其中心的竖直固定光滑轴转动,转动惯量为J ,开始时转台以匀角速度ω0转动,此时有一质量为m 的人站在转台中心,随后人沿半径向外跑去,当人到达转台边缘时,转台的角速度为(A)02ωmRJ J+ (B) 02)(ωR m J J + (C)02ωmRJ(D) 0ω [答案: (A)](2) 如题3.1(2)图所示,一光滑的内表面半径为10cm 的半球形碗,以匀角速度ω绕其对称轴OC 旋转,已知放在碗内表面上的一个小球P 相对于碗静止,其位置高于碗底4cm ,则由此可推知碗旋转的角速度约为 (A)13rad/s (B)17rad/s (C)10rad/s (D)18rad/s(a) (b)题3.1(2)图[答案: (A)](3)如3.1(3)图所示,有一小块物体,置于光滑的水平桌面上,有一绳其一端连结此物体,;另一端穿过桌面的小孔,该物体原以角速度ω在距孔为R 的圆周上转动,今将绳从小孔缓慢往下拉,则物体 (A )动能不变,动量改变。
(B )动量不变,动能改变。
(C )角动量不变,动量不变。
(D )角动量改变,动量改变。
(E )角动量不变,动能、动量都改变。
[答案: (E)]3.2填空题(1) 半径为30cm 的飞轮,从静止开始以0.5rad·s -2的匀角加速转动,则飞轮边缘上一点在飞轮转过240˚时的切向加速度a τ= ,法向加速度a n=。
[答案:0.15; 1.256](2) 如题3.2(2)图所示,一匀质木球固结在一细棒下端,且可绕水平光滑固定轴O转动,今有一子弹沿着与水平面成一角度的方向击中木球而嵌于其中,则在此击中过程中,木球、子弹、细棒系统的守恒,原因是。
木球被击中后棒和球升高的过程中,对木球、子弹、细棒、地球系统的守恒。
题3.2(2)图[答案:对o轴的角动量守恒,因为在子弹击中木球过程中系统所受外力对o轴的合外力矩为零,机械能守恒](3) 两个质量分布均匀的圆盘A和B的密度分别为ρA和ρB (ρA>ρB),且两圆盘的总质量和厚度均相同。
习 题 课(一)1-1 在边长为a 的正方体中心处放置一点电荷Q ,设无穷远处为电势零点,则在正方体顶角处的电势为 (A )aQ 034πε (B )a Q 032πε (C )a Q 06πε (D )a Q 012πε1-2 选无穷远处为电势零点,半径为R 的导体球带电后,其电势为U 0,则球外离球心距离为r 处的电场强度的大小为(A )302r U R (B )R U 0 (C )20r RU (D )rU1-3 在一个孤立的导体球壳内,若在偏离球中心处放一个点电荷,则在球壳内、外表面上将出现感应电荷,其分布将是(A )内表面均匀,外表面也均匀。
(B )内表面不均匀,外表面均匀。
(C )内表面均匀,外表面不均匀。
(D )内表面不均匀,外表面也不均匀。
1-4 一平行板电容器充电后仍与电源连接,若用绝缘手柄将电容器两极板间距离拉大,则极板上的电量Q 、电场强度的大小E 和电场能量W 将发生如下变化(A )Q 增大,E 增大,W 增大。
(B )Q 减小,E 减小,W 减小。
(C )Q 增大,E 减小,W 增大。
(D )Q 增大,E 增大,W 减小。
1-5 一半径为R 的均匀带电圆盘,电荷面密度为 ,设无穷远处为电势零点,则圆盘中心O 点的电势U 0 = 。
1-6 图示BCD 是以O 点为圆心,以R 为半径的半圆弧,在A 点有一电量为+q 的点电荷,O 点有一电量为q 的点电荷,线段BA = R ,现将一单位正电荷从B 点沿半圆弧轨道BCD 移到D 点,则电场力所做的功为 。
1-7 两个电容器1和2,串联后接上电源充电。
在电源保证连接的情况下,若把电介质充入电容器2中,则电容器1上的电势差 ,电容器极板上的电量 。
(填增大、减小、不变)1-8 如图所示为一个均匀带电的球层,其电荷体密度为,球层内表面半径为R 1,外表面半径为R 2,设无穷远处为电势零点,求空腔内任一点的电势。
1-9 如图所示,半径分别为R 1和R 2(R 2 > R 1)的两个同心导体薄球壳,分别带电量Q 1和Q 2,今将内球壳用细导线与远处半径为r 的导体球相连,导体球原来不带电,试求相连后导体球所带电量q 。
3-1 以速度0v 前进的炮车,向后发射一炮弹,已知炮车的仰角为θ,炮弹和炮车的质习题3-1图量分别为m 和M ,炮弹相对炮车的出口速率为v ,如图所示。
求炮车的反冲速率是多大?[解] 以大地为参照系,取炮弹与炮弹组成的系统为研究对象,系统水平方向的动量守恒。
由图可知炮弹相对于地面的速度的水平分量为v v '-θcos ,根据动量守恒定律()()v M v v m v m M '-'-=+-θcos 0所以 ()mM mv v m M v +++='θcos 0此即为炮车的反冲速率。
3-2 质量为M 的平板车,在水平地面上无摩擦地运动。
若有N 个人,质量均为m ,站在车上。
开始时车以速度0v 向右运动,后来人相对于车以速度u 向左快跑。
试证明:(1)N 个人一同跳离车以后,车速为NmM Nmuv v ++=0(2)车上N 个人均以相对于车的速度u 向左相继跳离,N 个人均跳离后,车速为()mM mum N M mu Nm M mu v v +++-++++=' 10[证明] (1) 取车和人组成的系统为研究对象,以地面为参照系,系统的水平方向的动量守恒。
人相对于地面的速度为u v -,则()()Mv u v Nm v Nm M +-=+0所以 NmM Nmuv v ++=0(2) 设第1-x 个人跳离车后,车的速度为1-x v ,第x 个人跳离车后,车的速度为x v ,根据动量守恒定律得()[]()()[]x x 1x 1v m x N M u v m v m x N M -++-=+-+-所以 ()Mm x N muv v ++-+=-11x x此即车速的递推关系式,取N x ,,2,1 =得Mm muv v ++=-1N NMm muv v ++=--22N 1N……………………()M m N muv v +-+=112 MNm muv v ++=01将上面所有的式子相加得()Mm muM m mu M m N mu M Nm mu v v ++++++-+++=210N 此即为第N 个人跳离车后的速度,即()mM mum N M mu Nm M mu v v +++-++++=' 103-3 质量为m =0.002kg 的弹丸,其出口速率为300m ,设弹丸在枪筒中前进所受到的合力800400x F -=。
大学物理习题集(农科类)大学物理课部2005年1月目录部分物理常量练习一质点力学中的基本概念和基本定律练习二流体静力学与流体的流动练习三液体的表面性质练习四伯努力方程及应用练习五黏滞流体的流动练习六流体力学习题课练习七简谐振动的特征及描述练习八简谐振动的合成练习九平面简谐波练习十波的干涉练习十一振动和波动习题练习十二光的干涉练习十三光的衍射练习十四光的偏振练习十五光学习题课练习十六理想气体动理论的基本公式练习十七能量均分定理练习十八气体分子按速率分布律和按能量分布律练习十九热力学第一定律对理想气体的应用练习二十循环过程练习二十一热力学第二定律熵及熵增加原理练习二十二热学习题课练习二十三电场强度练习二十四高斯定理练习二十五电势练习二十六电场中的导体和电介质练习二十七电场习题课练习二十八电流及运动电荷的磁场练习二十九磁场中的高斯定理和安培环路定理练习三十电流与磁场的相互作用练习三十一磁场习题课练习三十二光的二象性粒子的波动性练习三十三量子力学部分物理常量引力常量G=6.67×10-11N2·m2·kg-2重力加速度g=9.8m/s-2阿伏伽德罗常量N A=6.02×1023mol-1摩尔气体常量R=8.31J·mol-1·K-1标准大气压1atm=1.013×105Pa玻耳兹曼常量k=1.38×10-23J·K-1真空中光速c=3.00×108m/s电子质量m e=9.11×10-31kg 中子质量m n=1.67×10-27kg质子质量m n=1.67×10-27kg元电荷e=1.60×10-19C真空中电容率ε0= 8.85×10-12 C2⋅N-1m-2真空中磁导率μ0=4π×10-7H/m=1.26×10-6H/m 普朗克常量h = 6.63×10-34 J ⋅s维恩常量b=2.897×10-3mK斯特藩-玻尔兹常量σ = 5.67×10-8 W/m2⋅K4说明:字母为黑体者表示矢量练习一 质点力学的基本概念和基本定律一.选择题1.一质点沿x 轴作直线运动,其v —t 曲线如图1.1所示,如t=0时,质点位于坐标原点,则t=4.5s 时,质点在x 轴上的位置为(A) 0.(B) 5m .(C) 2m . (D) -2m .(E) -5m .2.一质点在平面上运动,已知质点位置矢量的表达式为 r = a t 2 i + b t 2 j (其中a 、b 为常量), 则该质点作(A) 匀速直线运动. (B) 变速直线运动. (C) 抛物线运动. (D) 一般曲线运动.3.一质点作直线运动,某时刻的瞬时速度为v =2m/s, 瞬时加速度为a =-2m/s 2, 则一秒钟后质点的速度(A) 于零.(B) 等于 2m/s . (C) 等于2m/s . (D) 不能确定.4.一质点在平面上作一般曲线运动,其瞬时速度为v ,瞬时速率为v ,某一段时间内的平 均速度为v ,平均速率为v ,它们之间的关系必定有 (A) v = v ,v ≠v . (B) v ≠v , v =v . (C) v ≠v , v ≠v . (D) v = v , v =v .5.质点作半径为R 的变速圆周运动时,加速度大小为(v 表示任一时刻质点的速率)(A) d v/d t . (B) v 2/R .(C) d v/d t + v 2/R .(D) [(d v/d t )2+(v 4/R 2)]1/2.二.填空题-图1.11.悬挂在弹簧上的物体在竖直方向上振动,振动方程为y=A sinω t,其中A、ω均为常量,则(1)物体的速度与时间的函数关系为;(2)物体的速度与坐标的函数关系为.2.在x 轴上作变加速直线运动的质点,已知其初速度 为v 0,初始位置为x 0加速度为a=Ct 2 (其中C 为常 量),则其速度与时间的关系v= ,运动方程为 x= .3.灯距地面高度为h 1,一个人身高为h 2, 在灯下以匀 速率v 沿水平直线行走, 如图1.2所示.则他的头 顶在地上的影子M 点沿地面移动的速度 v M = .三、计算题1.有一质点沿x 轴做直线运动,t 时刻的坐标为x=4.5 t 2-2 t 3. (m)试求:(1)第二秒内的平均速度;(2)第二秒末的瞬时速度;(3)第二秒内的路程。
第3章 力学基本定律与守恒律 习题及答案1.作用在质量为10 kg 的物体上的力为i t F)210(+=N ,式中t 的单位是s ,(1)求4s 后,这物体的动量和速度的变化.(2)为了使这力的冲量为200 N ·s ,该力应在这物体上作用多久,试就一原来静止的物体和一个具有初速度j6-m ·s -1的物体,回答这两个问题. 解: (1)若物体原来静止,则i t i t t F p t 1401s m kg 56d )210(d -⋅⋅=+==∆⎰⎰,沿x 轴正向,ip I imp v111111s m kg 56s m 6.5--⋅⋅=∆=⋅=∆=∆ 若物体原来具有6-1s m -⋅初速,则⎰⎰+-=+-=-=t tt F v m t m F v m p v m p 000000d )d (,于是⎰∆==-=∆t p t F p p p 0102d,同理, 12v v ∆=∆,12I I=这说明,只要力函数不变,作用时间相同,则不管物体有无初动量,也不管初动量有多大,那么物体获得的动量的增量(亦即冲量)就一定相同,这就是动量定理. (2)同上理,两种情况中的作用时间相同,即⎰+=+=tt t t t I 0210d )210(亦即 0200102=-+t t 解得s 10=t ,(s 20='t 舍去)2.一颗子弹由枪口射出时速率为10s m -⋅v ,当子弹在枪筒内被加速时,它所受的合力为 F =(bt a -)N(b a ,为常数),其中t 以秒为单位:(1)假设子弹运行到枪口处合力刚好为零,试计算子弹走完枪筒全长所需时间;(2)求子弹所受的冲量.(3)求子弹的质量. 解: (1)由题意,子弹到枪口时,有0)(=-=bt a F ,得ba t =(2)子弹所受的冲量⎰-=-=tbt at t bt a I 0221d )(将bat =代入,得 ba I 22= (3)由动量定理可求得子弹的质量202bv a v I m == 3.如图所示,一质量为m 的球,在质量为M 半径为R 的1/4圆弧形滑槽中从静止滑下。
大学物理(一)课外练习题31. mol 4的多原子分子理想气体,当温度为T 时,其内能为( )。
A . KT 12B . KT 10C . RT 12D . RT 102. 若理想气体的压强为p ,温度为T ,体积为V ,一个分子的质量为m ,k 为玻尔兹曼常量,R 为普适气体常量,则该理想气体的分子数为( )。
A . RB . kT pVC . R 3D . RTpV 3. 关于温度的意义,有下列几种说法:(1)气体的温度是分子平均平动动能的量度。
(2)气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现,具有统计意义。
(3)从微观上看,气体的温度表示每个气体分子的冷热程度。
(4)温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同。
这些说法中正确的是( )。
A . (1)、(2) 、(4)B . (1)、(2) 、(3)C . (2)、(3) 、(4)D . (1)、(3) 、(4)4. 一个容器内贮有1mol 氧气和1mol 氦气,若两种气体各自对器壁产生的压强分别为1p 和2p ,则两者的大小关系是( )。
A . 12>p pB . 12<p pC . 12=p pD . 不确定的5.两个体积不等的容器,分别储有氦气和氧气,若它们的压强相同,温度相同,则下列各量中相同的是( )。
A .单位体积中的分子数B .单位体积中的气体内能C .单位体积中的气体质量D .容器中的分子总数6.两个体积相等的容器中,分别储有氦气和氢气。
以1E 和2E 分别表示氦气和氢气的内能,若它们的压强相同,则( )。
A .21E E =B .21E E >C .21E E <D .无法确定7. 一瓶氢气和一瓶氧气密度相同,分子平均平动动能相同,而且它们都处于平衡状态,则它们( )。
A .温度相同、压强相同B .温度、压强都不相同C .温度相同,但氢气的压强大于氧气的压强D .温度相同,但氢气的压强小于氧气的压强8. 如图所示,设某热力学系统经历一个由→→C D E 的过程,其中,AB 是一条曲线,E 、C 该曲线上。