大学物理课后习题答案(上)

练习一质点运动学

1、三立=；・+6产，1=；+67，1=2二2=；+而，

dtAt

=V3—Vlcj

t/i-3=-----=24/

3-1

cdv"\dv；”」11”21

dtv0vov2%

所以选（C）

3、因为位移4：=OA=O,又因为』SWO,所以7W。。所以选（B）

4、选（C）

I1Iv

5、(1)由P=/口=mvqc=—,0jfl:P=mv—t[Pdt-fmvdv

dfJJ

UdtLU,Qo

练习二质点运动学（二）

匕=%

1、平他的运动方程为1「两边求导数有：，那么

y=-gt七=*

2342

2、an=2.4m/s;an=14.4m/s

3、(B)

4、(A)

练习三履点运动学

/3s1、k

1、t=（——）2;a（t）=—〒；x=—kF

2k2”3

———

2、V'l+V2+V3=0

3、⑻

4、（C）

练习四质点就力学（一）

1、v=12z;x=9m

2、（A）

3、（C）

4、（A）

练习五质点动力学（二）

4"（）v_rmi

LV=vo--------7Tn-----

m-\-m

2、（A）

3、（B）

4、（C）

2

5x（1）v=3-8/+3r,v4=19w/5,v0=3,/=nz（v4-v0）=16M

（2）A=；〃投：一;=176J

练习大、质点动力学（三）

1、900J

2、A=GmEm（—~—）

RR

3、（B）

4、（D）

5、^mco2（A2-B2）

练习七质点动力学（四）

2Gm；

1、匕=

1(肛+m2)

2、动量、动能、ft

3、（B）

4、（B）

练习人刚体绕定轴的转动（一）

1、0.6%,仅'

°。87

解：（1）摩擦力矩为恒力矩，轮子作夕变速转动

e点cc0.8©、—co八八

因为CD\=CD。+优=B=----J---a-=-0.2%同理有

华=%+戍=0.6%o

(2)由可2—萌=2如。=/6=也=%；n=—

1°邛0.42%

20_卜砥-lL_

u、(X—9<t一

9Jkco。

解：Jp=—kco2=>=k^o,j^^=-k〃=，—kt=

9Jdto5CO~

WE2J

解母：t=~—

k%

3、选（A）

HA、B盘质量和厚度相等，而夕，必有4〈心。圆盘的杨动惯量

19

J=—m产,所以

2

4.(0

解：因为力矩M和角加速度/是值时作用关系，撤去M,国手0,说明有阻力

矩存在。

撤去M前：M-Mf=J^(1)

撤去M后：（2）联立即得：J=—o

练习九博体绕定期的转动（二）

1、A、B两轮转动惯量的比值为1：3和1：9O

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：

巳=唳n—=3。（1）若JAcoA=JB①B=>—=—=13□

%JB%

（2）;JA①:=；JBan幺=弊=1：9

22九①A

2、G==就

3、天体的自转周期将减少（C）,转动功能将增大（A）。

解：引力是内力，球体角动量守恒。44=/。=心由于球体绕直径的转动惯量）

正比于半径平方，J被水，①僧大，而丁=红，所以周期将减小，转动动能

co

=；心口在增大，

4、在上摆过程中，以子弹和木棒为系统，重力为外力，放动量不守恒；上摆过

程中，重力作动，所以机械能不守恒；对特轴的合外力矩（重力花）的功不为零,

所以角用量不守恒。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)

,c\II八11223g(\-cos0)

(2)mg(---^cos0)^-(-ml)c^;co2=

6、取盘和子弹为系统，M外=0,角动量守恒：J04=JG,因为1>J0所

以切〈秋）0选（C）

练习十明体统定热的转动（三）

1、国

解：根据机械能守恒定律：*=）苏f"①1二两

2、e=M

3R

用平动的规律解决平动：ina=mg-T（1）

用转动的规律解决特九TR=（-niR2）J3（2）

2

利用平动和转研的关系：a=/3R（3）

三式联立解如方丁=阵=翁嚏

de10pi1

co=—^\codt=\d0^>0=^-

dti33R

3.(A)

4、（C）

5、系统受重力作用，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,所以角动量守恒。选（CL

练习十一狭义相对论（一）

1、K系：x2+y2+z2=c2t2；K'系：x/2+y2+z,2=cV2

2、L=—=12/71,Z=%。=4.0s,

y

3、选（C）

解：S系中浦得A、B事件的时间间隔和空间间隔分别为:

4=（3.0-2.0610一7=L0xl（T7s

zl¥=10-50=-40m

由洛伦茨变换4'=/（Zk—彳40=2.25x10-7$。选（C）

c

4.（0

1Ox10-6

解：At=yAt.=v；而飞行的先离S=

后7

5、（B）

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.Skg/m

解：S系中观察者测得正方形体积且；质量是为叫）；密度

ya/y

2.（0

利用E&=（7—1）%。2求得y,再利用7=求速度〃。

3、（C）

m

k而

-"n…=/型吗四*0.5

卜°7noe29.1X10-3,X9X10'6

4、（A）

解：取机'为册究对象，因为〃2'自发地分裂，所以总能量守田:

2

m'c=%肛/+y2nlic2,

因为外,%均大于1，所以那‘＞町+〃22。

练习十三静电场（一）

1、共解得两个解：玉=2〃,占=|。（不合题意，舍去）

2、（A）

加%不是是郎小，那么放人％后，在外附近负电荷密度加大，电力线变密，所

以场强增大。

3、⑻

4、⑻

练习十四静电场（二）

1、as

解：^Eds=[Eds+^Eds+jEds=—CIS+2,CIS=CISo

侧而左面右面i

J万.£=()(Elds)

制面

2、%=0；%=5L2；么=6L2o

%,=(5；,+6力£1=0

%=(5：+6分百=5乙2

^=(5U6j)l}~j=6l3

3、（C）

解：均匀带电球面在距离球面R处产生的场相当于一个在球心处的点电荷

4=4成2。在2R处产生的场：E=——W~~-=—

4您。（2/?『42

4、（A）

2

IB：\Eds=J后•苏+J云•苏=0n\Ed~s=-[Eds=E7iRo

半球面圆半球面

5、（D）

解：。只与面内电荷有关，而Ep不仅与面内、面外电荷有关，且与它们的分布

有关。

练习十五静电场（三）

1、U=—；U'=—

()241)2%

2、”厚T系统的电势能W=-年

44

-威为-成3P

3、33NppR，

%4宓o(d-\-r)4麻3%(d+r)34r

4、

电势的正负取决于电势零点的选取：uM==

2.4%X8疫0〃

YPM

5.（0

解

练习十大静电场（圆）

dU2AxrdU2Ay

、xdxx2+y2'ydyx2+y2

5、。点处的电势应是AB强和BC直线产生场的叠如U。叫+法⑴

q2/rRAZ、

（带电圆环在圆心处产生的电势。=------二——)

4宓（）R4施（,R2%

P点处的电势也应是AB皿和BC直线产生场的普力口：

Upj+Vp(2)

UP…十

联立（1）、（2）式得:2

匕u--

°4~

练习十七静电场中的导体和电介质（一）

、

12L=_1.£L=4

QI晨巴4

解：两球相距很远意为忽略两球之间的静电感应，用导线连接后，网球电势相等:

=2=@,所以有:

4万4万％々4r2

旦=工0=三

Q1晨%4

2、%咤1*。h=4卷

解：

3、球心处的电势U=—^-+"2------

4位（/4宓。/?24您0耳

4、（A）

练习十八静电场中的导体和电介质（二）

1、两板上自由电荷面密度为。=」"两介质分界面上b=0。

4।&

£。*1£。£r2

,•—•A

2、电位移通量=场强七二--------

2庙°?j

3、(A)

44在r4疫R]R2

4、(C)

解：因为B带正电，电势最高，所以排除（A）、（B）；又因为A导体空腔内电

场不为零，/=隹•历+j豆•力；而。八」话・疝，所以4>UA。

C内A外A外

练习十九静电场中的导体和电介质（三）

Q

1、2倍；||§o

2、7.5/zF,0.0125Jo

3、（C）

4.（0

练习二十电流的磁场（一）

1、B、="（'一叵）;RIM；B、="（\一当

12

2TIR26/?327rR'2

B0二吗」当十工。方向垂直纸面向里。

7TK26R

2、耙二则切上土

%"2兀L

3、（A）

4、（D）

练习二十一电流的磁场（二）

鬻；…

1、5=/V

2〃r

2、0点处的B是半径为R、教流右的圆形电流在0点处产生的场8。="、无

限长载流右的长直电流在0点处产生的场3比=弟及载流L长直导体圆管在0

点处产生的场B管=—^―的曾加。取垂直纸面向外为正方向，有：

2膜d+R)

u,n,I)(R+d)(1+万)—RI.....

B=^-———W~rr——L；方向垂直纵面向外。

2TTR(R+d)

3、把回潞分为两部分：左边部分乙与回路绕行方向应左螺关系，右边部分右与

回路绕行方向也成左蝴关系，所以，ft(D)

4、版方的线枳分只与回珞内的电流有关，与回路外的电流无关，且与回路内

电流的分布也无关；而回路上任一点上不仅与回路内、外的电流有关且与回路内、

外电流的分布也有关。所以，选(D)

5、因为电阻正比于导线长度Roc£,所以铜环两边电流大小如图，用右手蟆旋

法则判断

回路..疝=-〃0日

练习二十二戳场对电流的作用(一)

1、F=2.5i-1.5k

解：clF=Idl~jxB;F=jdF=(iOx0.5J)x(0.3/-1.2；+0.5%)=2.5；-1.5k

fdFCA_M_dFcB

/\d%2gdlc所以

票=24侬30。=华二

ACaic2TM?皿o方向如图。

3、（D）

2

解：M=pw,^sin60°=IX^-^RBX-^-=.方向为xB的方向，S

乙乙■

直向上。

4、（B）

各电流元受力"/关于x轴对称,

所以，Y方何合力为零，又因为左

半圆各电流元处的磁场强于右半

圆，所以线圈向右平移。

练习二十三磁场对电流的作用（二）

1、V=\（fm/s

1、v=107m/s

，=加嘤4="=m小

ine/j^I

解:

v

解：f==1。

2、（A）

、）、没放入均匀外场前，帆3,=eE.放入均匀外

/'Xr『x、R

\g\场后，向心力增大：mco~r=eE+evB,在r

\、xx/；v不变的情况下，①应增大，

、/

N.Z

、、“__J

3、（B）

_______喔/_____________解：由溢X方得1的方向向下，要使

——IvXE电子束不偏转，电子受静电力必须向

上，所以，电场的方向应向下。

11

E

4、（C）

解：带电量为q的粒子在磁场内作半径为K==的圆周运动，«

qBR

通量。=8成2=竺匚。Uh所以选（C）

q~BB

练习二十四电磴感应（-）

L

4一一一3|

1、Ua-Uc=^oxBdx=—a）Bl3,。点电势高。

C0lo

、水。

CX

2L

-一丁2

Uh-Uc=vB）•dx=^oxBdx=—coBLr,b点电势高。

co9

211

U厂U〃=（x・/）①B乃=7①BI/，b点、电势高。

918o

2、£历3；N端电势高。

2万

3、⑻

整个过程有三个阶段：

1）进入场区阶段：Q刃，说明14,磁通量增加，由Lenz定律，£方向与原

磁切方向相反（逆时针方向），且磁通量变化率在揩大，£%回路中I如同电动

势；

2）线根在磁场区阶段：线框中磁通量的变化为0,无感应电动势。

3）出场区阶段：说明id,磁通量减少，由Lenz定律，£方向与原磁

场方向相同（顺时针方向），且磁通量变化率在增大，£九回相中I如同电动势。

4、（B）

解：用排除法：转动过程中，abc构成的回路磁通量不变，所以£=0,排除

（Ck（D）；用右手定则判定所以4-"<0,故选（B）

练习二十五电磁感应（二）

1、6=eN'kR；%=0。

4m

解：长直螺线管通人变化的电流，因而内部的场为变化的磁场，变化的磁场产生

涡旋电场,电子受到的是涡旃电场力:

eE丁dBR

eE「=呵,％=-因为：当r〈R时，Er-~-r,将厂=工代人耳.，

m2at2

再将耳.代人4即可。由于轴线上耳=0,所以4=0。

2E=上也

'「2r出

dBR?dBdB

解：磁场具有轴对称性，62勿=成2区，所以％=五而。由于区>0,

所以纥方向为逆时针且垂直于"（耳与黑成左螺关系）

3、82<备

一一l―dB

解：因为8=3（"，所以处rdr=S-^，RS4°b>S&.,〃，故有外V与。

4.（0

解：根据噩意，管内只有涡旃电场（变化的磁场产生），而管内的涡旋电场沿垂

r《JR

直于轴线的径向是递憎的，即当〃<R时，£---,因而均匀地分布着电

r2dt

场的说法是错误的；又因涡旃电场绕任意闭合回相的线积分不为零（有旋场），

所以（B）说法也是错误的；由于磴场和涡旋电场都是无源场，所以，对任意封

闭曲面的面积分为零。

5、（B）

解：。jErdr=jErdr*JErdr*Frdr=Frdr,所以

oMMNNOMN

dBV37?2dB

JE,dr=-S&,MN由Lenz定律，N点电势高，所以

MNdt~4dt°