物理《学习指导》答案.ppt

一、选择题 1. B 2. CD 3. A 4. D 5. B 6. D 7. C 8. C 9. C 10. D 二、填空题 3. xt38t628 ；x0628 m；v08 m/s 8. v=ul/h 10. t1 s；s1.5 m；0.5 rad 第一章 质点运动学 一、选择题 1D 2E 3D 4D 5C 6D 7C 8A 9A 二、填空题 1. 3. 8. 第二章 牛顿定律 ； | | - 一、选择题 1AE 2C 3C 4B 5B 6B 7A 8A 9C 10.D 二、填空题 1 2. 向右 3. 4. 5. 12J 6. mgl/50; 7. 8. 第三章 动量守恒定律和能量守恒定律 F0R ； 3-4 已知 3-4 解：设A、B两船原有的速度分别以 、 表示，传 递重物后船的速度分别以 、 表示，被搬运重物的质 量以 表示。分别对上述系统I、II应用动量守恒定律， 则有: 由题意知 , 代入数据后，可解得： 3-7 A、B两船在平静的湖面上平行逆向航行，当两船擦肩相遇 时，两船各自向对方平稳地传递50kg的重物，结果是A船停了下 来，而B船以3.4 的速度继续向前驶去。A、B两船原有质量 分别为 和 ，求在传递重物前两船的速度。 （忽略水对船的阻力。） 也可以选择不同的系统，例如把A、B两船(包括传递的 物体在内)视为系统，同样能满足动量守恒，也可列出相 对应的方程求解。 3-14 3-28 则有： 3-32 一、选择题 1C 2. B 3. C 4. D 5. A 6. A 7. D 8. C 9. C 10. A 二、填空题 1. 3. 刚体绕定轴转动惯性大小的量度；Ir2dm；刚体的几何形状； 体密度；转轴位置 8. 0.4 rads1 第四章 刚体的转动 ； 2. 78.5 rads；3.14 m/s2 ; 6.16103 m/s2 6. LI；M0 5. 3g/24. 3 mL2/4；mgL/2；2g/3L 9. 25.8 rads 7. L4.0104 kgm2/s；Ek8.0106 J 10. 6 rad/s；3 课后练习题选择题解答： 分析：由于空气的阻力矩与角速度成正 比，由转动定律可知转动是变角加速度 转动，须从角加速度和角速度的定义出 发，通过积分的方法求解。 4-3 如图示，一通风机的转动部分以初角速度 0绕其轴转动， 空气的阻力矩与角速度成正比，比例系数C为一常量。若转动部 分对其轴的转动惯量为J，问（1）经过多小时间后其转动角速 度减少为初角速度的一半？（2）在此时间内共转过多少转？ 解 （1）通风机叶片所受的阻力矩 为M=C,由转动定律得 对上式分离变量，根据初始条件积分有 由于C和J均为常量，得 当角速度由00/2时，转动所需的时间为 在时间t内所转过的圈数为 （2）根据角速度定义和初始条件积分得（其中 ） 分析：对平动的物体和转动的组合轮分别 列出动力学方程，结合角加速度和线加速 度之间的关系即可解得。 解 取分别对两物体及组合轮作受力分析如下图 4-11 质量为m1和m2的两物体A、B分别悬挂在如图所示的组合 轮两端。设两轮的半径分别为R和r，两轮的转动惯量分别为J1 和J2，轮与轴承间、绳索与轮间的摩擦力均略去不计，绳的质 量也略去不计。试求两物体的加速度和强绳的张力。 m2 m1 B A B A FT2 FT1 FN P P1 P2 FT2FT1 a1 a2 根据质点的牛顿定律和刚体的转动定律，有 B A FT2 FT1 FN P P1 P2 FT2FT1 a1 a2 由角加速度和线加速度之间的关系，有 解上述方程组，可得 4-17 在光滑的水平面上有一木杆,其质量m1=1.0kg,长 l=40cm,可绕通过其中点并与之垂直的轴转动.一质量为 m2=10g的子弹,以v=2.0102ms-1的速度射入杆端,其方 向与杆及轴正交.若子弹陷入杆中,试求所得到的角速度. 子弹与杆相互作用的瞬间,可将子弹视为绕轴 的转动,这样,子弹射入杆前的角速度可表示为 ,子弹陷入杆后,它们将一起以角速度转动, 若将子弹和杆视为系统,因系统不受外力矩作 用,故系统的角动量守恒.由角动量守恒定律可 解得杆的角速度. 根据角动量守恒定理: 式中 为子弹绕轴的转 动惯量, 为子弹在陷入杆前的 角动量, 为子弹在此刻绕轴 的角速度, 为杆绕轴的 转动惯量.可得杆的角速度为: 4-23 一质量为1.12kg,长为1.0m的均匀细棒,支点在棒 的上端点,开始时棒自由悬挂,以100N的力打击它的下 端点,打击它的下端点,打击时间为0.02s.(1)若打击前棒 是静止的,求打击时其角动量的变化;(2)棒的最大偏转 角. (1)由刚体的角动量定理得 . (1) (2)取棒和地球为一系统,并选 O处为重力势能零点.在转动 过程中,系统的机械能守恒,即 : . (2) 由(1)、(2)可得棒的偏转角度为 4-27如图4-27所示,一质量为m的小球由一绳索系着,以 角速度0在无摩擦的水平面上,作半径为r0的圆周运动 .如果在绳的另一端作用一竖直向下的拉力,使小球作 半径为r0/2的圆周运动.试求(1)小球新的角速度;(2)拉 力作的功 沿轴向的拉力对小球不产生力矩,因此,小球 在水平面上转动的过程中不受外力矩作用, 其角速度应保持不变.但是,外力改变了小球 圆周运动的半径,也改变了小球的转动惯量, 从而改变了小球的角速度.至于拉力所作的 功,可根据动能定理由小球动能的变化得到. (1)根据分析,小球在转动的过 程中,角动量保持守恒,故有: (2)随着小球转动角速度的增加,其转动动能也增加,这正 是拉力作功的结果,由转动的动能定理可得拉力的功为: 式中 和 分别 是小球在半 径为 r0和r0/2时对轴的转动惯量, 即 和 则: 4-28质量为0.50kg,长为0.40m的均匀细棒,可绕垂直于棒 的一端的水平轴转动,如将此棒放在水平位置,然后任其 落下,求:(1)当棒转过600时的角加速度和角速度;(2)下落 到竖直位置时的动能;(3)下落到竖直位置时的角速度。 转动定律 是一瞬时关系式,为求棒在 不同位置的角加速度,只需确定棒所在位置的力 矩就可求得.由于重力矩 是变 力矩,角加速度也是变化的,因此,在求角速度时, 就必须根据角加速度用积分的方法来计算(也 可根据转动中的动能定理,通过计算变力矩的功 来求).至于棒下落到竖直位置时的动能和角速 度,可采用系统的机械能守恒定律来解. (1)棒绕端点的转动惯量 ,由转动定律 可得棒在 位置时的角速度为: 当 时,棒转动的角速度为: 由于 , 根据初始条件对式(1)积分,有 . . A o 则角速度