大學(xué)物理練習(xí)冊(cè)(上冊(cè))答案

練習(xí)一（第一章質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)）選擇題1、（D）2、（C）3、（D）4、（B）5、（D）二、填空題1、（1）A（2）1.186s(或s)（3）0.67s（或s）2、8m10m3、（1）（2）（）4、5、（1）5m/s(2)17m/s三、計(jì)算題1、解：分離變數(shù)積分得質(zhì)點(diǎn)在任意位置處的速度為（由初始時(shí)刻的加速度大于零，可知速度的大小為非負(fù)）。2、解：（1）第二秒內(nèi)的位移為第二秒內(nèi)的平均速度為（2）t時(shí)刻的速度為第二秒末的瞬時(shí)速度為（3）令，解得第二秒內(nèi)的路程為。3、解：（1）由幾何關(guān)系質(zhì)點(diǎn)作勻速率圓周運(yùn)動(dòng)故，代入初始條件時(shí)，得t時(shí)刻，所以（2）速度為加速度為（3）由此知加速度的方向與徑矢的方向相反，即加速度的方向指向圓心。4、解：（1）由，解得由，解得（2）由位矢的表達(dá)式可得分量形式消去參數(shù)t得到軌跡方程為m。練習(xí)二（第一章質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)）一、選擇題1、（C）2、（D）3、（B）4、（D）5、（A）二、填空題1、；2、；3、;;4、；（或3.15rad）5、，得B的位移為0.4m時(shí)C開始運(yùn)動(dòng)，即，解得.（2）C開始運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小是，由動(dòng)量守恒定律，解得.2、解：M下滑過程中經(jīng)過路程為時(shí)，獲得的速度為在沿著斜面方向上，碰撞的過程中動(dòng)量守恒，解得即為子彈射中木塊后，子彈與木塊的共同速度.練習(xí)五（第三章動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律）一、選擇題1、（C）2、（C）3、（C）二、填空題1、2、12J3、4000J三、計(jì)算題1、解：當(dāng)系統(tǒng)所受合外力為0時(shí)，由動(dòng)能定理，對(duì)有解得拉力T對(duì)所作的功為恒力F對(duì)所作的功為.練習(xí)六（第三章動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律）一、選擇題1、（D）2、（C）二、填空題1、，.2、；或；三、計(jì)算題1、解：對(duì)物體受力分析，當(dāng)物體剛剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)有，其中，物體運(yùn)動(dòng)以后，由牛頓第二定律有其中，由此積分解得代入數(shù)據(jù)得.2、解：（1）子彈穿過物體的過程中，水平方向動(dòng)量守恒，有，子彈穿出時(shí)，物體在最低端作圓周運(yùn)動(dòng)，有以上兩方程聯(lián)立得代入數(shù)據(jù)得（2）由動(dòng)量定理子彈在穿透過程中所受的沖量的大小為練習(xí)七（第四章剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)）一、選擇題1、（B）2、（C）3、（B）4、（C）5、（C）6、（B）二、填空題1、20圈2、4rad3、4、，三、計(jì)算題1、解：由轉(zhuǎn)動(dòng)定律有，積分，解得，代入數(shù)據(jù)得.2、解：人相對(duì)于繩勻速向上爬時(shí)，人和繩的加速度相同，故有以上方程聯(lián)立解得加速度為3、解：由牛頓第二定律和轉(zhuǎn)動(dòng)定律有繩是不可伸長(zhǎng)的，故繩上各點(diǎn)及物塊A、B的加速度大小是一樣的，所以轉(zhuǎn)動(dòng)中線量與角量的關(guān)系為，由以上方程聯(lián)立可以解得，兩滑輪之間繩中的張力為質(zhì)量為m的小滑輪的角加速度為質(zhì)量為的大滑輪的角加速度為練習(xí)八（第四章剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)）一、選擇題1、（B）2、（C）3、（C）4、（D）5、（D）6、（A）7、（B）二、填空題1、2、角動(dòng)量系統(tǒng)的合外力矩為0機(jī)械能3、4、（1）W；（2）；（3）三、計(jì)算題1、解：碰撞時(shí)間極短，故碰撞過程角動(dòng)量守恒細(xì)棒轉(zhuǎn)動(dòng)過程中所受摩擦力的力矩為由轉(zhuǎn)動(dòng)定律，有其中，由以上式子聯(lián)立可以得到積分得碰撞后從細(xì)棒開始轉(zhuǎn)動(dòng)到停止轉(zhuǎn)動(dòng)的過程所需的時(shí)間為2、解：兩人與圓臺(tái)組成的系統(tǒng)角動(dòng)量守恒，有代入后得到，圓臺(tái)的角速度為.3、解：小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，環(huán)的角速度為,小球相對(duì)于環(huán)的速度為；由角動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒有以上兩個(gè)方程聯(lián)立可以解得，小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，環(huán)的角速度為,小球相對(duì)于環(huán)的速度為；由角動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒有以上方程聯(lián)立解得，4、解：子彈射入桿的過程子彈與桿組成的系統(tǒng)角動(dòng)量守恒，有子彈進(jìn)入桿后系統(tǒng)機(jī)械能守恒，有由以上方程聯(lián)立解得練習(xí)十二（第八章靜電場(chǎng)）一、選擇題1、（C）2、（D）3、（D）4、（D）5、（A）二、填空題1、，.2、3、；三、計(jì)算題+-xy1、解：在半圓上取一段小弧元，這段小弧元可以看成點(diǎn)電荷，x軸上半部分帶電量為正，電荷線密度為+-xyx軸下半部分帶電量為負(fù)，電荷線密度為，下半部分的弧元對(duì)應(yīng)在圓心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度為由對(duì)稱性分析可得，故球心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度為。2、解：選取坐標(biāo)軸Ox沿半球面的對(duì)稱軸，如圖所示．把半球面分成許多微小寬度的環(huán)帶，每一環(huán)帶之面積，小環(huán)帶上帶電荷該電荷元在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)．O點(diǎn)處的總場(chǎng)強(qiáng)，．(為沿x軸正方向的單位矢量)3.解：(1)設(shè)電荷的平均體密度為，取圓柱形高斯面如圖(1)(側(cè)面垂直底面，底面S平行地面)上下底面處的場(chǎng)強(qiáng)分別為E1和E2，則通過高斯面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量為：·＝E2S-E1S＝(E2-E1)S，高斯面S包圍的電荷∑qi＝hS,由高斯定理(E2－E1)S＝hS/0,∴＝4.43×10-13C/m3．(2)設(shè)地面面電荷密度為．由于電荷只分布在地表面，所以電力線終止于地面，取高斯面如圖(2)．由高斯定理·=，-ES=，∴=－0E＝－8.9×10-10C/m3練習(xí)十三（第八章靜電場(chǎng)）一、選擇題1、（C）2、（B）3、（C）4、（C）5、（B）二、填空題1、；.2、，3、三、計(jì)算題1、解：設(shè)球形電容器帶電量為Q，在距球心r處取球面為高斯面，由靜電場(chǎng)的高斯定理，得球形電容器極板的電勢(shì)差為，由此可得，內(nèi)球表面附近的電場(chǎng)強(qiáng)度為求極小值可令，解得在時(shí)，取得最小值。2、解：求電場(chǎng)法:1：把無限大平面可以分成許多細(xì)圓環(huán)帶，其中半徑為r，寬度為dr的環(huán)帶面積為，此環(huán)帶上的電荷為。環(huán)帶上的電荷對(duì)x軸上點(diǎn)P處激發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)度為，積分得帶小孔的無限大平面在x處所激發(fā)的總電場(chǎng)強(qiáng)度為求點(diǎn)場(chǎng)法2：將小孔以同樣面密度的電荷填滿，則無限大帶電平面的電場(chǎng)為填上的部分可看作半徑為R的均勻帶電圓面，均勻帶電圓面在x處激發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)度為帶小孔的無限大平面在x處所激發(fā)的總電場(chǎng)強(qiáng)度為。求電勢(shì)取O點(diǎn)為電勢(shì)零點(diǎn)即時(shí)，故處的電勢(shì)為3、解：由高斯定理在距O為x處有故x處的電場(chǎng)強(qiáng)度為電勢(shì)為在帶電細(xì)線上取一小段，帶電量為，其在球面電場(chǎng)中的受力為，電勢(shì)能為故帶電細(xì)線所受的電場(chǎng)力為故帶電細(xì)線在該電場(chǎng)中的電勢(shì)能為4、解：設(shè)同軸圓筒帶電量為Q，則兩筒之間的電勢(shì)差為由此得筒間的電勢(shì)分布為5、解：兩球殼間的電勢(shì)差為電子撞到外球殼時(shí)的動(dòng)能為電子撞到外球殼時(shí)的速率為練習(xí)十四（第九章靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體與電介質(zhì)）一、選擇題1、（C）2、（D）3、（B）4、（A）5、（A）6、（B）二、填空題1、、、、2、3、；1；三、計(jì)算題1、解：（1）兩導(dǎo)體球殼接地，殼外無電場(chǎng)．導(dǎo)體球A、B外的電場(chǎng)均呈球?qū)ΨQ分布．今先比較兩球外場(chǎng)強(qiáng)的大小，擊穿首先發(fā)生在場(chǎng)強(qiáng)最大處．設(shè)擊穿時(shí)，兩導(dǎo)體球A、B所帶的電荷分別為Q1、Q2，由于A、B用導(dǎo)線連接，故兩者等電勢(shì)，即滿足：，代入數(shù)據(jù)解得．兩導(dǎo)體表面上的場(chǎng)強(qiáng)最強(qiáng)，其最大場(chǎng)強(qiáng)之比為，B球表面處的場(chǎng)強(qiáng)最大，這里先達(dá)到擊穿場(chǎng)強(qiáng)而擊穿，即V/m．（2）由E2max解得Q2=3.3×10-4C0.47×10-4C擊穿時(shí)兩球所帶的總電荷為Q=Q1+Q2=3.77×10-4C2、解：設(shè)導(dǎo)體球帶電q，取無窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn)，則導(dǎo)體球電勢(shì)：．內(nèi)球殼電勢(shì)：．二者等電勢(shì)，即，解得3.解：設(shè)圓柱形電容器單位長(zhǎng)度上帶有電荷為，則電容器兩極板之間的場(chǎng)強(qiáng)分布為．設(shè)電容器內(nèi)外兩極板半徑分別為r0，R，則極板間電壓為．電介質(zhì)中場(chǎng)強(qiáng)最大處在內(nèi)柱面上，當(dāng)這里場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到E0時(shí)電容器擊穿，這時(shí)應(yīng)有，．適當(dāng)選擇r0的值，可使U有極大值，即令，得．顯然有<0，故當(dāng)時(shí)電容器可承受最高的電壓=147kV．4、解：設(shè)電容器的極板帶電量為