物理学简明教程答案第二章

粒子组的2 -1包含以下几个陈述：(1)粒子群总动量的变化与内力无关。(2)粒子群总动能的变化与内力无关。(3)粒子群机械能的变化与保守内力无关。以下对上述主张的判断是正确的()(a)仅(1)正确(B) (1)，(2)正确(C) (1)、(3)是(D) (2)、(3)是正确的分析和解决方案总是在粒子组中成对出现，即力和反作用力。由于一对内力的冲量为零，所以内力不会改变一组粒子的总动量。但是，由于相互作用的两个粒子的位移大小、位移和力的角度大体不同，因此一对内力的和必须不等于零，必须进行某些分析，如一对弹性内力的作用和一般为零。对于一对摩擦力内力和一般非零的保守内力，作用不能改变粒子组的机械能，即使保守内力可以改变粒子组的动能，通过将粒子组动能和势能相互转换。概括来说，(1)(3)说法是正确的。因此(c)。2 -2具有两个倾斜角度不同、高度相同、质量相同的倾斜面，两个倾斜面分别位于平滑的水平面上，两个倾斜面开始从静止处滑下来()(a)块到达倾斜底部时，动量相等(b)块到达倾斜底部时，动能相等(c)由区块和坡度(和地球)组成的系统，机器能源没有保存(d)在由块和斜坡组成的系统的水平方向上保留动量对于分析和解决方案问题说明系统，问题是因为知道外力和非保守内力操作，所以系统机械能守恒。物体在滑动过程中，一方面通过重力操作将势能转换为动能，另一方面通过物体和斜面之间的弹性内力操作将能量的一部分转换为取决于内力之一的斜面的动能。由于倾角不同，因此物体沿不同的倾斜角滑向地面时动能的大小不相等。动量自然不相等(动量方向也不同)。因此，(A)(B)(C)三者都不准确。但是(d)确切的原因是系统动量不会被保留(减少前系统动量为0，减少后物体和倾斜动量的向量不能为0)。因此，此时自下而上的地面支撑力与物体和倾斜的重力不对应，但在水平方向上没有外力，所以系统在水平方向上保留动量。如图2 -3所示，质量为m1和m2的对象a和b位于柔软的桌子上，a和b之间有一个轻弹簧。另一个质量为m1和m2的对象c和d分别位于对象a和b上方，对象a和c、b和d之间的摩擦系数均不为零。首先用外力水平推a和b以压缩弹簧，然后在移除外力的情况下，由a、b、c、d、弹簧组成的系统如下所示()(a)动量守恒，机械能守恒(b)动量守恒，机械能守恒(c)动量不守恒，机械能不守恒，(d)动量守恒，机械能不一定守恒分析和解决是在问题说明系统中工作的外力为零，因此系统动量被保留，但机械能不一定被保留。这取决于a，b弹跳过程中c和a，或d和b之间是否存在相对滑动，由于摩擦力，一定会将某些机械能转换为热并选定(d)。从2 -4图片可以看出，子弹射穿了水平光滑地面上静止的木块。以地面为参考，有如下正确的说法()(a)子弹的减少动能转化为木块的动能(b)子弹-木块系统的机械能守恒(c)子弹动能的减少等于子弹克服木块阻力(d)子弹克服木块的电阻，就像在这个过程中产生的热量一样子弹分析和解决方法-木块系统在子弹发射过程中系统的合力为零，因此系统动量被保留，但机械能量没有被保留。由于子弹作用于木块的一对内力所做的工作的数量和0不相等(因为子弹比木块的位移移动得大)，子弹动能的减少与子弹克服阻力减少的动能相同，一部分通过反作用力施加力转移到木块的动能，另一部分转化为热能(大小等于这一对内力作用的代数制)。概括地说，只有(c)的表达完全正确。质量为m的2 -5的物体被水平面上的点o以超光速抛出到v0，v0和水平面为高的。无论空气阻力如何，(1)从发射点o到最高点的物体，重力的冲量；(2)物体从发射点下落到同一水平面的过程中重力的冲量。分析重力是一定的力，所以求一段时间的刺激只需要时间间隔。根据发射体移动规律，物体到达最高点的时间是从出发返回同一水平线所需时间达到最高时间的两倍。通过这种方式，可以按照刺激的定义得到结果。另一种解法是由过程开始和结束的动量定理得出的。1物体到达起点的最高点需要多长时间物体落地的时间因此，在此过程中，重力的冲量分别为解2根据动量定理，物体在由发射点o移动到点a，b的过程中受到重力的刺激2 -6在高空作业时系安全带很重要。如果一个质量为51.0公斤的人在操作时不小心从高空垂直下落，由于安全带保护，最终会把他吊起来。据悉，此时人距原地2.0米，安全带弹性缓冲时间为0.50s。求一个人对安全带的平均推力。分析可以通过人的力量分两个阶段进行。也就是说，在开始下落的过程中，仅受重力作用，人体被认为是自由落体运动。在安全带保护的缓冲过程中，人体同时受到重力和安全带的作用。合力是可变的，作用时间很短。为了安全带的推力，可以在缓冲时间内从人体运动状态(动量)的变化进行分析。也就是说，可以利用动量定理进行讨论。事实上，动量定理也可以应用于整个过程。但是重力和安全带推力作用的时间不同。在过程的初始状态和最后状态下，人体的速度都为零。这样，使用动量定理也能得到同样的结果。解决方案1是人类研究对象，在分析中基于两个阶段进行讨论。在下落运动中，人下降到2米时的速度(1)在缓冲过程中，人根据动量定理受到重力和安全带推力的作用(2)安全带对人(1)、(2)的平均冲量大小为解决方案2在整个过程中讨论。根据动量定理如图2 -7所示，水平地面上有s=0.20 m2横断面的垂直弯头，管道通过v=3.0 ms-1流速的水，找到弯头受力的大小和方向。对于曲线部分AB段内的水，特定流速导致在时间 t内从一端流入另一端的水量相等。因此，对于此分割数，在时间的 t内，动量的增加是水流入和流动的动量的增加 p= m (VB-va)。此动量的变化是 t时间内管道壁作用的冲量I的结果。根据动量定理，该段可以得到管壁的冲量f。牛顿第三定律是水对管壁的力f=-F . t时间内从管道一端流入(或流出)的水的质量为m=st，弯曲部分AB的水的动量增加为 p= m (VB-va)= s t (VB-va)根据动量定理I= p，得到此分数的管道壁的平均推力因此，水对管道壁的作用力是力的方向是沿直线角度平分线指向弯管的外部。对于2 -8质量为m 的人，拿着质量为m的物体，这个人对水平面以alpha角度的速度v0向前跳。到达最高点时，他将物体向后抛出，以与人类u的水平比。问：人扔物体，他跑的距离增加了多少？(假定人可以被视为粒子)人的跳跃距离增加的原因是在最高点把物体向后扔。在抛物线过程中，由于人和事物之间相互作用力的冲击，各自的动量发生了变化。如果把人和事物看作一个系统，那么由于水平方向不被外力作用，外力的比率为零，系统在那个方向保持动量。但是，在应用动量守恒定律时，要注意系统在相对接地(惯性系)上。处理人和物的速度时，要根据相对运动的关系来决定。相反，因跳跃而增加的人的距离可以以水平方向上的人增量 v为基准计算。如图所示解坐标。把人和事物看作系统，当人跳到最高点的时候，因为在左边抛物线过程中满足动量守恒V -u是抛物线后地面的水平速度，v-u是地面的水平速度人的水平率的增加从最高点到底部的人的运动时间所以人跳起来后增加的距离质量为0.20公斤的2 -9球系在长度为2.00米的绳子上，绳子的另一边系在天花板上。把小球移到绳子和垂直成30度角的位置，然后在静止处放开。球体：(1)绳子从30度降到0度的过程中重力和张力所做的工作；(2)最低位置物体的动能和速度；(3)最低位置的张力。分析(1)计算球时，首先要明确哪些力起了作用。球晃动的同时受到重力和张力。重力是保守力。根据球下落的距离，很容易求出其作用力。张力是可变的，但总是垂直于球移动的方向，并且基于操作的矢量基础(2)计算操作，通过动能定理直接求出动能和速度。(3)求最低点的张力时，以圆形运动根据离心加速度由重力和张力确定。解决方案(1)如图所示，重力对球的作用是整个故事位置在球摇晃的过程中，张力ft的方向总是垂直于运动方向，因此张力的作用(2)根据动能定理，球摆动中动能的增加是重力作用的结果。初始动能为0，因此最低位置的动能为在最低位置，球的速度(3)球处于最低位置时，可以用牛顿定律得到质量为m的2 -10粒子系在细绳的一端，绳子的另一端固定在平面上。这个粒子从粗糙的水平面移动到半径r的圆周。粒子的初始速度为v 0。移动一周时，其速度为v 0/2。拯救。(1)摩擦力起作用。(2)动摩擦系数；(3)在静止之前，粒子移动过多少圈？(？移动过程中粒子的速度减慢意味着动能减少。减少的动能的这一部分是为了克服运动中的摩擦工作而消耗的。因此，可以根据动能定理进行解释。解决(1)摩擦操作(1)(2)因为摩擦力是恒力，ff= m g(2)表达式(1)、(2)的动摩擦系数为(3)在因失去一周的动能而停止之前，可以运行的转数是圆如图2 -11 (a)所示，a和b的两个板由一个光弹簧连接，质量分别为m1和m2。问a板需要施加多大的压力才能在力停止后，a跳跃时，b能否稍微抬起(将弹簧的刚度系数设置为k)利用守恒定律的解释是解决力学问题最简单的方法之一。因为过程的细节和特定力量的细节往往无关。保存意味着在条件满足的前提下，保存量在这段时间内不会改变。在特定应用时要适当选择研究对象(系统)，注意保存规律成立的条件。这个问题可以用机械能守恒定律解决。选择板、弹簧、地球两个，该系统从外太空移除压力(进入状态1)，直到刚刚抬起b板(进入状态2)为止，在此过程中，系统没有外力作用，只有内力作用(重力和弹性)，力没有作用，因此符合机械能守恒条件。取状态1和状态2，利用机械能守恒定律列出方程，并在这两个状态下结合力的平衡，可以求出所需的压力。选择图(b)中所示的坐标，从原点o取重力势能和弹性势能为零。每个状态下物体的力。对于a板，应用外力f时根据力平衡F1=P1 f (1)删除外力后，根据仿真中选定的系统，可以从机械能守恒定律中获得Y1，y2是m，n点到原点o的位移。F1=ky1、F2=ky2和P1=m1g，因此常识可以写如下F1-F2=2p1 (2)可用于格式(1)、(2)F=P1 F2 (3)a板跳至n点，b板刚刚抬起。此时，弹性力f 2=p2和F2=f 2。基准(3)F=P1 p2=(m1 m2) g要注意势能的零点位置可以任意选择。为了计算方便，一般来说，弹簧原来长时间的弹性势能为零，也是重力势能的零。从2 -12图可以看出，m质量的木块固定在平滑的水平面上，m/2质量的子弹沿着水平方向以一定的速度射出木块，l(此时木块的滑翔距离正好是s)后，还留在木块上。(1)木块和子弹的共同速度v，在这个过程中，木块和子弹的动能有多大变化？(2)子弹和木块之间的摩擦阻力分别为木块和子弹下了多大的功夫？(3)证明，该摩擦阻力对的运行对数之和等于沿相对位移l的摩擦阻力中的一个的运行。(4)证明，这一摩擦阻力对的运行的对数和等于子弹-木头块系统的总机械能减少量(即转化为热的能量的一部分)。问题3-20图分析满足子弹-木头块系统的动量守恒，但不保存系统动能。因为摩擦阻力对木块执行正工作，反作用力对子弹执行负工作，后者的作用力大于电子，子弹作用于一对作用力和反作用力，另一部分转化为物体内部能量。这个问题(3)，(4)提出一般结论，有助于读者日后分析这些问题。解决(1)满足子弹-动量守恒的木块系统解开共同的速度竹木积木被子弹击中(2)在木块和子弹上分别使用粒子动能定理竹木积木被子弹击中(3)如果将摩擦阻力