大学物理习题练习及答案.ppt

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1、第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒内容提要内容提要 例例 对功的概念有以下儿种说法对功的概念有以下儿种说法:(1 1)保守力作正功时保守力作正功时,系统内相应的势能增加系统内相应的势能增加.(2 2)质点运动经一闭合路径，保守力对质点作的功为零质点运动经一闭合路径，保守力对质点作的功为零.(3 3)作用力和反作用力大小相等、方向相反作用力和反作用力大小相等、方向相反,两者所作两者所作功的代数和必为零功的代数和必为零.分析：分析：（3 3）错错.(.(作作用用力力和和反反作作用用力力虽虽然

2、然大大小小相相等等、方方向向相相反反,但但两两者者所所作作功功的的代代数数和和不不一一定定为为零零；而而等等于于力与两者相对位移的乘积力与两者相对位移的乘积.).)(A A)(1)(1)、(2)(2)是正确的是正确的 (B B)(2)(2)、(3)(3)是正确的是正确的 (C C)只有只有(2)(2)是正确的是正确的 (D D)只有只有(3)(3)是正确的是正确的（C）（1 1）错）错.(.(保守力作正功时保守力作正功时,系统相应的势能减少系统相应的势能减少).).第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量守

3、恒和能量守恒内容提要内容提要 例例 一个质点在恒力一个质点在恒力 作用下作用下的位移为，的位移为，则这个力在该位移过则这个力在该位移过程中所作的功为：程中所作的功为：（A）分析：分析：第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒内容提要内容提要 例例 一一质质量量为为m的的小小球球,以以速速率率为为v0 0、与与水水平平面面夹夹角角为为6060的的仰仰角角作作斜斜抛抛运运动动，不不计计空空气气阻阻力力，小小球球从从抛抛出出 点点 到到 最最 高高 点点 这这 一一 过过 程程 中中 所所 受受 合

4、合 外外 力力 的的 冲冲 量量 大大 小小 为为 ，冲量的方向是，冲量的方向是 .解：解：冲量大小：冲量大小：,方向沿方向沿 y 轴负方向轴负方向.沿沿 y 轴负方向轴负方向第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒内容提要内容提要 例例 一一小小球球在在竖竖直直平平面面内内作作匀匀速速圆圆周周运运动动，则则小小球球在运动过程中：在运动过程中：（A A）机械能不守恒、动量不守恒）机械能不守恒、动量不守恒 （B B）机械能守恒、动量不守恒）机械能守恒、动量不守恒 （C C）机械能守恒、动量守恒）

5、机械能守恒、动量守恒 （D D）机械能守恒、动量守恒）机械能守恒、动量守恒（A）解解：小小球球在在竖竖直直平平面面内内作作匀匀速速圆圆周周运运动动，其其动动能能不不变，势能改变，所以机械能不守恒。变，势能改变，所以机械能不守恒。小小球球在在运运动动过过程程中中，速速度度方方向向在在改改变变，所所以以动动量量不不守恒守恒.由由于于小小球球作作匀匀速速圆圆周周运运动动，它它所所受受的的合合力力指指向向圆圆心心，力矩为零，所以角动量守恒力矩为零，所以角动量守恒.第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守

6、恒内容提要内容提要 例例 今有倔强系数为今有倔强系数为k的弹簧（质量忽略不计）竖的弹簧（质量忽略不计）竖直放置，下端悬挂一小球，球的质量为直放置，下端悬挂一小球，球的质量为m0，开始时使，开始时使弹簧为原长而小球恰好与地接触。今将弹簧上端缓慢地弹簧为原长而小球恰好与地接触。今将弹簧上端缓慢地提起，直到小球刚能脱离地面为止，在此过程中外力作提起，直到小球刚能脱离地面为止，在此过程中外力作功为功为 。解：解：小球刚能脱离地面时，弹簧伸长量为小球刚能脱离地面时，弹簧伸长量为第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量

7、守恒和能量守恒内容提要内容提要 例例 甲、乙、丙三物体的质量之比是甲、乙、丙三物体的质量之比是1 1：2 2：3 3，若它，若它们的动能相等，并且作用于每一个物体上的制动力都相们的动能相等，并且作用于每一个物体上的制动力都相同，则它们制动距离之比是：同，则它们制动距离之比是：（A A）1 1：2 2：3 3 （B B）1 1：4 4：9 9 （C C）1 1：1 1：1 1 （D D）3 3：2 2：1 1（C）分析：分析：由由动动能能定定理理可可知知三三个个制制动动力力对对物物体体所所作作的的功功相相等等；在在这这三三个个相相同同的的制制动动力力作作用用下下，物物体体的的制制动动距距离离是是

8、相相同的同的.第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒内容提要内容提要 例例 如图的系统，物体如图的系统，物体 A，B 置于光滑的桌面上，置于光滑的桌面上，物体物体 A 和和 C,B 和和 D 之间摩擦因数均不为零，首先用之间摩擦因数均不为零，首先用外力沿水平方向相向推压外力沿水平方向相向推压 A 和和 B，使弹簧压缩，后拆使弹簧压缩，后拆除外力，除外力，则则 A 和和 B 弹开过程中，弹开过程中，对对 A、B、C、D 和和弹簧组成的系统弹簧组成的系统（A）动量守恒，机械能守恒）动量守恒，机械

9、能守恒 .（B）动量不守恒，机械能守恒）动量不守恒，机械能守恒.（C）动量不守恒，机械能不守恒）动量不守恒，机械能不守恒.（D）动量守恒，机械能不一定守恒）动量守恒，机械能不一定守恒.DBCADBCA第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒内容提要内容提要 例例 以下四种说法中，哪一种是正确的？以下四种说法中，哪一种是正确的？（1）作用力与反作用力的功一定是等值异号作用力与反作用力的功一定是等值异号.（2）内力不能改变系统的总机械能内力不能改变系统的总机械能.（3）摩擦力只能作负功摩擦力只能作

10、负功.（4）同一个力作功在不同的参考系中，也不同一个力作功在不同的参考系中，也不一定相同一定相同.第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒内容提要内容提要例例 对机械能守恒和动量守恒的条件，正确的是：对机械能守恒和动量守恒的条件，正确的是：(1)系统不受外力作用，则动量和机械能必定同系统不受外力作用，则动量和机械能必定同时守恒时守恒.(2)对一系统对一系统,若外力作功为零若外力作功为零,而内力都是保守而内力都是保守力力,则其机械能守恒则其机械能守恒.(3)对一系统对一系统,若外力作功为零若外力

11、作功为零,则动量和机械能则动量和机械能必定同时守恒必定同时守恒.第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒内容提要内容提要 例例 一个质量为一个质量为m的质点，仅受到力的质点，仅受到力 的的作用，式中作用，式中 k 为正常数为正常数,r 为从某一定点到质点的矢径为从某一定点到质点的矢径.该质点在该质点在 r=ro处由静止被释放处由静止被释放,则当它到达无穷远时则当它到达无穷远时的速率是多少？的速率是多少？得到：得到：解：解：力作功力作功 由动能定理由动能定理第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定

12、律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒内容提要内容提要 例例 静止于光滑水平面上的一质量为静止于光滑水平面上的一质量为 M 的车上悬的车上悬挂一长为挂一长为l,质量为质量为m的小球的小球,开始时开始时,摆线水平摆线水平,摆球摆球静止于静止于A，后突然放手，当摆球运动到摆线呈铅直位，后突然放手，当摆球运动到摆线呈铅直位置的瞬间，摆球相对地面的速度为多大？置的瞬间，摆球相对地面的速度为多大？lmM 以车和摆球为系统，机械能以车和摆球为系统，机械能守恒，水平方向动量守恒守恒，水平方向动量守恒.试说明试说明此过程为什么机械能守恒此过程为

13、什么机械能守恒?解解 设摆球和车相对地面的设摆球和车相对地面的速度分别为速度分别为 .第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒内容提要内容提要 例例 一人质量为一人质量为M，手中拿着质量为，手中拿着质量为m的小球自地的小球自地面以倾角面以倾角 ，初速，初速 斜向前跳起，跳至最高点时以斜向前跳起，跳至最高点时以相对人的速率相对人的速率 u 将球水平向后抛出，将球水平向后抛出，问问人前进的距离人前进的距离增加多少增加多少？yxo设：设：人在最高点抛球后的速度为人在最高点抛球后的速度为抛球前的速度抛

14、球前的速度人和球为系统人和球为系统守恒守恒第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒内容提要内容提要yxo第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒内容提要内容提要 例例 在半径为在半径为 R 的光滑球面的顶点处，的光滑球面的顶点处，一质点开始一质点开始滑动，取初速度接近于零，试问质点滑到顶点以下何处滑动，取初速度接近于零，试问质点滑到顶点以下何处时脱离球面？时脱离球面？R 解：解：脱离时脱离时

15、N=0，在在此过程中机械能守恒此过程中机械能守恒 .取球顶取球顶位置位置重力重力势能势能为为零零时，小球脱离大球时，小球脱离大球.第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒内容提要内容提要解：解：本题分为三个过程本题分为三个过程2.泥球与盘碰撞（动量守恒）泥球与盘碰撞（动量守恒）1.泥球下落（机械能守恒）泥球下落（机械能守恒）例例 一轻弹簧悬挂一金属盘，弹簧长一轻弹簧悬挂一金属盘，弹簧长 一个质量和盘相同的泥球，从高于盘一个质量和盘相同的泥球，从高于盘 处静止下落盘上，处静止下落盘上，求求盘向下

16、运动的最大距离盘向下运动的最大距离 .第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒内容提要内容提要3.泥球与盘一快下落泥球与盘一快下落（机械能守恒机械能守恒）第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒内容提要内容提要AB 解解：以以A、B 和弹簧为系和弹簧为系统，在碰撞过程中动量和机械统，在碰撞过程中动量和机械能均守恒能均守恒.设设 二者速度相同时，二者速度相同时，两弹簧的压缩分别为两弹簧的压缩分别

17、为 .例例 已知已知A初始速度初始速度 B 静止，静止，所有摩擦均无，求所有摩擦均无，求A，B 碰后，具有相同速度时，二者碰后，具有相同速度时，二者的相互作用力的相互作用力.第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒内容提要内容提要 例例 一质量为一质量为 m，长为长为 l 的链条置于桌边，一端下的链条置于桌边，一端下垂长度为垂长度为 a，若链条与桌面摩擦系数为若链条与桌面摩擦系数为 ，则：，则：（1）链条由开始到完全离开桌面的过程中，摩擦）链条由开始到完全离开桌面的过程中，摩擦力做的功多少？力做的功多少？（2）链条开始离开桌面的速度为多大？）链条开始离开桌面的速度为多大？l-aa解解 选坐标如图选坐标如图摩擦力摩擦力xo l a-xaxxox第三章第三章 动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）动量守恒和能量守恒动量守恒和能量守恒内容提要内容提要（2）链条开始离开桌面的）链条开始离开桌面的速度为多大？速度为多大？以桌面为重力势能零点，根据功能原理以桌面为重力势能零点，根据功能原理 有有 l a-xaxxox