大學(xué)物理課后習(xí)題答案(上)

練習(xí)一質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)

二-r3一廠1_：,X二

1、v=—=i+6t2*4,vi=z+6/,Vi-3==，+26j,

dtAt

"V3-Vi二

t/i-3=-----=24/

3-1

dv02v(dv,11“21

2、—=—Kvt[——=J—Ktdt—=—KtH--

dt%v0v2%

所以選（C）

3、因為位移/r=o,u=o,又因為/vwO,所以400。所以選（B）

4、選（C）

fitv

5、(1)P=Fv=mva,a=—,所以：P-mv—,fPdt-fmvdv

出

UdtlUloJoJ

2Pt

積分得：v=

m

(2)因為丫=蟲=也即：^dx=j絲力，有：x=近1

dtVtnoVm9m

練習(xí)二質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)（二）

X=vot

vx=%

1、平拋的運(yùn)動方程為12兩邊求導(dǎo)數(shù)有：，那么

y=/廠匕,=gt

2g)

V=E+g2/dv

dt

g%

22

2、an-2Am/s;an=14.4m/5

3、(B)

4、

練習(xí)三質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)

/3szk2j|

1、t—（—）;a（t）=—T=;x=—kt~+x

2k24t3n°

2、V'l+V2+V3=0

3、（B）

4、（C）

練習(xí)w質(zhì)點(diǎn)流力學(xué)（一）

1、v-12i;x=9m

2、（A）

3、（C）

4、（A）

練習(xí)五質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)（二）

t”（m'+m）v-mu

Lv='-------------n---------

m+m

2、（A）

3、（B）

4.（0

5X（1）u=3—8r+3〃，匕=19/n/s,%=3,/=zn（%—%）=16Ns

（2）A=—--nwl=176/

22

練習(xí)大、質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)（三）

1、900J

R-R

2、A=GmEm（—----）

R|7?2

3、（B）

4、（D）

5、^/n（y2（y42-B2）

練習(xí)七質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)（四）

,I2Gm；

1、匕=J

\1（m1+m2）

2、動量、動能、功

3、⑻

4、（B）

練習(xí)八網(wǎng)體編定軸的轉(zhuǎn)動（一）

①。

1、06g,

0.84

解：（1）摩擦力矩為恒力矩，輪子作勻變速轉(zhuǎn)就

因為3=%+位=＞乃="午”=-0.2。0；同理有

02=①。+伊=0.6%O

（2）由球一瓏=2網(wǎng)9=＞/。=-=處；〃=變

'2。0.4171

5八,cka)cTdco,r/Idco

解：JT(3=_kco2=>0=----；J—=_ka)~2n>J—kt=JJT——

'9Jdto沖ar

解得：t=4

3、選（A）

因A、B盤質(zhì)量和厚度相等，而必有〃＜心。圓盤的轉(zhuǎn)動慣量

1.

J=-mr,所以/B＞，。

4、（C）

解：因為力矩M和角加速度，是膈時作用關(guān)系，撤去M,見W0,說明有阻力

矩存在。

撤去M前：M-Mf=J/3,（1）

M

撤去M后：-乂產(chǎn)-邛,（2）球立即得：J=-―-o

練習(xí)九剛體繞定軸的轉(zhuǎn)動（二）

1、A、B兩輪轉(zhuǎn)而慣量的比值為1：3和1：9。

解：輪和皮帶間無相對滑研意為兩輪邊緣一點(diǎn)的線速度相等：

v=v=>—=3o(1)若JCO=JB①B=>-7^=—=1''3o

Ag①BAAJB以

(2)"成="4=乙=駕=1:9

2AA2…人①;

2、0=gg,A=gjo°；

3、天體的自轉(zhuǎn)周期將版少（C）,轉(zhuǎn)研就能將增大（A）。

解：引力是內(nèi)力，球體角動量守恒。/。/=Jco=L由于球體繞直徑的轉(zhuǎn)動慣量?/

正比于半徑平方，J臧水，啰增大，而丁=‘2萬，所以周期將臧小，轉(zhuǎn)動就能

（0

=；L（y將增大，

4、在上擺過程中，以子睥和木棒為系統(tǒng)，重力為外力，故動量不守恒；上擺過

程中，重力作如所以機(jī)械能不守恒；對轉(zhuǎn)軸的臺外力矩（重力矩）的身不為零,

所以角而量不守恒。選（A）。

5、選（D）

解：分別取單擺、地球和細(xì)棒、地球為系統(tǒng)，擺切過程中，機(jī)械能守恒:

2g(\-cosO)

2

(1)mg(I-1cos3)--mct\l;co{-

(2)mg(；-；cos8)=g(；mF吟耍3g(1-cos0)

6、取盤和子睥為系統(tǒng)，M外=0,角動量守恒：J04=JG,因為所

以選（C）

練習(xí)十剛體繞定軸的轉(zhuǎn)動（三）

1、即

解：根據(jù)機(jī)械能守恒定律：mg-=-（-ml2）0^~^v=col=^gl

3

2、/

3R

用平動的規(guī)律解決平動：ma=mg-T（1）

用轉(zhuǎn)動的規(guī)律解決轉(zhuǎn)而：TR=（〈mR2）/3（2）

利用平磯和轉(zhuǎn)動的關(guān)系：a=/3R（3）

三式蛾立解得/=四=?=/1切=：四力二刃=邈/

3Rdt（）（）3R3R

d6'.qgr

co=—fcodt=fd.00=—

dt（）i3R

3、（A）

4、（C）

5、系統(tǒng)受重力作用，動量不守恒；摩擦力作比（在地面參照系中），機(jī)械能不守

恒；合外力矩為0,所以角動量守恒。選（C）。

練習(xí)十一狹義相對掄（一）

1、K系：x2+y2+z2=c2t\K系:x'2+y'2+z'2=c2t'2

2、L=—=X2m,t="o=4.0s,

3、選（C）

解：S系中涮得A、B事件的時間間隔和空間間隔分刖為：

4=（3.0-2.0）xlCT=iox1O'5

Zlx=10-50=-40m

由洛倫茨變換4'=/（4—勺-）=2.25><10-75。選（0

c

4、（C）

6

1Qx1Q-

解：zk=M、=r^_；而飛行的距離s=

f?

5、（B）

提示：應(yīng)用光速不變原理和相對性原理。

練習(xí)十二狹義相對給（二）

1、75m3;208.3kg;2.8kg/nt'

3

解：s系中觀察者測得正方形體積幺；質(zhì)量是》外;密度畢二。

ya/y

2.（0

,1

利用&=（7—1加%。2求得/,再利用/求速度〃。

3、（C）

恤二(…)]

而

m。m0’

Ek=07%與,=2.6x10jL6xlO；°05

23,16

卜'°'m0c9.1X10-X9X10

4、（A）

解：取〃/為研究對象，因為加'自發(fā)地分裂，所以總能量守恒:

，222

mc~-Yxmxc~+y2m2c，

1I1,故有：m'=+丫2叫，

上式中：%=,；72=

1-'4

因為八，%均大于1，所以a'>仍+加2。

練習(xí)十三靜電場（一）

9

、共解得兩個解：=a（不合題意，舍去）

1x,=2a,x2~

2、（A）

如％不是足夠小，那么放人%后，在%附近負(fù)電荷密度加大，電力線變密，所

以場強(qiáng)增大。

3、⑻

4、（B）

練習(xí)十四靜電場（二）

1、as

解：

Eds=^E-ds+jE-+jE-ds=-as+2as=CISo

側(cè)面左面右面I

jE-ds=0(ELds)

側(cè)面

2、么y=。；尢=512；九=6L2O

0,=⑸+6])12=。

^=(5i+6j)-I3i=5l}

^=(5i+6j)-l3j=6e

3、（C）

解：均勻帶電球面在距離球面R處產(chǎn)生的場相當(dāng)于一個在球心處的點(diǎn)電荷

(y

q=4九R?。在2R處產(chǎn)生的場：E-q

4您（）（2R『4邑

4、（A）

1

解：f￡-ds=jE-ds+j￡ds=O=\E-ds=-\E-ds=ETIRO

半球面圓半球面圓

5、（D）

解：。只與面內(nèi)電荷有關(guān)，而紇,不僅與面內(nèi)、面外電荷有關(guān)，且與它們的分布

有關(guān)。

練習(xí)十五靜電場（三）

1、°?！关?建

242名

2、。=%二匝；此系統(tǒng)的電勢能卬=一一^^

2煙0R4在（）R

44

-71Kp-TrR'p,3

3、33_R。冰

4宓o(d+r)47K?(/3￡o(d+「)3qr

qdx

4、電勢的正負(fù)取決于電勢零點(diǎn)的選?。号cq

2“4宓（）%28宓（）。

0”>%

qPM

5、（C）

解

2bcr

兩板間的場為:

電場力做功為:

2%

AB

練習(xí)十大靜電場(四)

「dU2ArdU2Ay

、Ex=~~~^~=2,2；E=-*=2,2

ox%+yoyx+y

、a(ddi)

2Up=E(d-d,)=~;UA=Ed=—o

0%

3、（C）

4、（A）

5、0點(diǎn)處的電勢應(yīng)是AB犯和BC直線產(chǎn)生場的疊加：U°=匕,+：白（1）

（帶電圓環(huán)在圓心處產(chǎn)生的電勢U=—^—=-^3=——）

4的oH4拓（）H24

P點(diǎn)處的電勢也應(yīng)是ABf|和BC直線產(chǎn)生場的疊加：

Up=%?（2）

聯(lián)立（1）、（2）式得:

練習(xí)十七靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)（一）

1、2=工0=巳.

。2「2。24

解：兩球相距很遠(yuǎn)意為忽略兩球之間的靜電感應(yīng)，用導(dǎo)線連接后，兩球電勢相等:

—^-=7^n2=4,所以有:

八八r2

旦=ZL,.￡L=2.

。2丫2。24

%

2、CT]=￡一%EO；E1=E

O-2^0

解：

3、球心處的電勢u=—^—+—2-----2—

4/K-0r4宓oR?4宓（內(nèi)

4、（A）

練習(xí)十八靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)（二）

1、兩板上自由電荷面密度為?！?1u；,兩介質(zhì)分界面上。=0。

a.a.

——+——

20￡八￡。￡丫2

,71,

2、電位移通量fO?ds=/lL；場強(qiáng)E=--------

2加?！阩

3、(A)

AU=]-^dr=S^(--—)o

麻廠

&44宏%R2

4、(C)

解：因為B帶正電，電勢最高，所以排除（A）、（B）；又因為A導(dǎo)體空腔內(nèi)電

A—?-00—+00_-

場不為零，Uc=JE-dl+\E也/；而。"jE",所以。C>SA。

。內(nèi)A夕卜A外

練習(xí)十九靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)（三）

Q

1、2倍;一倍。

5

2、7.5//F,0.0125Jo

3.（0

4、（C）

練習(xí)二十電流的破場（一）

1、⑻=怨(1-歲出噓;BL.('T)

2TCR26R2TTR2

第方向垂直紙面向里。

2、Y代1

3、（A）

4、（D）

練習(xí)二十一電流的磁場（二）

同r,

1sB氏1

i2成2，2〃r

2、0點(diǎn)處的B是半徑為R、載流八的圓形電流在0點(diǎn)處產(chǎn)生的場穌="、無

眼長載流4的長直電流在0點(diǎn)處產(chǎn)生的場8直=券及載流"長直導(dǎo)體圓管在0

點(diǎn)處產(chǎn)生的場B管=-"—的疊加。取垂直如面向外為正方向，有：

"2兀（d+R）

、（）（\-\-）—

g=u.nI——R+冷d~~-7/i——RIL.;方向垂直處面向外。

171R（R+d）

3、把回路分為兩部分：左邊部分乙與回路繞行方向成左螺關(guān)系，右邊部分A與

回路繞行方向也成左螺關(guān)系，所以，選（D）

4、X或方的線積分只與回路內(nèi)的電流有關(guān)，與回路外的電流無關(guān)，且與回路內(nèi)

電流的分布也無關(guān)；而回路上任一點(diǎn)后不僅與回路內(nèi)、外的電流有關(guān)且與回路內(nèi)、

外電流的分布也有關(guān)。所以，選（D）

5、因為電阻正比于導(dǎo)線長度Roc"所以銅環(huán)兩邊電流大小如圖，用右手螺旃

法則判斷

練習(xí)二十二磁場對圍流的作用（一）

1、F=2.5i-1.5k

解：＜/F=AZ/；xB;F=JjF=(10x0.5；)x(0.3：-1.2J+0.5%)=2.5j-i.5k

2加

1

_Zfo_I_dFCB

/\dlc-27砧現(xiàn),所以

/dFc_\

2

/般不*坐=2"。/men。一百"J

A'*dl-2cos30=小

c?皿2加。方向如圖。

3、（D）

]A/3受誓；方向為言“xZ的方向，翌

解：M=pmBsin60°=/x—=

直向上。

4、（B）

tA

各電流元受力“尸關(guān)于X軸對稱,

所以，Y方向合力為零，又因為左

X半圓各電流元處的磁場強(qiáng)于右半

圓，所以線圈向右平移。

練習(xí)二十三磁場對電流的作用（二）

1、V=\O1m/s

1、v=1O76/S

/，3）。f=9=應(yīng)4=3=107,〃人

2萬e/u^I

.y解：

V

解：f=evB=eV^n^=^v==\（fm/s

J2乃e^I

2、（A）

,，，二、沒放入均勻外場前，marr=eE,放入均勻外

,/X/X、耳

1

Ig\場后，向心力增大：ma）-r=eE+evB,在r

\xx；v不變的情況下，。應(yīng)增大。

\，

3、（B）

2

解：帶電量為q的粒子在磁場內(nèi)作半徑為K=W（m==ey5）的圓周運(yùn)動，磁

qBR

通量。=5欣2=絲二。即：所以選（C）

q~B-B

練習(xí)二十四電磁感電（-）

2L

b一__T2

Ub-Uc=vB）?dx==,b點(diǎn)電勢高。

e09

211

U/U“二（x-二）①B乃①BI｝，b點(diǎn)、電蟄高。

9loo

2、￡="E/〃3；N端電勢高。

2〃

3、（B）

整個過程有三個階段：

1）進(jìn)入場區(qū)階段：〃￥0,說明uT,債通量增加，由Lenz定律，￡方向與原

俺場方向相反（逆時針方向），且磁通量變化率在增大，￡%回路中I如同電研

勢；

2）線框在磁場區(qū)階段：線框中磁通量的變化為0,無感應(yīng)電就勢。

3）出場區(qū)階段：aWO,說明14,磁通量減少，由Lenz定律，￡方向與原磁

場方向相同（岫時針方向），且磁通量變化率在增大，￡%回路中I如同電動勢。

4、（B）

解：用排除法：轉(zhuǎn)動過程中，abc構(gòu)成的回路磁通量不變，所以￡=0,排除

（c）,（D）；用右手定則判定所以4-4＜（）,故選（B）

練習(xí)二十五電磁感應(yīng)（二）

e^nkR

I、4,O

4m

解：長直螺線管通入變化的電流，因而內(nèi)部的場為變化的磁場，變化的磁場產(chǎn)生

渦旋電場,電子受到的是渦旋電場力：

eEYdBR

eEr=ma「％=—,因為：當(dāng)時，E,---,將r=二代人用，

m2at2

再將E,代人區(qū)即可。由于軸線上耳.=0,所以4=0。

R^dB

2、E,=

2rdt

-zdB丁、、l%dB…dB八

解：磁場具有軸對稱性，耳2"二成-加’所以E”五而。由于區(qū)

-dB

所以耳方向為逆時針且垂直于廠。（耳.與而成左螺關(guān)系）

3、￡2<￡、

-*-*,~~"—?/VFi

解：因為6=8（",所以處,.dr=S,，1故有4<與。

dt

4、（C）

解：根據(jù)題意，管內(nèi)只有渦旋電場（變化的磁場產(chǎn)生），而管內(nèi)的渦旋電場沿垂

直于軸線的徑向是遞增的，即當(dāng)時，耳■=￡半，因而均勻地分布著電

r2dt

場的說法是錯誤的；又因渦旋電場繞任意閉合回路的線積分不為零（有旋場），

所以（B）說法也是錯誤的；由于磁場和渦旋電場都是無源場，所以，對任意封

閉曲面的面積分為零。

5、（B）

解：。巴所以

dr=JE,-dr+JE,dr+JE,-dr=JErdr,

oMMNNOMN

jErdr=-S.N"