【精选】大学物理课后习题答案2222精选

1、大学物理课后习题答案2222 篇一：大学物理课后习题详解 第一章质点运动学 1、(习题1.1)：一质点在xoy平面内运动，运动函数为x=2t,y=4t2?8。（1）求质点的轨道方程；（2）求t=1 s和t=2 s 时质点的位置、速度和加速度。 解：（1）由x=2t得， 22 y=4t-8可得：y=x-8即轨道曲线 （2）质点的位置 ： r?2ti?(4t2?8)j 由v?dr/dt那么速度： v?2i?8tj 由a?dv/dt那么加速度： a?8j 那么当t=1s时，有r?2i?4j,v?2i?8j,a?8j当t=2s时，有r ?4i?8j,v?2i?16j,a?8j 2、（习题1.2）： 质

2、点沿x在轴正向运动，加速度a?kv，k为常数设从原点出发时速度为v0，求运动方程x?x(t). 解： dv ?kv dt dx ?v0e?ktdt t1?kt dv?v0v?0?kdt v?v0e v ? x dx?v0e t ?kt dt x? v0 (1?e?kt) k 3、一质点沿x轴运动，其加速度为a ? 4t (si)，已经明白t ? 0时，质点位于x ?10 m处，初速度v? 0试求其位置和时间的关系式 解： a?dv /dt?4t dv ?4t dt ? v dv?4tdt v?2t2 t v?dx /d t?2t2 ? x x0 dx?2t2dt x?2 t3 /3+10(si

3、) t 4、一质量为m的小球在高度h处以初速度v0水平抛出，求： （1）小球的运动方程； （2）小球在落地之前的轨迹方程； （3）落地前瞬时小球的 drdvdv，. dtdtdt 解：（1） x?v0t 式（1） 11 y?h?gt2 式（2） r(t)?v0ti?(h-gt2)j 22 gx2 （2）联立式（1）、式（2）得 y?h?2 2v0 （3） dr ?v0i-gtj而落地所用时间 t?dtdr2h ?v0i因此 dtg j g2ghdvdvg2t2222 ?gjv?vy?v0?(?gt) ? 222dtdtv?(gt)(v?2gh)005、 已经明白质点位矢随时间变化的函数方式为r

4、?t2i?2tj，式中r的单位为m，t的单位为s.求：（1）任一时刻的速度和加速度；（2）任一时刻的切向加速度和法向加速度。 解：1）v? drdv ?2ti?2j a?2i dtdt 2 2）v?(2t)?4at? ?2(t?1) an? 2 dv ?dt a2?at2? 2t?1 2 第二章质点动力学 1、(牛顿定律)质量为m的气球以加速度a匀加速上升，突然一只质量为m的小鸟飞到气球上，并停留在气球上。假设气球仍能向上加速，求气球的加速度减少了多少？ 解：f为空气对气球的浮力，取向上为正。 分别由图（a）、(b)可得： f?mg?ma f?(m?m)g?(m?m)a1 那么a1? 2、 (

5、牛顿定律) 两个圆锥摆，悬挂点在同一高度，具有不同的悬线长度，假设使它们运动时两个摆球离开地板的高度一样，试证这两个摆的周期相等 证：设两个摆的摆线长度分别为l1和l2，摆线与竖直轴之间的夹角分别为?1和?2，摆线中的张力分别为f1和f2，那么 f1cos?1?m1g?0 f1sin?1?m1v1/(l1sin?1) 解得： 2 ma?mgm(a?g) ,a?a?a1? m?mm?m v1?sin?1gl1/cos?1 2?l1sin?1 ?2? v1 第一只摆的周期为t1? l1cos1 g 同理可得第二只摆的周期t2?2? l2cos?2 g 由已经明白条件知 l1cos?1?l2cos?

6、2 t1?t2习题2.12.6 习题2.1一颗子弹在枪筒里前进时所受的合力大小为f?400?4?105t/3，子弹从枪口射出时的速率为300m/s。设子弹离开枪口处合力刚好为零。求：（1）子弹走完枪筒全长所用的时间t；（2）子弹在枪筒中所受力的冲量i；（3）子弹的质量。 解：（1）由f?400?4?105t/3和子弹离开枪口处合力刚好为零，那么可以得到：f?400?4?105t/3?0 算出t=0.003s。 （2）由冲量定义： i?fdt?（400?4?105t/3）dt?400t?2?105t2/3 33 30 ?0.6n?s （3）由动量定理： i?3fdt?p?mv?0.6n?s ?

7、因此：m?0.6/300?0.002kg 习题2.2 质量为m1.5 kg的物体，用一根长为l1.25 m的细绳悬挂在天花板上今有一质量为m10 g的子弹以v0500 m/s的水平速度射穿物体，刚穿出物体时子弹的速度大小v 30 m/s，设穿透时间极短求： ? v0 ?m (1) 子弹刚穿出时绳中张力的大小； 习题 2.2 图(2) 子弹在穿透过程中所受的冲量 解：(1)取子弹与物体为研究对象，子弹前进方向为x轴正向， 因穿透时间极短，故可认为物体未离开平衡位置因此,作用于子弹、物体系统上的外力均在竖直方向，故系统在水平方向动量守恒令子弹穿出时物体的水平速度为v? 有mv0 = mv+m v?

8、 v? = m(v0 ? v)/m =3.13 m/s t =mg+mv2/l =26.5 n (2) f?t?mv?mv0?4.7n?s (设v0方向为正方向) 负号表示冲量方向与v0方向相反 习题2.3一人从10 m深的井中提水起始时桶中装有10 kg的水，桶的质量为1 kg，由于水桶漏水，每升高1 m要漏去0.2 kg的水求水桶匀速地从井中提到井口，人所作的功解：选竖直向上为坐标y轴的正方向，井中水面处为原点 由题意知，人匀速提水，因此人所用的拉力f等于水桶的重量 即： f?p?p0?ky?mg?0.2gy?107.8?1.96y 人的拉力所作的功为： w?dw?fdy?(107.8?1

9、.96y)dy=980 j h 10 习题2.4 如以下列图，质量m为 0.1 kg的木块，在一个水平面上和一个劲度系数k为20 n/m的轻弹簧碰撞，木块将弹簧由原长压缩了x = 0.4 m假设木块与水平面间的滑动摩擦系数? 为0.25，征询在将要发生碰撞时木块的速率v为多少？ 解：按照功能原理，木块在水平面上运动时，摩擦力所作的功等于系统（木块和弹簧）机械能的增量由题意有?frx?而 121 kx?mv2 22 习题2.4图fr?kmg 木块开始碰撞弹簧时的速率为 v? kx2 2?kgx?5.83ms m 习题2.5某弹簧不遵守胡克定律. 设备力f，相应伸长为x，力与伸长的 关系为 f52

10、.8x38.4x2（si）求： (1)将弹簧从伸长x10.50 m拉伸到伸长x21.00 m时，外力所需做的功 (2)将弹簧横放在水平光滑桌面上，一端固定，另一端系一个质量为2.17 kg的物体，然后将弹簧拉伸到一定伸长x21.00 m，再将物体由静止释放，求当弹簧回到x10.50 m时，物体的速率 解：(1) 外力做的功 x1x112 mv?f?dx?fdx?w?31j x2x2 2 (2) 设弹力为f v?5.34ms?1习题2.6两个质量分别为m1和m2的木块a、b，用一劲度系数为k的轻弹簧连接，放在光滑的水平面上。a紧靠墙。今用力推b块，使弹簧压缩x0然后释放。（已经明白m1?m，m2

11、?3m）求：（1）释放后a、b两滑块速度相等时的瞬时速度的大小；（2）弹簧的最大伸长量。 解： 1122 m2v20?kx0 22 习题2.6图 m2v20?（m1?m2）v因此v? 3k x0 43m 11112 （2）m2v20?kx2?m1?m2）v2计算可得：x?x0 2222 3、(变力作功、功率、质点的动能定理)设f?7i?6j(n)（1）当一质点从原点运动到 （2）假设质点到r处时需0.6s，试求f的平r?3i?4j?16k(m)时，求f所作的功； 均功率；（3）假设质点的质量为1kg，试求动能的变化。 解：（1）a= r r -3 4 ? f?dr=?(7i?6j)?(dxi?

12、dyj?dzk)=?7dx?6dy?45j，做负功 r4a45 ?75w （3）?ek?a?mgj?dr = （2）?-45+?mgdy = -85j 00t0.6 4、（机械能守恒、动量守恒）如以下列图，一个固定的光滑斜面，倾角为，有一个质量为m小物体，从高h处沿斜面自由下滑，滑到斜面底c点之后，接着沿水平面平稳地滑行。设m所滑过的路程全是光滑无摩擦的，试求：（1）m到达c点瞬间的速度；（2）m离开c点的速度；（3）m在c点的动量损失。 解：（1）由机械能守恒有 mgh? 12 mvc2 带入数据得vc?ac方向 （2）由于物体在水平方向上动量守恒，因此 mvccos?mv，得v?os?，方

13、向沿cd方向 （3）由于遭到竖直的冲力作用，m在c点损失的动量?p?，方向竖直向下。 第三章刚体的运动 书：3.3用落体观察法测定飞轮的转动惯量，是将半径为r的飞轮支承在o点上，然后在绕过飞轮的绳子的一端挂一质量为m的重物，令重物以初速度为零下落，带动飞轮转动，记下重物下落的间隔和时间，就可算出飞轮的转动惯量。试写出它的计算式。（假设轴承间无摩擦篇二：大学物理课后习题答案(上) 练习一 质点运动学 1、? ddt?6t2 ，1?6 ，3?1 1?3?t ?26 ， ?3?1 1?33?1 ?24 2、dvdt?kv2 t?vv?dvt11212?ktdt?0 v0 v?2kt?v 0因此选（c

14、） 3、由于位移?0?0，又由于?0,因此?0。因此选（b） 4、选（c） t v 5、（1）由p?fv?mva,?a?dvdt，因此：p?mvdvdt，?pdt?0?mvdv 积分得：v? 2pt m 2ptx t 2pt3 （2）由于v?dx dt ? m，即：?dx?dt，有：x?8p2 0?t 0 m9m练习二 质点运动学 （二） x?v0t 1、 平抛的运动方程为 y?1gt2 ，两边求导数有： ?v02 vy?gt ，v?v2?g2t 2 ， dv2g20 att?dt?v2 2 0?g2ta2 2gv0n?g?at ? v2?g2t 2 。 2、 an?2.4m/s2;an?14

15、.4m/s2 3、 （b） 4、 （a） 练习三 质点运动学 那么 ，3 3s3k2)2;a(t)?;x?kt2?x0 1、t?(2k32t 2、1?2?3?0 3、（b） 4、（c） 练习四质点动力学（一） 1、?12;x?9m 2、（a） 3、（c） 4、（a） 练习五 质点动力学（二） (m?m)v0?mu1、v?v0? m?m 2、（a） 3、（b） 4、（c） 5、（1）v?3?8t?3t2,v4?19m/s,v0?3,i?m(v4?v0)?16ns （2）a? 1212 mv4?mv0?176j 22 练习六、质点动力学（三） 1、900j r1?r2 ) 2、a?gmem( r1

16、r2 3、（b） 4、（d） 1 5、m?2(a2?b2) 2 练习七 质点动力学（四） 2 2gm2 1、v1? l(m1?m2) 2、动量、动能、功 3、（b）4、（b） 练习八 刚体绕定轴的转动（一） 1、0.6?0, ?0 0.8? 解：（1）摩擦力矩为恒力矩，轮子作匀变速转动 因 为 0.8?0?0 ?1?0?t?0.2?0 1 ；同理有 ?2?0?t?0.6?0。 2?0?20 （2）由?t?2?；n? ? 2?0.42? 2 2k?02j 2、? ,t? 9jk?0 t3k?d?d?2 j?k?kt?jj?k?解：； ?2 dt?9j0? 2 2 ?0 2j 解得：t?。 k?0

17、 3、选（a） 因a、b盘质量和厚度相等，而?a ?b，必有ra?rb。圆盘的转动惯量 12 j?mr，因此ib?ia。 2 4、（c） 解：由于力矩m和角加速度?是瞬时作用关系，撤去m，?2力矩存在。 撤去m前：m ?0，说明有阻 ?mf?j?1（1） m撤去m后：?mf?j?2（2）联立即得：j?。 ?1?2 练习九 刚体绕定轴的转动（二） 1、 a、b两轮转动惯量的比值为1：3和1：9。 解：轮和皮带间无相对滑动意为两轮边缘一点的线速度相等：va?vb? ?aj?3。（1）假设ja?a?jb?b?a?b?1:3。 ?bjb?a 2 11j?22 （2）ja?a?jb?b?a?b?1:9

18、2 22jb?a 412 2、?0,a?j0?0 32 3、天体的自转周期将减少（c），转动动能将增大（a）。 解：引力是内力，球体角动量守恒。j0?0=j?=l由于球体绕直径的转动惯量j正比于半径平方，j减小，?增大，而t= 2? ? ，因此周期将减小，转动动能 11 j?2=l?将增大， 22 4、在上摆过程中，以子弹和木棒为系统，重力为外力，故动量不守恒；上摆过程中，重力作功，因此机械能不守恒；对转轴的合外力矩（重力矩）的功不为零，因此角动量不守恒。选（a）。 5、选（d） 解：分别取单摆、地球和细棒、地球为系统，摆动过程中，机械能守恒： 1（1）mg(l-lcos?)=m?12l2;?

19、1 2ll1122?1（2）mg(-cos?)=(ml)?2;?2= 2223?26、取盘和子弹为系统，m外以? ?0，角动量守恒：j0?0?j?，由于j?j0所 ?0。选（c） 练习十 刚体绕定轴的转动（三） 1、3gl l1122 解：按照机械能守恒定律：mg?(ml)?v?l?3gl 223gt2 2、? 3r 用平动的规律处理平动：ma ?mg?t （1） 12 用转动的规律处理转动：tr?(mr)? （2） 2利用平动和转动的关系：a?r （3） t2g2gd?2g 三式联立解得?d?t 3rdt3r003r t?d?gt2 ?dt?d? dt3r00 3、（a） 4、（c） 5、系

20、统受重力作用，动量不守恒；摩擦力作功（在地面参照系中），机械能不守恒；合外力矩为0，因此角动量守恒。选（c）。 练习十一 狭义相对论（一） 1、 2、 k系：x 2 ?y2?z2?c2t2；k系：x2?y2?z2?c2t2 l? l0 ? ?12m,t?t0?4.0s， 3、 选（c） 解：s系中测得a、b事件的时间间隔和空间间隔分别为： ?t?(3.0?2.0)?10?7?1.0?10?7s ?x?10?50?40m 由洛伦茨变换?t?(?t?4、（c） 解：?t u?7 ?x)?2.25?10s。选（c） 2c ?t0? 1.0?10?6 ?uc2 2 ；而飞行的间隔s?u?t 5、（b）

21、 提示：应用光速不变原理和相对性原理。 练习十二 狭义相对论（二） 1、75m3;208.3kg;2.8kg/m3 ?m0a3解：s系中观察者测得正方形体积；质量是?m0；密度3。 a/?篇三：大学物理学第四版课后习题答案(赵近芳)上册 习题1 1.1选择题 (1) 一运动质点在某瞬时位于矢径r(x,y)的端点处，其速度大小为 ? ? drdr(a) (b) dtdt ? dx2dy2d|r| (c) (d)()?() dtdtdt 答案：d (2) 一质点作直线运动，某时刻的瞬时速度v?2m/s，瞬时加速度a?2m/s2，那么一秒钟后质点的速度 (a)等于零 (b)等于-2m/s (c)等于

22、2m/s(d)不能确定。 答案：d (3) 一质点沿半径为r的圆周作匀速率运动，每t秒转一圈，在2t时间间隔中，其平均速度大小和平均速率大小分别为 2?r2?r2?r , (b)0, ttt 2?r ,0 (c)0,0 (d)t (a) 答案：b 1.2填空题 (1) 一质点，以?m?s的匀速率作半径为5m的圆周运动，那么该质点在5s内，位移的大小是；通过的路程是。 答案：10m； 5m (2) 一质点沿x方向运动，其加速度随时间的变化关系为a=3+2t (si)，假设初始时刻质点的速度v0为5m·s-1，那么当t为3s时，质点的速度v=。 答案：23m·s-1 ?1 ?

23、(3) 轮船在水上以相关于水的速度v1航行，水流速度为v2，一人相关于甲板以速度v3行走。? 如人相关于岸静止，那么v1、v2和v3的关系是。 ? 答案：v1?v2?v3?0 1.3 一个物体能否被看作质点，你认为主要由以下三个要素中哪个要素决定： (1) 物体的大小和形状； (2) 物体的内部构造； (3) 所研究征询题的性质。 解：只有当物体的尺寸远小于其运动范围时才可忽略其大小的阻碍，因此主要由所研究征询题的性质决定。 1.4 下面几个质点运动学方程，哪个是匀变速直线运动？ （1）x=4t-3；（2）x=-4t3+3t2+6；（3）x=-2t2+8t+4；（4）x=2/t2-4/t。 给

24、出这个匀变速直线运动在t=3s时的速度和加速度，并说明该时刻运动是加速的仍然减速的。（x单位为m，t单位为s） 解：匀变速直线运动即加速度为不等于零的常数时的运动。加速度又是位移对时间的两阶导数。因此可得（3）为匀变速直线运动。 其速度和加速度表达式分别为 v? dx ?4t?8dt 2 dxa?2?4 dt t=3s时的速度和加速度分别为v=20m/s，a=4m/s2。因加速度为正因此是加速的。 1.5 在以下几种运动中，质点的切向加速度、法向加速度以及加速度哪些为零哪些不为零？ (1) 匀速直线运动；(2) 匀速曲线运动；(3) 变速直线运动；(4) 变速曲线运动。 解：(1) 质点作匀速

25、直线运动时，其切向加速度、法向加速度及加速度均为零； (2) 质点作匀速曲线运动时，其切向加速度为零，法向加速度和加速度均不为零； (3) 质点作变速直线运动时，其法向加速度为零，切向加速度和加速度均不为零； (4) 质点作变速曲线运动时，其切向加速度、法向加速度及加速度均不为零。 1.6?r与?r有无不同?举例说明 解：（1）?r是位移的模，?r是位矢的模的增量，即?r?r2?r1，?r?r2?r1； （2） drdrdvdv和有无不同?和有无不同?其不同在哪里?试dtdtdtdt ? dsdrdr 是速度的模，即. ?v? dtdtdt dr 只是速度在径向上的分量. dt ?（式中r?叫

26、做单位矢）有r?rr，那么 式中 ?drdrdr ?r ?r dtdtdt dr 确实是速度在径向上的分量， dt drdr 与不同如题1.6图所示. dtdt 题1.6图 ? dvdv?dv (3)表示加速度的模，即a?，是加速度a在切向上的分量. dtdtdt 有v?v?(?表轨道节线方向单位矢），因此 ? ?dvdv?d?v dtdtdt dv 确实是加速度的切向分量. dt?d?dr(?的运算较复杂，超出教材规定，故不予讨论) 与 dtdt 式中 1.7 设质点的运动方程为x=x(t)，y=y(t)，在计算质点的速度和加速度时，有人先求 d2rdr 出rx?y，然后按照v =及a2而求

27、得结果；又有人先计算速度和加速度的 dtdt 2 2 分量，再合成求得结果，即 ?d2x?d2y?dx?dy? ?你认为两种方法哪一种正确？为什么？两v=?，a=?2?2?dt?dt?dt?dt? 者差异何在？ 解：后一种方法正确.由于速度与加速度都是矢量，在平面直角坐标系中，有r?xi?yj， 22 22 ? ? ? ?drdx?dy?v?i?j dtdtdt ? ?d2rd2x?d2y?a?2?2i?2j dtdtdt 故它们的模即为 ?dx?dy?22 v?vy? ?dt?dt? 2 2 22 ?dx?dy?22 a?ax?ay?dt2?dt2? ? 2 2 而前一种方法的错误可能有两点

28、，其一是概念上的错误，即误把速度、加速度定义作drv? dt d2ra?2 dt drd2rdr 与2误作速度与加速度的模。在1.6题中已说明不是速度的模，其二，可能是将 dtdtdtd2r 而只是速度在径向上的分量，同样，2也不是加速度的模，它只是加速度在径向分量中 dt 2 ?d2r?d? 的一部分?a径?2?r?或者概括性地说，前一种方法只考虑了位矢r在径向（即?。 dt?dt? ? 量值）方面随时间的变化率，而没有考虑位矢r及速度v的方向随时间的变化率对速度、加 速度的奉献。 1.8一质点在xoy平面上运动，运动方程为 x=3t+5, y= 12 t+3t-4. 2 式中t以 s计，x,y以m计(1)以时间t为