新编大学物理_习题解答.docx
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1、第1章质点运动学、选择题题1.1 :答案:B提示:明确与的区别题 1. 2:答案:A题 1.3:答案:M提示:A与规定的正方向相反的加速运动, B切向加速度,C明确标、矢量的关系, 加速度是半dt题 1.4:答案:C提示: M = rr、, r = Rj,r2=-Ri, av = v2-v , 乂=M匕=炉题 1.5:答案:M提示:t=0时,x=5; t=3时,x=2得位移为-3m;仅从式x=t2-4t+5=(t-2)2+l,抛物线的对 称轴为2,质点有往返 题 1.6:答案:M提示:a=2t二包,二冋龙=尸4dt ;x-x0 = vdt ,即可得题L7:答案:D烽2=2降|,提示:理清vv相
2、对+V奉的关系二、填空题题 1.8;答案:匀速(直线),匀速率题 1.9:答案: 9f一 15户,0. 6提示:v =生=9-15/,t = 0. 6 时,v=0 dt题 !. 10:答案:y = i9-x-(2) 2i-4fj -4j(3 ) 4i + llj 2i-6j 3S提示:联立消去t得: y = 19- X2 , = 19 - 22dx . dy .v -n- 1 dt dt(2) t=lS 时,v = 2i-4fj, a= = -4j dt(3) t=2s时,代入r = xi + yj = 2fi + (19- 2r )j 匚P給 4i+lljt=ls到t=2s,同样代入可求得r
3、 = 2i-6j ,r和v垂直,即r.v = 0,得t=3s题 !. 11:答案:12 M2提:a =包=更生= 2v = 4x = 12(m/s2) dt dt题 !. 12:答案:加/s 速提示:|A;-| = V2/? = 题 !. 13:答案:-5提示:先对r =(卬一城/ 2) j求导得, Vy=(%_gf)jT v = 5i合成得v合=-5i + (v0-g/)jr=Jv/t=-5/i + (%-5g)j题 1.14:答案:8, 64/提示: 三、计算题题 !. 15:解:(1 ) a,= = 3t . dv = tdtvdtn Ads =必2由:.S = -t3(2 )又。:S
4、= R。:.O = - = -t3(3)当a与半径成45。角时,题 !.16:*1 口# I 1, In2,v = vn R J ,In - = -kt , /=2 02k(2 )由(* )式:v = vQekl:.a = vQek, , dx = vQek,dt第2章质点动力学、选择题题 2.1:答案:。提示:A.错误,如:圆周运动B.错误,p*v,与速度方向不一定相同D.后半句错误,如:匀速圆周运动题 2.2:答案:B提示:y方向上做匀速运动:邑=2/X方向上做匀加速运动(初速度为0), a上匕=2/ , Sx = jvxdt = 题 2.3:答案:B提示:受如图设猫给杆子的为F,由于相对
5、于地面猫的 高度不变F = mgF = FFx M + m)g a =M MFI = Mg + T7 = (M + m)g题 2.4 :答案:D提示:mg-T = maA2r = maB 得“ 厶氏2(挙 通过分析滑轮,由于A向下走过S,B走过号)一% =万题 2.5:答案:C提示:由题意,水平方向上动量守恒,dt/r ,/加狄(% cos 60)=(+ 共%4=优共22题 2.6:答案:。分析条件得,只有在h高度时,向心力 与重力分量相等所以有=mg cos。=2 = g(6 H) K由机械能守恒得(以地面为零势能面)% = ,2g + g(Z?) 2.7:答案:B提示:运用动量守恒与能量转
6、化题 2.8:答案:D提示:题 2.9:答案:C 题 2.10:答案:B提示:受如图由功能关系可知,设位移为X (以原长时 为原点)Fx-jumgxkxdxx弹性势能E2(?g )2k二、填空题题 2.11:v = x = 2btvf= 2h F - ma - 2mb答案:2mb 提示:题 2.12:答案:2kg 4m/s2 提示:y 8N-0 4N x由题意, ax 2m Is2 Fx 4FFv = 8 m = 一 = 2kg aF av = = 4m/s2 m题 2.13:答案:3,提示:由题意,”=()= v = adt - -m/s o 5当t二2时,D题 2.14:答案:180kg提
7、示:由动量守恒, 诜人S人船(S相对S人)n加册=180kg题 2.15:答案:系提示:各方向动量守恒题 2.16:答案:wv(i+j), 0,-mgR提示:由冲量定义得I=P衣-P初=用(阳 vj) = mv(i+j)由动能定律得 限=昨爼=0,所以%=0外=,g&题 2.17:答案:-12:w= Fdx = 12J题 2.18:答案:mgh, -kx2 9 -G-h=0, X=0, r = oo 相对值题 2.19:答案:等,2mg, g后 kVo题 2.20:答案:Z刀+Z非保守=三、计算题题 2.21:解:(1) F車 xgf = (L-x)yigtnL(3)dva = v,dxjvi
8、/v =仁(I + )x g卜,v = ! g(2 )题 2.22:解:(1)以摆车为系统,水平方向不受, 动量守恒。设摆车速度v (对地)、小 车的速度为V (对地)。mvx-MVQ vv= -卜m=竺)应设=卜m, Ax2 = vdt则必严心,根据位移公式:%” = A%,+A%w(/) = Axj + ZLx2 = (M + /77)Ax2 / mAr2 = m(l -/(A/ + w) (2 ) mv-MV = O1,12mgl = zwv + MV摆球速度 v = y2Mgl/(M + m)V = myl2gl/M(M + m)题 2.23解: K = Mg/x0, 油灰碰撞前师动量
9、守恒有:机械能守恒有(m, M,弹簧,地球为系统):1 )1 9 1 ,(x0 + Ar) =(? +A/)/一 +? +(? +A/)gAx2 1 2m2ghx0M(m + M)=0.3()第3章 刚体的定轴转动、选择题题31:答案:B提示:A错,M=rxF ,合外力矩不等于合外力 的矩C错,/=+, r是相对参考点的距离,D错,动能f3疗=涼,题32答案:A提示:若绳的张为T, TR = Ift若物体的加速度为a, a = /3RTR2 = I/3R -lay mg-T = maJ? +mR/ = 7R2(/_g)题33: 答案:D提示:系统角动量守恒mv(ll = I(o, / = ;
10、ml由于完全弹性碰撞,靖=3疗,故D 正确题 3.4:答案:。提示:射入点沿轮切向动量守恒,故加% sin。=(加 + m)v , co = y C正确R题35答案:D提示:册,r和F在同一方向上,矩为0, 故角动量守恒由定义知其动量和动能将改变 二、填空题题 3.6:答案:+小2 ,M8。M + 2m-mMR%0M + 2m提示:人走到边沿时,系统的转动惯量为盘 的转动惯量和人的转动惯量之和根据角动量守恒定律A) =;(M + 加),+m)/?2转台受冲量矩等于转盘角动量的增月皀, 艮卩丄伏2(6y 豌)题 3.7:答案: 喫。”, 考,一/mg sin 8丄加gsin。,提示:矩河二/x尸
11、=丄Img sin二;Imgcos。根据转动定律M = I13 = 1w/2/7,故2/根据定轴转动的动能定理,矩做的 功等于动能的增量,矩的功大J、mglcosOde题 3.8:答案:2tvRF,27 兀 RFI提示:根据定轴转动的动能定理Md;荷。得/疗=兀rf角动量的增量为题 3.9: 答案:题 3.10:答案:提示:系统角动量守恒, tnvL = /0 + 丄 mvL , 。为角 速度三、计算题题 3.11:解: J = MR2 =0.67 5kg. m2mg T = ma j TR = J/3 a = RJ3 a - mgR2 /(mR2 4-J) = 5.06m/s2因此(l)下落
12、距离;=63.3加(2)张 T = m(g -a) = 37.9N题 3.12:解:下落过程细杆机械能守恒(系统:杆与 地球)。选m静止处水平面为零势点Mgl( + :sin30)=必242 +難己/,细杆碰前瞬间角速度为: 4=j3g/2/碰撞过程角动量守恒:%Ml2 =(M + m)l2(o (糸 统杆与小球)a)= M -j3g/2/第4章狭义相对论、 选择题题 4.1:答案:D见概念题 4.2:答案:B提不:运动质量外力做功W = Me2 -mQc2 =妬。2(1一 _L)= 0.25/MC200.8题 4.3:答案:B提示:在K系中X轴方向上,正方形边长为, 系观察K系X轴方向正方形
13、边长=产6a,)2a = 0,6a,则从系测得面积为0.6qxa = 0.6题 4.4 :答案:网提示:选飞船为参考系,因为真空中光速 C对任何惯性参考系都是常数,由于 飞船匀速运动,是惯性系。则飞船 固有长度为皿题45答案:A:Ek = me2 -moc2 = 3moc2 -moc2 = 2moc2 ,8=2题 4.6:答案:提示:C由时间的相对性,= = 3.48x10-5,长度为0.998x3xl08x3.48xl0-5m = 1.04xl04w题 4.7 :答案:D题 4.8:答案:D提示:% = % = 2x 10/s ,故相=2.77x10B掰/s题 4.9:答案:A提示: Ek
14、= (m-mQ)c2 ; m = . m 5 7 =; Ek = MeV ;g c故 v = 0.27c二、填空题题 4.1:答案: =小(戶提示:设痕迹之间距离为由公式亠 仄(厶,为静长度)。则车上观察者测得长度为 = 4(氏题 4.11:答案:(1), (2)生提示:(1)相对论质量和相对论动量:题 4.12:答案:4提示:Ek = me2 = mQc2 , =mQc2 ,Ek _ me2 -mQc2aZ=3 = m = 4mo题 4.13:答案:冬提示:, L = m 9 =0.5加, 角皐得 u = *c题 4.14:案:(n-)moc2提:A/=r , r = -Ar ,贝Ek =
15、me2 - mQc2 =(n- l)woc2题 4. 15:答案:3.73m提:L = L0,,=5加,v = 2x108w P = 三、计算题题 4. 18:解:(1)航程x,=r(x/-x1) + M(r2-/1) = -(l + -) = 1.2xlO12w(2) 时 间.,,3xlO5 1 0.81a3伊一厶)+ RF)()= 5X1。S(3)航速,= = = 2.4x10% 5xl03第5章机械振动、选择题题5. 1答案:B题5. 2答案:C题5. 3答案:C二、填空题题5. 4答案:2# 题 5. 5:答案:0.02 m题 5. 6:答案:/cos(甥-) T 3三、计算题5.7
16、一物体沿x轴做简谐振动,振幅八二 0.12m,周期了二2s.当t = 0时,物体的位 移x = 0.06m,且向x轴正向运动.求:(1)此简谐振动的表达式;(2)t=TA时物体的位置、速度和加速度;(3)物体从x =-0.06m,向x轴负方向运 动第一次回到平衡位置所需的时间.解答(1)设物体的简谐振动方程为x: Acos(u)t + cp),其中 A = 0.12m,角频率 = 2n/T= n.当 t = 0 时,x = 0.06m,所以 cos(p = 0.5, 因此 cp = n/3.物体的速度为 v = dx/dt = -OL)Asn(cot + cp).当 t = 0 时, (joA
17、sr(p,由于 0,所以 sin(p 0,因此:(p = -n/3.简谐振动的表达式为:x = 0.12cos(Rt - n/3).(2)当t二TM时物体的位置为;x = 0.12cos(r/2 -r/3) = 0.12cosr/6 = 0.104(m).速度为;-R/Asin(R/2 - r3) = -0.12RsinR/6 二一.188(ms).加速度为:0 - dv/dt = -u)2Acos(a)t + cp)二 -r 厶cos(Rt -r/3)=-0.12r cosr/6 二-1.03(m-s-2).(3)方法一:求时间差.当x =-0.06m时, 可得 cos(Rti - k/3)
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