物理参考答案(已整理).doc

质点运动学和动力学习题参考答案一、选择题1、D；解析：题目只说明质点作直线运动，没有确定是匀加速还是变加速直线运动，故任意时刻的速度都不确定。2、D。3、B；解析：由题意知质点的运动轨迹为y=ax/b，加速度a=d2r/dt2=ai+bj，是一个常量，故质点作匀加速直线运动。4、C；解析：有题目可知人与风运动速度可用下图表示，由速度合成得到可知人感受到的风高手刀锋来自西北方向。5、B；解析：由题意知M水=0.04M地，R水=0.4R地；则由万有引力f=GMm/R2mg可得G M地m/ R地2=m地g地和G M水m/ R水2=m水g水，由此推得g水=0.25g。6、A；解析：物体收尾时作匀速运动，则其加速度为零，即mg=kv2，即得收尾速度为v=(mg/k)1/2。7、D；8、A；解析：设绳中张力为T，则弹簧秤的读数为2T，因为A、B两物体的加速度大小相等，方向相反，可设加速度大小为a，对A、B两物体应用牛顿运动定律m1g-T=m1a，T-m2g=m2a，可得。二、填空题1、v= -50sin5ti+50cos50tj，a=0，x2+y2=100；解析：有运动方程可知x=10cos5t与y=10sin5t，则其运动轨迹为x2+y2=1，v=dr/dt= -50sin5ti+50cos50tj，圆周运动的a=0。2、变速曲线运动，变速直线运动；解析：a0与an0时在切向与法向上都具有位移，因此为变速曲线运动，而a0与an=0时只表示在切向上有位移，故为变速直线运动。3、V=V0+Ct3/3，x=x0+V0t+Ct4/12；解析：；。4、2.4t，3.15rad；解析：，；，由可得，。5、2i；解析：由牛二律可知a=F/m=(3/2+t)i，v=2i。6、f0；解析：静摩擦力与所加压力无关。7、16mt2/R；解析：v=ds/dt=4t，向心力Fn=16mv2/R。8、V=V0+F0t/m-F0kt2/2m，x=V0t+F0t2/2m-F0kt3/6m；解析： 。三、计算题1、解：由速度和加速度的关系式：，两边积分，并利用初始条件：，得到质点在任意坐标x处的速度： 2、解：根据题意：，由得到：，速度的大小：，速度的方向：当时,，速度的方向：加速度大小：，方向沿Y轴方向。3、解：飞机的速率：，加速度：， 飞机飞过最低点A时的速率：，加速度：4、解：(1) 研究对象为物体A和物体B，受力分析如下图所示：(2) 选取斜面向下为坐标正方向，水平方向向右为坐标正方向，写出两个物体的运动方程物体B：和，；物体A：和，两式消去T，将代入，；所以。5、解：选取向下为坐标正方向，将整个链条视为一个系统，当链条下落距离x时，写出牛顿运动方程为：，当链条下滑全部离开桌面时，它的速率为。6、解：据题意，阻力，写出子弹的运动微分方程：，应用初始条件得到：从变换得到：，应用初始条件，两边积分得到，当子弹停止运动：，所以子弹进入沙土的最大深度：四、证明题证明：当时，物体有向下运动的趋势:当时，物体有向上运动的趋势:，功、能、动量习题参考答案一、选择题1、C；2、A；解析：动量p=mv，动能EK=mv2/2，动量不变，v就不变，则动能就不变。3、A；解析：根据冲量定理得：I=P=mv0-mv=9N/s。4、C；解析：由动能定理可知子弹动能的减少等于子弹克服木块阻力所做的功。5、D；解析：两木块所受弹力大小相同，做功也一样，由于mB=2mA，故其动能比为2。6、C；解析：机械能守恒定律。7、D；解析：物块相对于斜面无滑动则为静摩擦力，其方向不确定。8、D；解析：由机械能守恒可知，mv2/2=，计算可得x=(2mv2/k)1/4二、填空题1、GMm/6R，-GMm/3R。2、290J；解析：变力做功=290J。3、m1/(m1+m2)；解析：设m1和m2分别为夯和桩的质量，碰撞前夯的速度为v0，碰撞后两者共同速度为v，则由动量守恒可得：m1v0=(m1+m2)v，则碰撞前后动能比为m1/(m1+m2)。4、与路径无关，只与始末位置有关；A= -Ep。5、，；解析：-F=mv2/r=k/r2，则得v=，E= -EK=6、v0；解析：水平方向动量守恒。7、mv0，竖直向下；解析：水平方向动量不变，竖直方向动量增大。8、i-5j；解析：已知mB=4mA，无外力作用时为弹性碰撞，则动量与动能均守恒，由动量守恒得mAvA0+mBvB0=mAvA+mBvB，可推得vB=i-5j。三、计算题1、解：由x=ct3可求物体的速度：v=dx/dt=3ct2物体受到的阻力大小为：f=kv4=9kc2t4=9kc2/3x4/3力对物体所作的功为：A=2、解：(1) 以炮弹与炮车为系统，以地面为参考系，水平方向动量守恒。设炮车相对于地面的速率为Vx，则有：MVx+m(ucos+Vx)=0，解得炮车向后退的速度为Vx= -mucos/(M+m)；(2) 以u(t)表示发炮过程中任一时刻炮弹相对于炮身的速度，则该瞬时炮车的速度应为：Vx(t)= -mu(t)cos/(M+m)积分求炮车后退距离：，即为向后退的距离。3、解：设小物体沿A轨下滑至地板时的速度为v，对小物体与A组成的系统，应用机械能守恒定律及沿水平方向动量守恒定律，可有： -MvA+mv=0与mgh0=MvA2/2+mv2/2，由此解得：v=2Mgh0/(M+m)1/2 当小物体以初速v沿B轨上升到最大高度H时，小物体与B有沿水平方向的共同速度u，根据动量守恒与机械能守恒，有：-MvA+mv=(M+m)u与mv2/2=(M+m)u2/2+mgH，由此解得：H=Mv2/2(M+m)g=M2h0/(M+m)24、解：(1)子弹射入A未进入B以前，A、B共同作加速运动F=(mA+mB)a， a=F/(mA+mB)=600 m/s2B受到A的作用力：N=mBa=1.8103 N 方向向右A在时间t内作匀加速运动，t秒末的速度vA=at；当子弹射入B时，B将加速而A则以vA的速度继续向右作匀速直线运动。vA=at=6 m/s(2) 取A、B和子弹组成的系统为研究对象，系统所受合外力为零，故系统的动量守恒，子弹留在B中后有：mv0=mAvA+(m+mB)vB，则得vB=22m/s。5、解：两个自由质点之间的相互作用为万有引力，在不受外力作用下，系统的动量和机械能守恒。动量守恒：机械能守恒：求解两式得到两质点距离为时的速度： 6、解：研究对象：小车A、B及弹簧为一个系统，系统水平方向上系统动量守恒。碰撞后的任一时刻满足：机械能守恒：两弹簧之间的作用力满足：碰撞后小车A减速运动，小车B加速运动，直到两个小车的速度相同时，即两车相对静止，弹簧达到最大压缩量。小车A和B的动量和动能满足 由上述两式和，解得：刚体的定轴转动习题解答一、选择题Nmg1、 B, 2、 C, 3 、B, 4 、C, 5、 B, 因为细杆静止，因此细杆所受各力对过B的水平轴的力矩和为零，所以。 6 、B, 7、 A, 8、 B ，在碰撞过程中，小球和摆对O轴的角动量守恒，所以有，二、填空题1，所以； 。2刚体对转轴转动惯性大小的量度；质量、质量分布、转轴的位置。3。4；。5角动量； 。 6同时到达。 7。8。三、计算题，1、设向下运动，向上运动，对两物体应用牛顿定律列方程有：，对鼓轮应用转动定律有： ，（因为鼓轮的质量忽略不计）设鼓轮的角加速度为，则有： ， 。 联立求解以上各式得： ；若向上运动，向下运动，则 。2、电风扇开启过程：，对应 ，设角加速度为，则可知：，设电磁力矩为，阻力矩为，应用转动定律： ；电风扇关闭过程：，对应 ，设角加速度为，则可知： ，应用转动定律： ；联立求解以上各式得：3、（1）解法一：由题意知，和组成的系统碰撞前后对O点的动量矩守恒，即，其中 是细棒的转动惯量。碰撞后受摩擦力矩的作用，设摩擦力矩为，对O轴可知： ，对应用动量矩定理，设作用时间为t，则有： ，联立求解以上各式得：（2）解法二：摩擦力矩为恒力矩，可知刚体作匀角加速度转动，有： ，再由转动定律有： ，联立求解以上各式得： 。4、（1）对飞轮应用转动定律： ，于是得到： 。（2）（3）如图所示，对物体和飞轮分别应用牛顿定律和转动定律有： ， ， ，因为 联立求解以上各式得： 5、（1）F对O点的力矩为：，作用时间为，对O点应用动量矩定理，棒获得的动量矩（角动量）为：（2）在F作用后，细棒和地球组成的系统机械能守恒，如图取O点为重力势能零点，有 ，其中是细棒的转动惯量。因为细棒的动量矩又为： ，所以 ，细棒的端点能上升的最大高度为： ，如果 ，则 6、（1）由题意可知，两轮的线速度大小相等（无相对滑动），即： ，由此可得： ， ，则 ，两飞轮的动能相等： ，可得 ： ；（2） 两飞轮的动量矩（角动量）相等： ，可得 ：机械振动一、选择题题号789 答案BBCBCCCCC1.提示：之前弹簧质量忽略，之后考虑弹簧质量，则变大。2提示：.3. 提示：,4提示：由旋转矢量法可得,当矢量旋转到与平衡位置为时,时间最短,5提示：由,可得结论6. 提示：,7. 提示：质点作简谐振动时，函数关系式；，动能,8. 提示：由可得结论9. 提示：在这两位置满足简谐振动需要的条件二、填空题 ，提示：F0=mg，提示：由,得：（1）（2）（3） ，（SI）提示：由旋转矢量图直接可得结论4 0.25s，2.51m/s，63.1m/s2提示：和标准的振动方程对比可得：由得由得55.5Hz，1提示：拍频为6提示：由旋转矢量图可得当两矢量分别与起始数轴成和-时符合题意，因此它们相位差为7提示：由可得结论8提示：三、计算题1解：(1)(2)(3)， SI2、根据题意，可得，3、 （SI）4根据题意，可得， ，将代入，可得5、. 6、解：由题意可做出旋转矢量图如下由图知 =(0.173)+(0.2)-20.173.=0.01A=0.1 m设角AAO为，则A=A+A-2AAcos即cos= =0即=/2，这说明A与A间夹角为/2，即二振动的位相差为/2机械波一、选择题 题号8答案A BBCBBCC1提示：，2提示：波速取决于媒质的性质，振动速度是媒质中质元的运动速度3提示：由图可知O点处质元的运动方向向下，4提示：由图可知：则由图可知O点处质元的运动方向向上，则当可得5提示：在最大位移处，胁变最小，它的速度为0，因此动能为0，对于简谐波动能等于势能。6提示：对于A点的上下运动可当作机械振动，在其偏离平衡位置最大位移处其动能为0，因此A点在向平衡位置方向运动，则可知波沿X轴负方向传播7提示：8提示：由波腹条件二、填空题，提示：将已知波的方程与波的标准方程或对比可得波长和波速，位相差为：；。提示：当振动状态相同的位置为中的解，速度方向相反的位置为的解。提示：42.5m/s， m/s提示：将已知波的方程与波的标准方程可得其波速，振动速度为5. （）提示：由题可知：，以及该点振动速度方向向下，则，将算得的值代入。6. ，7. 提示：平均能流：，由波的表达式和标准波动方程对比得：8、不能提示：波速只取决于媒质的性质三、计算题1、将上述值代入得： （）2、（1）由题可知：因此；（2） 3、解：设和的初相分别为和，则。 再设两波源发出波的相遇点距离为，则（1）和之间各点，距离为，两波在相遇点激起的两振动的相位差为，当时，干涉相消，静止不动。综上在右边距离为1，3，5，7，9以及大于等于11米的各点均静止不动。 （2）左边各点，距离为，两波在相遇点激起的两振动的相位差为，所以左边各点均干涉加强。 右边各点，距离为，两波在相遇点激起的两振动的相位差为，所以右边各点均干涉相消，静止不动。 4. (1)波源发出的正行波即是入射波，从波源到x轴上坐标为x处质点的波程为x，所以入射波在x处振动的相位比波源落后，故入射波方程为(2)入射点振动方程可直接由入射波方程得到(3)反射点为刚性壁，理解为波密介质，因而反射点有相位突变，反射点振动与入射点振动有相位差，所以反射点振动为(4)从反射点到x 处的波程为，因而反射波在x处引起的振动比反射点的相位又要落后，所以反射波方程为5、解：(1) (2) 6解： （1）与比较，可得， （2）由于，所以相邻两波节间的距离为光的干涉习题参考答案一、选择题题号12345678答案ACCDBCCA详解：1、略；2略；3、因为；4、因为： ；5、略；6、因为：；7、略；8、略二、填空题1、上， （n-1）e;2、4IO；3、；因为光程差为：4、3：5；因为：5、反射光中：， ，因为： 透射光中：， ， 因为：6、 或 ；7、0.9;因为：8、。因为：三、计算题1、解：（1），（2）2、解：由两缝到屏上x出的光程程差为：所以第k级明紋位置应满足：，所以：3、解：（1） 所以：所以：（2），即光程差是半波长的奇数倍，所以出现暗纹。4、解：第k级暗纹应满足的条件：所以第五级暗纹对应薄膜的厚度为：相邻明纹的薄膜的厚度差为：5、解：, ； ， 6、解：(1), , 。光的衍射和偏振习题参考答案一、选择题1、A ；2、D；，所以：3、A；4、D；5、B；6、D；d=na则n的整数倍级次均缺级7、A；8、C二、填空题1、相干叠加；2