大学物理习题与答案解析.pptx
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1、答:B2、一质点沿x轴正方向运动,其vt图线如下图所示:当 时,质点在 处,在第7秒末质点的位置坐标为 (A)4.5米.(B)5.5米.(C)8.5米.(D)10.5米.0到7秒的位移为:坐标为:第1页/共238页答:C3、一质点沿x轴运动的规律是 ,其中x以m计,t以s计,则前3s内它的位移和路程分别是(A)位移和路程都是3m.(B)位移和路程都是-3m.(C)位移是-3m,路程是5m.(D)位移是3m,路程是5m.解:位移:路程:第2页/共238页答:D答:A5、对于一个运动的质点,下面哪些情况是不可能的(A)具有恒定速度,但有变化的速率.(B)加速度为零,而速度不为零.(C)加速度不为零
2、,而速度为零.(D)加速度不为零,而速率不变.4、在高台上以 仰角、水平方向、俯角射出三棵同样初速度 的子弹,略去空气阻力,则它们的落地速度是(A)大小不同,方向相同.(B)大小方向均相同.(C)大小方向均不相同.(D)大小相同,方向不同.第3页/共238页答:C6、一质点沿x轴作直线运动,在 时,质点位于 处,该质点的速度随时间的变化规律是 ,当质点瞬时静止时,其所在的位置和加速度分别为 (A)x=16m,a=-12 .(B)x=16m,a=12 .(C)x=18m,a=-12 .(D)x=18m,a=12 .解:速度为0时的时刻由质点在2s时的位置:质点在2s时的加速度:得:第4页/共23
3、8页7、两摩擦轮开始啮合时,主动轮的转速为30转/分,啮合后的共同转速为10转/分,经历的时间为20秒,则此期间主动轮和被动轮所转圈数分别为(A).(B).(C).(D).解:第5页/共238页答:C8、某人骑自行车以速率v向正西方行驶,遇到由北向南刮的风(设风速大小也为v),则他感到风是从(A)东北方向吹来 (B)东南方向吹来(C)西北方向吹来 (D)西南方向吹来。V人-地V风-地V风-人第6页/共238页二、填空题:1、一质点沿oy轴作直线运动,它在t时刻的坐标为 ,式中y以米计,t以秒计,则它在最初1.5s内质点所通过的路程是 米.解:令v=0得t=1s,即t=1s时质点开始改变运动方向
4、。0-1秒内1-1.5秒内2m第7页/共238页2、一质点在XY平面内运动,其运动方程为 (式中x、y以米计,t以秒计),当t=2s时,该质点位置矢量的表达式为 ,速度矢量的表达为 ,加速度矢量的表达式为 .解:第8页/共238页 3、质点作直线运动,加速度 ,已知 时质点初始状态为 、该质点运动学方程为 .解:第9页/共238页4、一质点在XOY平面内运动,其运动方程为 式中a、b、c为常数,当质点运动方向与x轴成 角时,它的速率为 。解:当运动方向与x成450角时,则 即 第10页/共238页5、一飞机在跑道上跑过500米后,即升空,如果它在跑前是静止的,以恒定加速度运动,升空前跑了30秒
5、,则当它升空时的速度为 .解:第11页/共238页6、质点作沿半径为R的圆周运动,所通过的弧长s随时间t变化的规律是 ,式中b、c为大于0的常数,且 。则质点的切向加速度与法向加速度大小相等时所经历的时间为 。解:解得:第12页/共238页1.质点运动学方程为 (米),(1)求质点轨迹;(2)求自 秒至 秒时间内质点的位移;(3)求 秒时的速度和加速度.三、计算题:消参得:解:(1)由得:第13页/共238页(2)质点位移(3)速度和加速度第14页/共238页2、跳水运动员沿铅直方向入水,接触水平面的速率为 ,入水后地球对他的吸引力和水的浮托作用相互抵消,仅受水的阻碍而减速,自水面向下取oy轴
6、,其减速度为 ,为速度,为常量。(1)求v作为t的函数的表示式;(2)求v作为y函数的表示式.解:(1)设运动员为质点,根据已知条件有 设入水时为计时起点,水面为坐标原点,时,y=0,,运动过程中t时刻速度为 ,将上式两侧分别以 和t为积分变量,以 和 为被积函数作积分得:第15页/共238页(2)因为 则 分离变量得 :两边积分得 :第16页/共238页3、一质点沿半径为1 m 的圆周运动,运动方程为 ,式中 以弧度计,t以秒计,求:(1)t2 s时,质点的切向和法向加速度;(2)当加速度的方向和半径成45角时,其角位移是多少?(1)时,解:(2)当加速度方向与半径成 角时,有 第17页/共
7、238页即 亦即 则解得 于是角位移为第18页/共238页4、一质点作平面运动,加速度为 ,。当 时,。试求该质 点的运动轨迹。解:解:由加速度的定义,有:即:即:分离变量得:积分得:第19页/共238页故:由速度的定义,有:即:即:同理可得:两式消去时间t,即得质点的轨迹方程:质点运动的轨迹为椭圆。由初始条件得:第20页/共238页5、质点沿 轴运动,其加速度与位置的关系为 ,单位用国际单位制。在 处,速度为 ,试求质点在任何坐标处的速度值。解:由初始条件,得:故:第21页/共238页大学物理作业二参考解答大学物理作业二参考解答一、选择题:一、选择题:答:D1、如果一个箱子与货车底板间的静摩
8、擦系数为,当这辆货车爬一与水平方向成角的坡道时,不致使箱子在底板上滑动的最大加速度为:(A)(B)(C)(D)第22页/共238页答:B2、质量为0.25kg的质点,受 的力作用,当 时,该质点以 的速度通过坐标原点,该质点任意时刻的速度是:(A)(B)(C)(D)第23页/共238页3、对于一个物体系来说,在下列条件中,那种情况下系统的总动量守恒?(A)合外力为零。(B)合外力矩为零。(C)合外力不作功。(D)外力和保守内力都不作功。4、物体B的质量是物体A的质量的4倍,它们在光滑水平面上运动,开始时物体A的速度为 ,物体B的速度为 ;在无外力作用的情况下两者发生完全非弹性碰撞,碰后物体B的
9、速度为:(A)(B)(C)(D)。答:A答:A第24页/共238页5、对功的概念有以下几种说法:(1)保守力作正功时,系统内相应的势能增加。(2)质点运动经一闭合路径,保守力对质点作的功为零。(3)作用力和反作用力大小相等、方向相反,所以两者所作功的代数和必为零。在上述说法中:(A)(1)、(2)是正确的。(B)(2)、(3)是正解的。(C)只有(2)是正确的。(D)只有(3)是正确的。答:C答:B6、质量 的物体,从坐标原点处由静止出发在水平面内沿X轴正向运动,所受的合力为 。物体在 处的速度大小为 (A)3m/s (B)6m/s (C)9m/s (D)12m/s。第25页/共238页答:B
10、7、对于一个物体系来说,在下列条件中,那种情况下系统的机械能守恒?(A)合外力为零。(B)外力和非保守内力都不作功。(C)合外力不作功。(D)外力和保守内力都不作功。8、物体的质量为3kg,时位于 ,若一恒力矩 作用在物体上,时,物体对Z轴的角动量大小是:(A)15kg.m2/s (B)45kg.m2/s (C)60kg.m2/s (D)75kg.m2/s。答:D第26页/共238页9、哈雷慧星绕太阳的轨道是以太阳为一个焦点的椭圆,它离太阳最近的距离是r1=8.751010m,此时它的速率是 V1=5.46104ms-1。它 离 太 阳 最 远 的 速 率 是V2=9.08102ms-1,这时
11、它离太阳的距离是r2=。(A)5.26 1010m (B)5.26 1011m (C)5.26 1012m (D)5.26 1013m。答:C第27页/共238页1、质量为0.25kg的质点,在水平面内沿X轴正向运动,受 的力作用,时该质点以 的速度通过坐标原点,质点任意时刻的速度v=_,质点任意时刻的位置坐标x=_。二、填空题:第28页/共238页2、初速度为 ,质量为m=0.05kg的质点,受到冲量 的作用,则质点的末速度为 。3、一颗速率为 的子弹,打穿一木板后速率降为 。如果让它继续穿过与第一块完全相同的第二块木板,穿过后,子弹的速率为 。第29页/共238页5、质量为 的质点,在外力
12、 的作用下沿 轴运动,已知 时,质点位于原点,且初速 度为零。质点在 处的速率为 。4、某质点在力 (SI)的作用下,沿直线从点(0,0)移动到点(3m,3m)的过程中,力 所做功为_。第30页/共238页7、质量为m的质点位于 处,速度为 。则它对坐标原点的角动量为 。6、质量为4.25Kg的质点,在合力 的作用下,由静止从原点运动到 时,合力所做的功为 ;此时质点的运动速度大小为 。34J 第31页/共238页8、物体的质量为3kg,时 ,若力 作用在物体上 ,则 内物体所受的冲量为 。末时,物体的速度为 。第32页/共238页三、计算题:解:解:即:根据牛顿第二定律,汽艇的运动方程为:根
13、据牛顿第二定律,汽艇的运动方程为:分离变量:选择汽艇开始在阻力作用下作减速运动时的位置为坐标原点,汽艇滑行的方向为x轴的正方向。于是,初始条件可写为:当 时,。1、质量为 ,速度为 的汽艇,在关闭发动机情况下沿直线滑行,若汽艇所受阻力与速率的平方成正比例,即 ,为正常数。试求汽艇速度和路程随时间的变化规律。第33页/共238页积分:再由:即:积分:第34页/共238页解:由牛顿第二定律,得:即:2、质量为2kg的质点,在力 作用下,作平面运动。在t=0,这个质点在 处,其速度为 。求:质点在任意时刻的速度。质点的运动方程。轨道方程。第35页/共238页:由:消去t,得:质点做匀速圆周运动第36
14、页/共238页解解:(1)以桌边为坐标原点,向下为y轴正方向。设下垂的长度为 y,此时摩擦力的大小为 做功:3、一链条总长为l,质量为m,放在桌面上,并使其下垂,下垂一端的长度为a,设链条与桌面之间的滑动摩擦系数为 ,令链条由静止开始运动,则:(1)链条离开桌面的过程中,摩擦力对链条作了多少功?(2)链条离开桌面时的速率是多少?第37页/共238页(2)对整个链条来说,质点系受到两个外力作用:摩擦力 和下垂部分的重力根据动能定理:第38页/共238页4、一质量为m的小球,由顶端沿质量为M的圆弧形木槽自静止下滑,设圆弧形槽的半径为R(如图所示)。忽略所有摩擦,求:(1)小球刚离开圆弧形槽时,圆弧
15、形槽的速度。(2)此过程中,圆弧形槽对小球所做的功。MRmAB解:(1)设小球和圆弧形槽的速度分别为 v 和V,水平方向动量守恒,有:以地球,小球和圆弧形槽为系统,机械能守恒,有:第39页/共238页(2)设圆弧形槽对小球所做的功为W,由动能定理:第40页/共238页5、如图所示,一轻质弹簧劲度系数为k,两端各固定一质量均为M的物块A和B,放在水平光滑桌面上静止。今有一质量为m的子弹沿弹簧的轴线方向以速度v0射入一物块而不复出,求此后弹簧的最大压缩长度。解:解:第一阶段:子弹射入到相对静止于物块A。由于时间极短,可认为物块A还没有移动,应用动量守恒定律,求得物块A的速度vA ABv0m第41页
16、/共238页第二阶段:物块A移动,直到物块A和B在某舜时有相同的速度,弹簧压缩最大。应用动量守恒定律,求得两物块的共同速度v 应用机械能守恒定律,求得弹簧最大压缩长度 第42页/共238页大学物理作业三参考解答一、选择题:1、关于刚体对轴的转动惯量,下列说法中正确的是(A)只取决于刚体的质量,与质量的空间分布和轴的位置无关。(B)取决于刚体的质量和质量的空间分布,与轴的位置无关。(C)取决于刚体的质量、质量的空间分布和轴的位置。(D)只取决于转轴的位置,与刚体的质量和质量的空间分布无关答:C第43页/共238页2、刚体角动量守恒的充分而必要的条件是 (A)刚体不受外力矩的作用。(B)刚体所受的
17、合外力和合外力矩均为零。(C)刚体所受合外力矩为零。(D)刚体的转动惯量和角速度均保持不变。答:C3、几个力同时作用在一个具有固定转动的刚体上,如果这几个力的矢量和为零,则此刚体 (A)必然不会转动。(B)转速必然不变。(C)转速必然改变。(D)转速可能改变,也可能不变。答:D第44页/共238页答:D4、一匀质圆盘状飞轮质量为20kg,半径为30cm,当它以每分钟60转的速率旋转时,其动能为 (A)J;(B)J;(C)J;(D)J。答:B5、力 ,其作用点的矢径为 该力对坐标原点的力矩大小为 (A);(B);(C);(D)。第45页/共238页答:A6、一根质量为 m、长度为L的匀质细直棒,
18、平放在水平桌面上。若它与桌面间的滑动摩擦系数为 ,在t=0时,使该棒绕过其一端的竖直轴在水平桌面上旋转,其初始角速度为 ,则棒停止转动所需时间为 (A);(B);(C);(D).由转动定律由运动规律第46页/共238页答:C7、一个转动惯量为I的圆盘绕一固定轴转动,初角速度为 。设它所受阻力矩与转动角速度成正比M=(k为正常数),它的角速度从 变为 /2所需时间是 (A)I/2;(B)I/k;(C)(I/k)ln2;(D)I/2k。由转动定律第47页/共238页答:A8、一根长为、质量为M的匀质棒自由悬挂于通过其上端的光滑水平轴上。现有一质量为m的子弹以水平速度v0射向棒的中心,并以v0/2的
19、水平速度穿出棒,此后棒的最大偏转角恰为 ,则v0的大小为 (A);(B);(C);(D)由角动量守恒由机械能守恒第48页/共238页答:B9、一个转动惯量为I的圆盘绕一固定轴转动,初角速度为 。设它所受阻力矩与转动角速度成正比M=(k为正常数),它的角速度从 变为 /2过程中阻力矩所作的功为 (A);(B);(C);(D)。由动能定理第49页/共238页1、一个作定轴转动的物体,对转轴的转动惯量为I,以角速度0=10 rads1匀速转动。现对物体加一制动力矩M=-0.5Nm,经过时间t=5s,物体停止转动。物体的转达惯量I=。2、如图所示,P、Q、R和S是附于刚性轻质细杆上的质量分别为4m、3
20、m、2m和m的四个质点,PQ=QR=RS=d,则 系 统 对 OO轴 的 转 动 惯 量 为 。OPQRSO二、填空题:50md2第50页/共238页3、匀质大圆盘质量为M、半径为R,对于过圆心O点且垂直于盘面转轴的转动惯量为 。如果在大圆盘的右半圆上挖去一个小圆盘,半径为R/2。如图所示,剩余部分对于过O点且垂直于盘面转轴的转动惯量为 。ORr第51页/共238页4、长为l、质量为m的匀质细杆,以角速度绕过杆端点垂直于杆的水平轴转动,杆的动量大小为 ,杆绕转动轴的动能为 ,角动量为 。5、一人站在转动的转台上,在他伸出的两手中各握有一个重物,若此人向着胸部缩回他的双手及重物,忽略所有摩擦,则
21、系统的转动惯量减小,系统的转动角速度增大,系统的角动量不变,系统的转动动能增大。(填增大、减小或不变)第52页/共238页6、一飞轮作匀减速转动,在5s内角速度由40rads1减到10rads1,则飞轮在这5s内总共转过了圈,飞轮再经 的时间才能停止转动。第53页/共238页7、花样滑冰运动员绕过自身的竖直轴运动,开始时两臂伸开,转动惯量为I0,角速度为0。然后她将两臂收回,使转动惯量减少为I0/3,这时她转动的角速度变为 。第54页/共238页三、计算题:1、如图所示,水平光滑桌面上的物体A由轻绳经过定滑轮C与物体B相连,两物体A、B的质量分别为 、,定滑轮视为均质圆盘,其质量为 ,半径为R
22、,AC水平并与轴垂直,绳与滑轮无相对滑动,不计轴处摩擦。求B下落的加速度及绳中的张力。第55页/共238页解:第56页/共238页2 转动着的飞轮的转动惯量为I,在t=0时角速度为0此后飞轮经历制动过程,阻力矩M的大小与角速度 的平方成正比,比例系数为k(k为大于零的常数),当=0/3时,飞轮的角加速度是多少?从开始制动到现在经历的时间是多少?将=0/3 代入,求得这时飞轮的角加速度:解:(1)由题知 ,故由转动定律有:即第57页/共238页(2)为求经历的时间t,将转动定律写成微分方程的形式。即:分离变量故当=0/3时,制动经历的时间为:t=2I/k0 并考虑到t=0时,=0,再两边积分第5
23、8页/共238页3、一质量为m、半径为R的自行车轮,假定质量均匀分布在车缘上,可绕轴自由转动,另一质量为m0的子弹以速度v0射入轮缘(1)开始时轮是静止的,在子弹打入后的角速度为何值?(2)用m、m0、表示系统(包括轮和子弹)最后动能与初始动能之比。解:(1)射入的过程对O轴的角动量守恒 Rsinm0v0=(m+m0)R2(2)第59页/共238页4、如图所示,一根质量为 ,长为 的均质细棒,可绕通过其一端的轴O在竖直平面内无摩擦地转动。它原来静止在平衡位置上。现有质量为 的弹性小球飞来,正好与棒的下端与棒垂直地碰撞(为弹性碰撞)。撞后,棒从平衡位置摆起的最大角度为 。求小球碰前的初速度。mO
24、解:(1)碰撞过程中,角动量守恒,机械能守恒第60页/共238页(2)在摆起过程中,机械能守恒第61页/共238页5、在半径为R1、质量为M的静止水平圆盘上,站一静止的质量为m的人。圆盘可无摩擦地绕过盘中心的竖直轴转动。当这人沿着与圆盘同心,半径为R2(R2 EbEc;(B)EaEbUbUc;(D)UaUbUc。abc图2答:C第158页/共238页答:B4、匀强电场的电场强度,则电场中a(3,2)点和点b(1,0)间的电势差(A)10V(B)-10V(C)20V(D)-20V 5、真空中两块相互平行的无限大均匀带电平面A,B。A平面的电荷面密度为2,B平面的电荷面密度为,两面间的距离为d。当
25、点电荷q从A面移到B面时,电场力作的功为:(A)(B)(C)(D)答:C第159页/共238页6、电荷分布在有限空间内,则任意两点P1、P2之间的电势差取决于(A)从P1移到P2的试探电荷电量的大小(B)P1和P2处电场强度的大小(C)试探电荷由P1移到P2的路径;(D)由P1移到P2电场力对单位正电荷所作的功。答:D7、下面说法正确的是(A)等势面上各点的场强大小都相等;(B)在电势高处电势能也一定大;(C)场强大处电势一定高;(D)场强的方向总是从高电势指向低电势。答:D第160页/共238页8、如图3所示,任一闭合曲面S内有一点电荷q,O为S面上任一点,若将q由闭合曲面内的P点移到T点,
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