《大学物理》作业 No.1 机械振动
一、选择题
1. 把单摆从平衡位置拉开，使摆线与竖直方向成一微小角度θ，然后由静止放手任其振动，从放手时
开始计时。若用余弦函数表示其运动方程，则该单摆振动的初相位为 [ C ] (A) θ; (B)
π2
3; (C) 0; (D)
π2
1。
解：t = 0时，摆角处于正最大处，角位移最大，速度为零， 用余弦函数表示角位移，0=?。
2. 轻弹簧上端固定，下系一质量为1m 的物体，稳定后在1m 下边又系一质量为2m 的物体，于是弹簧又伸长了x ?。若将2m 移去，并令其振动，则振动周期为 [ B ] (A) g m x m T 122?=π
(B) g
m x m T 212?=π
(C) g
m x m T 2121?=π
(D) ()g
m m x
m T 2122+?=π
解：设弹簧劲度系数为k ，由题意，x k g m ??=2，所以x
g m k ?=
2。弹簧振子由弹簧和1m 组成，振动周期为
g
m x m k m T 21122?==π
π
。
3. 一劲度系数为k 的轻弹簧截成三等份，取出其中的两根，将它们并联在一起，下面挂一质量为m 的物体，如图所示。则振动系统的频率为 [ B ] (A)
m k π21 (B) m k 621π
(C)
m
k 321π
(D)
m
k
321π
解：每一等份弹簧的劲度系数k k 3='，两等份再并联，等效劲度系数k k k 62='=''，所以振动频率
m
k m
k 62121π
π
ν=
''=
4. 一弹簧振子作简谐振动，总能量为1E ，如果简谐振动振幅增加为原来的两倍，重物的质量增加为原来的四倍，则它的总能量E 变为
[ D ] (A) 1E /4 (B) 1E /2 (C) 21E (D) 41E 解：原来的弹簧振子的总能量2
12112
112
121A m kA E ω=
=，振动增加为122A A =，质量增加为124m m =，k 不变，角频
率变为11
2
22
14ωω==
=
m k m k ，所以总能量变为
()121211212
112
2
2
222421422421
2
1E A m A m A m E =???
??=???
? ????==
ωωω
5. 一质点作简谐振动，周期为T 。质点由平衡位置向x 轴正方向运动时，由平衡位置到二分之一最大位移这段路程所需要的时间为 [ B ] (A)
4
T (B)
12
T
x
(C)
6
T (D)
8
T
解：由矢量图可知，12
,12
26T t t =
?==
?ππ
ω
二、填空题
1. 用40N 的力拉一轻弹簧，可使其伸长20cm 。此弹簧下应挂
2.0 kg 的物体，才能使弹簧振子作简谐振动的周期s 2.0π=T 。
解: 弹簧的劲度系数(
)1
m
N 2002
.040-?==
?=
x
F k ，弹簧振子周期k
m T
π
2=，
质量()kg 0.220022.042
2
2=???
? ??=?=
πππ
k T m
2. 一单摆的悬线长l = 1.5m,在顶端固定点的铅直下方0.45m 处有一小钉，如图示。设两方摆动均较小，则单摆的左右两方振幅之比
2
1A A 的近似值为 1.20 。
解：以单摆与地球为研究对象，摆动过程中机械能守恒。设左右两方最大角位移(角振幅)分别为1θ和2θ，以物体在最低点处为势能零点，则有
()()()()2
2
2
1122
1
2
12
2
211,2sin
2sin
,)2(2)2/(sin 2cos 1,
cos 1cos 1θθθθθθθθθl l l l mgl mgl ==?≈=--=-
所以：
20.145
.05.15.11
2
1=-=
=
l l θθ 如果题中振幅是指线振幅，则有837.020
.11111
2
11===?=l
l l
l l l l l θθ
3. 两个同频率余弦交流电()t i 1和()t i 2
解：由图可知，()t i 1的初相2
1π
?=，
()t i 2的初相02=?，所以=-12??2π-。
4. 一质点作简谐振动，其振动曲线如图所示。根据此图，它的周期s 43.3=T ，用余弦函数描述时初相位3/2π?-=。
解可知
22
12
=+T T 周期()s 43.3724
==T
初相ππ?3
23
4-=
或。
5. 一质点同时参与了两个同方向的简谐振动，它们的振动方程分别为
)4/cos(05.01πω+=t x (SI)
)12/19cos(05.02πω+=t x (SI)
其合成运动的运动方程为)12/23cos(05.0πω+=t x 。 解：如矢量图可知：πππ
???3
2)12
5(421=
-
-=
-=?，合成振幅 )m (05.021===A A A 。
2
A 45.0
合振动的初相 12
)4
3
(π
π
π
?-
=-
-=(或
π12
23)
所以，合振动方程为
)12
cos(05.0π
ω-
=t x (SI)或)12
23cos(05.0πω+
=t x (SI)
三、计算题
1. 一质量m = 0.25kg 的物体，在弹性恢复力作用下沿x 轴运动，弹簧的劲度系数k =25N ?m -1 (1) 求振动的周期T 和角频率ω；
(2) 如果振幅A = 15cm ，t = 0时位移x 0 = 7.5cm 处，物体沿x 轴反向运动，求初速v 0及初相? ； (3) 写出振动的数值表达式。 解： (1) 周期(s)628.025
25.022===π
π
k m T
角频率 )s (rad 102.0221
-?==
=
π
ππωT
(2) 由旋转矢量图可知初相3
π
?=
，初速度00 由振幅公式,)(2 2 0ω v x A - += 可得 )s (m 30.1075 .015.0101 2 2 2 02 0-?-=--=--=x A v ω (3) 振动方程为)3 10cos(1015)cos(2 π ?ω+ ?=+=-t t A x 2. 一物体放在水平木板上，这木板以Hz 2=ν的频率沿水平直线作简谐运动，物体和水平木板之间的静摩擦系数50.0=s μ，求物体在木板上不滑动的最大振幅max A 。 解：如图建立坐标系，做受力分析， ()()()()())6()5(24cos 3210max 2 g m mg a t A a N f ma f m g N s s s x x μμπνω?ωωμ== → ???? ?????=+-=≤==- 由(4)、(6)式得最大振幅 () ()m 031.0248 .95.022 222mas =??===ππνμωμg g A s s 3. 一物体质量为0.25kg ，在弹性力作用下作简谐振动，弹簧的劲度系数k = 25N ?m -1。如果该系统起始振动时具有势能0.06J 和动能0.02J ，求 (1) 振幅A ； (2) 动能恰等于势能时的位移； (3) 经过平衡位置时物体的速度。 解：(1) 由2 p k 2 1kA E E E = += 得m 08.0)(2p k =+= E E k A (2) 由2 22121 mv kx = 得 )(sin 22222?ωωω+=t A m x m )(c o s )](cos 1[)(sin 2 2 2 2 2 2 22 ?ω?ω?ω+-=+-=+=∴t A A t A t A x 即 2 2 2 x A x -= m 0566.02 ±=± =A x (3) 过平衡位置时，x = 0, 此时动能等于总能量2 p k 21mv E E E = += 1 p k s m 8.0)(2-?±=+= E E m v 4. 在轻质刚性杆AB 两端，各附有一质量相同的小球，可绕通过AB 上并且垂直于杆长的水平轴O 作振幅很小的振动。设OA = a , OB = b , 且b > a ，试求振动周期。 解：如图所示，系统所受合力矩为 θθθ)(sin sin a b mg mga mgb M -≈-= 由于合力矩M 与θ 的正负号相反， 所以上式可写为θ)(a b mg M --= 系统转动惯量)(2 2 2 2 b a m mb ma J +=+= 由转动定律2 2 d d t J M θ=得 θθθ) ()() ()(d d 2 2 2 2 22 b a a b g b a m a b mg J M t +-- =+--= = ，即 0) ()(d d 2 2 22 =+-+ θθb a a b g t ∴ 系统做简谐振动，其角频率2 2 )(b a a b g +-=ω 周期) (222 2 a b g b a T -+==π ωπ A 第2章刚体得转动 一、选择题 1、如图所示，A、B为两个相同得绕着轻绳得定滑轮．A滑轮挂一质量为M得物体，B滑轮受拉力F，而且F＝Mg．设A、Ｂ两滑轮得角加速度分别为βA与βＢ，不计滑轮轴得摩擦，则有 （Ａ) βA＝βB。（B）βA＞βＢ. (Ｃ)βA＜βB．(D）开始时βＡ=βB，以后βA<βB。 ［］ 2、有两个半径相同，质量相等得细圆环A与B。A环得质量分布均匀，B环得质量分布不均匀。它们对通过环心并与环面垂直得轴得转动惯量分别为ＪA与J B,则 （A）ＪA＞J B．(B) JＡ 大学物理上作业2 单项选择题 第1题保守力作功与过程无关，与参考系的选取无关，以上说法： A、正确 B、错误 C、不确定 D、无意义 答案：A 第2题若质点所受的合力矩为零，则质点的角动量不随时间改变。是___ A、质点的角动量守恒定律 B、动量守恒定律 C、质点系的动量定理 D、质点的机械能守恒定律 答案：A 第3题有关质点系的规律都可用于刚体，以上说法： A、正确 B、错误 C、不确定 D、无意义 答案：A 第4题任何时刻绕定轴转动的刚体不只有一个角速度，以上说法： A、正确 B、错误 C、不确定 D、无意义 答案：B 第5题在下列四个实例中，你认为哪一个实例中物体和地球构成的系统的机械能不守恒 A、物体作圆锥摆运动 B、抛出的铁饼作斜抛运动(不计空气阻力) C、物体在拉力作用下沿光滑斜面匀速上升 D、物体在光滑斜面上自由滑下 答案：C 判断题 第6题功是力作用对空间的积累，不受空间性质的影响 答案：错误 第7题摩擦力作功与路径有关 答案：正确 第8题动量与参考系选择无关, 但冲量、动量的增量与惯性系的选取有关。 答案：错误 第9题在任意时刻,平动刚体上各点的速度、加速度都相同。 答案：正确 第10题力矩的功就是力所作的功的一部分。 答案：错误 填空题 第11题若质点在某空间内任一位置都受到保守力作用,该空间存在___。 答案：保守力场 第12题冲量的定义是___。 答案：力与力作用时间的乘积 第13题刚体内各点都绕同一直线作圆周运动。则这种运动叫___。 答案：定轴转动 第14题决定转动惯量J大小的三个因素___,___,___。 答案：转轴位置、刚体质量、质量对轴的分布 第15题绕定轴转动刚体的动能定理是___。 答案：绕定轴转动刚体动能的微分，等于作用在刚体上所有外力之功的代数和 问答题 第16题平行轴定理。 答案：刚体对任意已知轴的转动惯量，等于刚体对通过质心并与该已知轴平行的轴的转动惯量加上刚体的质量与两轴间垂直距离d平方的乘积。 第17题保守力的特点？ 答案：（1）保守力沿闭合路径一周所做的功为零,（2）保守力作功与过程无关,与参考系的选取无关。第18题质点系机械能守恒定律。 答案：若运动过程中，作用于质点系的所有外力和非保守内力都不作功,或其元功之和恒为零时, 质点系内各质点间动能和势能可以互换,但它们的总和(即机械能)保持不变。 第19题质点系动量沿坐标轴投影的守恒定律。 答案：系统在某个方向上所受的合外力为零,则总动量沿此方向的分量守恒。 1.质点运动学单元练习（一）答案 1．B 2．D 3．D 4．B 5．3.0m ；5.0m （提示：首先分析质点的运动规律，在t <2.0s 时质点沿x 轴正方向运动；在t =2.0s 时质点的速率为零；，在t >2.0s 时质点沿x 轴反方向运动；由位移和路程的定义可以求得答案。） 6．135m （提示：质点作变加速运动，可由加速度对时间t 的两次积分求得质点运动方程。） 7．解：（1）)()2(22 SI j t i t r )(21m j i r )(242m j i r )(3212m j i r r r )/(32s m j i t r v （2）)(22SI j t i dt r d v )(2SI j dt v d a )/(422s m j i v )/(222 s m j a 8．解： t A tdt A adt v t o t o sin cos 2 t A tdt A A vdt A x t o t o cos sin 9．解：（1）设太阳光线对地转动的角速度为ω s rad /1027.73600 *62 /5 s m t h dt ds v /1094.1cos 32 （2）当旗杆与投影等长时，4/ t h s t 0.31008.144 10．解： ky y v v t y y v t dv a d d d d d d d -k y v d v / d y C v ky v v y ky 2 22 121, d d 已知y =y o ，v =v o 则2 020 2 121ky v C )(22 22y y k v v o o x L h 书中例题：1.2, 1.6（p.7;p.17）（重点） 直杆AB 两端可以分别在两固定且相互垂直的直导线槽上滑动，已知杆的倾角φ＝ωt 随时间变化，其中ω为常量。 求：杆中M 点的运动学方程。 解：运动学方程为： x=a cos(ωt) y=b sin(ωt) 消去时间t 得到轨迹方程： x 2/a 2 + y 2/b 2 = 1 椭圆 运动学方程对时间t 求导数得速度： v x ＝dx/dt ＝-a ωsin(ωt) v y ＝dy/dt ＝b ωcos(ωt) 速度对时间t 求导数得加速度： a x ＝d v x /dt ＝－a ω2cos(ωt) a y ＝d v y /dt ＝－b ω2sin(ωt) 加速度的大小： a 2＝a x 2＋a y 2 习题指导P9. 1.4（重点） 在湖中有一小船，岸边有人用绳子跨过一高处的滑轮拉船靠岸，当绳子以v 通过滑轮时， 求：船速比v 大还是比v 小？ 若v 不变，船是否作匀速运动？ 如果不是匀速运动,其加速度是多少？ 解： l ＝（h2＋x2）1/2 221/2 122()d l x d x v d t h x d t ==+ 221/2()d x h x v d t x += 当x>>h 时，dx/dt ＝v ，船速＝绳速 当x →0时，dx/dt →∞ 加速度： x y M A B a b φ x h 220d x d t =2221/22221/2221/2221/2221/22221/2()1()11()()1112()2()d x d h x v dt dt x d h x v dt x d dx d h x dx h x v v dx x dt x dx dt dx x dx h x v v x dt x h x dt ?? +=??????=?+???? +??=?++ ???=-?+++ 将221/2()d x h x v d t x +=代入得： 2221/2221/2 221/2 22221/21()112()()2()d x h x x h x h xv v v v d t x x x h x x ++=-?+++3222232222)(x v h x v v x x h dt x d -=++-= 分析： 当x ∞, 变力问题的处理方法（重点） 力随时间变化：F ＝f （t ） 在直角坐标系下，以x 方向为例，由牛顿第二定律： ()x dv m f t dt = 且：t ＝t 0 时，v x ＝v 0 ；x ＝x 0 则： 1 ()x dv f t dt m = 直接积分得： 1 ()()x x v dv f t dt m v t c ===+?? 其中c 由初条件确定。 由速度求积分可得到运动学方程： 班级___ ___学号____ ____姓名____ _____成绩______________ 一、选择题 1. m 与M 水平桌面间都是光滑接触，为维持m 与M 相对静止，则推动M 的水平力F 为：( B ) (A)(m +M )g ctg θ (B)(m +M )g tg θ (C)mg tg θ (D)Mg tg θ 2. 一质量为m 的质点，自半径为R 的光滑半球形碗口由静止下滑，质点在碗内某处的速率为v ，则质点对该处的压力数值为：( B ) (A)R mv 2 (B)R mv 232 (C)R mv 22 (D)R mv 252 3. 如图，作匀速圆周运动的物体，从A 运动到B 的过程中，物体所受合外力的冲量：( C ) (A) 大小为零 (B ) 大小不等于零，方向与v A 相同 (C) 大小不等于零，方向与v B 相同 (D) 大小不等于零，方向与物体在B 点所受合力相同 二、填空题 1. 已知m A =2kg ，m B =1kg ，m A 、m B 与桌面间的摩擦系数μ=0.5，(1)今用水平力F =10N 推m B ，则m A 与m B 的摩擦力f =_______0______，m A 的加速度a A =_____0_______. (2)今用水平力F =20N 推m B ，则m A 与m B 的摩擦力f =____5N____，m A 的加速度a A =_____1.7____. (g =10m/s 2) 2. 设有三个质量完全相同的物体，在某时刻t 它们的速度分别为v 1、v 2、v 3，并且v 1=v 2=v 3 ，v 1与v 2方向相反，v 3与v 1相垂直，设它们的质量全为m ，试问该时刻三物体组成的系统的总动量为_______m v 3________. 3.两质量分别为m 1、m 2的物体用一倔强系数为K 的轻弹簧相连放在光滑水平桌面上(如图)，当两物体相距为x 时，系统由静止释放，已知弹簧的自然长度为x 0，当两物体相距为x 0时，m 1的速度大小为 2 2 121 Km x m m m + . 4. 一弹簧变形量为x 时，其恢复力为F =2ax -3bx 2，现让该弹簧由x =0变形到x =L ，其弹力的功为： 2 3 aL bL - . 5. 如图，质量为m 的小球，拴于不可伸长的轻绳上，在光滑水平桌面上作匀速圆周运动，其半径为R ，角速度为ω，绳的另一端通过光 滑的竖直管用手拉住，如把绳向下拉R /2时角速度ω’为 F m A m B m M F θ A O B R v A v B x m 1 m 2 F m R 大学物理作业本（上） 姓名 班级 学号 江西财经大学电子学院 2005年10月 质点动力学 练习题（一） １.已知质点的运动方程为2 x= =，式中t以秒计，y t ,3t y x,以米计。试求：（1）质点的轨道方程，并画出示意图； （2）质点在第2秒内的位移和平均速度； （3）质点在第2秒末的速度和加速度。 2．质点沿半径R=0.1m 的圆作圆周运动，自A 沿顺时针方 向经B 、C 到达D 点，如图示，所需时间为2秒。试求： （1） 质点2秒内位移的量值和路程； （2） 质点2秒内的平均速率和平均速度的量值。 3．一小轿车作直线运动，刹车时速度为v 0，刹车后其加速度与速度成正比而反 向，即a=-kv ，k 为已知常数。试求： （1） 刹车后轿车的速度与时间的函数关系； （2） 刹车后轿车最多能行多远？ A B C O R D 练习题（二） 1．一质点作匀角加速度圆周运动，β=β0，已知t=0，θ= θ0 ， ω=ω0 ，求 任一时刻t 的质点运动的角速度和角位移的大小。 2．一质点作圆周运动，设半径为R ，运动方程为202 1 bt t v s -=，其中S 为弧长， v 0为初速，b 为常数。求： （1） 任一时刻t 质点的法向、切向和总加速度； （2） 当t 为何值时，质点的总加速度在数值上等于b ，这时质点已沿圆周 运行了多少圈？ 3．一飞轮以速率n=1500转/分的转速转动，受到制动后均匀地减速，经t=50秒后静止。试求： （1）角加速度β； （2）制动后t=25秒时飞轮的角速度，以及从制动开始到停转，飞轮的转数N； （3）设飞轮的半径R=1米，则t=25秒时飞轮边缘上一点的速度和加速度的大小。 质点动力学 练习题（三） 1、质量为M的物体放在静摩擦系数为μ的水平地面上；今对物体施一与水平方向成θ角的斜向上的拉力。试求物体能在地面上运动的最小拉力。 第2章 刚体的转动 一、 选择题 1、 如图所示，A 、B 为两个相同的绕着轻绳的定滑轮．A 滑轮挂一质量为M 的物体，B 滑轮受拉力F ，而且F ＝Mg ．设A 、B 两滑轮的角加速度分别为?A 和?B ，不计滑轮轴的摩擦，则有 (A) ?A ＝?B ． (B) ?A ＞?B ． (C) ?A ＜?B ． (D) 开始时?A ＝?B ，以后?A ＜?B ． ［ ］ 2、 有两个半径相同，质量相等的细圆环A 和B ．A 环的质量分布均匀，B 环的质量分布不均匀．它们对通过环心并与环面垂直的轴的转动惯量分别为J A 和J B ，则 (A) J A ＞J B ． (B) J A ＜J B ． (C) J A = J B ． (D) 不能确定J A 、J B 哪个大． ［ ］ 3、 如图所示，一匀质细杆可绕通过上端与杆垂直的水平光滑固定轴O 旋转，初始状态为静止悬挂．现有一个小球自左方水平打击细杆．设小球与细杆之间为非弹性碰撞，则在碰撞过程中对细杆与小球这一系统 (A) 只有机械能守恒． (B) 只有动量守恒． (C) 只有对转轴O 的角动量守恒． (D) 机械能、动量和角动量均守恒． ［ ］ 4、 质量为m 的小孩站在半径为R 的水平平台边缘上．平台可以绕通过其中心的竖直光滑固定轴自由转动，转动惯量为J ．平台和小孩开始时均静止．当小孩突然以相对于地面为v 的速率在台边缘沿逆时针转向走动时，则此平台相对地面旋转的角速度和旋转方向分别为 (A) ??? ??=R J mR v 2 ω，顺时针． (B) ?? ? ??=R J mR v 2ω，逆时针． (C) ??? ??+=R mR J mR v 22ω，顺时针． (D) ?? ? ??+=R mR J mR v 22ω，逆时针。 ［ ］ 5、 如图所示，一静止的均匀细棒，长为L 、质量为M ，可绕通过棒的端点且垂直于棒长的光滑固定轴O 在水平面内转动，转动惯量为231ML ．一质量为m 、速率为v 的子弹在水平面内沿与棒垂直的方向射出并穿出棒的自由端，设穿过棒后子弹的速率为v 2 1，则此时棒的角速度应为 (A) ML m v ． (B) ML m 23v ． 《误差理论》作业参考答案 1、（1）74.63±0.05cm 或 746.3±0.5mm （2） 7.25±0.01cm 或 72.5±0.1mm （3）42.6 ±0.2s （4）27.6 ±0.2℃（5）2.734±0.001v 2、（1）2位 （2）7位（3）5位（4）6位（5）5位（6）2位 3、(1) 299300=2.99300510?；983±4=()21004.083.9?±；0.00400=4.00310-? 0.004521±0.000001=()310001.0521.4-?±；32476510?=3.2476910?； (2) 15.48g =1.548mg 410?=1.548Kg 210-? (3) m =312.670±0.002Kg =(3.1267±0.00002)510?g =(3.12670±0.00002)mg 810? (4) =t 17.9±0.1S =0.298±0.002min =(2.98±0.02)×10-1 min 4、（1）N=10.8±0.2cm （2）首位数码“0”不是有效数字，未位数码“0”是有效数字，正确答案是四位有效数字。 （3）28cm =2.8mm 210? 280mm =28.0cm （4）L=（3.8±0.2）mm 410? （5）0.0221?0.0221=“0.00048841”≈0.000488 （6） 31010.460 .1160.121500 400?≈?? 5、（1）X =81(4.113+4.198+4.152+4.147+4.166+4.154+4.132+4.170)=8 1 ?33.232 =4.154cm X ?= {() 1881-? [(4.154-4.113) 2 + (4.154-4.198)2+ (4.154-4.152)2 +(4.154-4.147)2+ (4.154-4.166)2+ (4.154-4.154)2 +(4.154-4.132)2+ (4.154-4.170)2] } 2 1 ≈0.00904～０.009cm X =X ±x ?=4.154±0.009cm 或 X =X ±x ?=4.15±0.01cm E = 154 .4009.0?100%=0.22% 或 E =15.401 .0?100% =0.23% 注：使用计算器时计算过程中有效数字的位数可以不考虑，最后结果应按照教材P6的“不确定度 取位规则”和“测量有效数字取位规则”。 (2)、X = 61（2.904+2.902+2.900+2.903+2.900+2.904）=6 413 .17=2.902167cm 安庆师范学院理科非物理专业 大学物理（少学时）作业本 姓 名 学 号 班 级 物理与电气工程学院大学物理教研室编制 2011年8月 习题一 1-6 一艘正在行驶的快艇，在发动机关闭后，有一个与它速度方向相反的加速度，其大小与它的速度平方成正比，即：2kv dt dv -=，式中k 为常数。试证明快艇在关闭发动机后又行驶x 距离时的速度为kx e v v -=0，其中v 0是发动机关闭时的速度。 证明： 1-10 在相对于地面静止的坐标系内，A 、B 两船都以12-?s m 的速率匀速行驶，A 船沿x 轴正向，B 船沿y 轴正向。今在A 船上设置与静止坐标系方向相同的坐标系（x 、y 轴的单位矢量分别用i 、j 表示），那么从A 船看B 船，它对A 船的速度为多少？ 习题二 2-10 井水水面离地面2m ，一人用质量为1kg 的桶从井中提10kg 的水，但由于水桶漏水，每升高0.5m 要漏去0.2kg 的水。求水桶匀速地从井中提到地面的过程中人所做的功。 2-21 质量为m 的小球自斜面高度为h 处自由下落到倾角为30°的固定光滑斜面上。设碰撞是完全弹性的，求小球对斜面的冲量大小和方向。 习题三 3-5 一根长为l ，质量为m 的均匀直棒可绕其一端，且与棒垂直的水平光滑固定轴转动。抬起另一端使棒向上与水平面成60°，然后无初转速地将棒释放。已知棒对轴的转动惯量为231ml ，设l =1m ，求： ⑴ 放手时棒的角加速度。 ⑵棒转到水平位置时的角速度。 3-10 如题3-10图所示，在光滑水平面上，质量为M 的小木块系在劲度系数为k 的轻弹簧一端，弹簧的另一端固定在O 点，开始时，木块与弹簧静 止在A 点，且弹簧为原长l 0。一颗质量为m 的子弹以初速度v 0击入木块并嵌在木块内。当木块到达B 点时，弹簧的长度为L ，且OB ⊥OA 。求木块到 大学物理作业(二)答 案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 2 班级___ ___学号____ ____姓名____ _____成绩______________ 一、选择题 1. m 与M 水平桌面间都是光滑接触，为维持m 与M 相对静止，则推动M 的水平力F 为：( B ) (A)(m +M )g ctg (B)(m +M )g tg (C)mg tg θ (D)Mg tg θ 2. 一质量为m 的质点，自半径为R 的光滑半球形碗口由静止下滑，质点在碗内某处的速率为v ，则质点对该处的压力数值为：( B ) (A)R mv 2 (B)R mv 232 (C)R mv 22 (D)R mv 252 3. 如图，作匀速圆周运动的物体，从A 运动到B 的过程中，物体所受合外力的冲量：( C ) (A) 大小为零 (B ) 大小不等于零，方向与v A 相同 (C) 大小不等于零，方向与v B 相同 (D) 大小不等于零，方向与物体在B 点所受合力相同 二、填空题 1. 已知m A =2kg ，m B =1kg ，m A 、m B 与桌面间的摩擦系数μ=0.5，(1)今用水平力F =10N 推m B ，则m A 与m B 的摩擦力f =_______0______，m A 的加速度a A =_____0_______. (2)今用水平力F =20N 推m B ，则m A 与m B 的摩擦力f =____5N____，m A 的加速度a A =_____1.7____. (g =10m/s 2) 2. 设有三个质量完全相同的物体，在某时刻t 它们的速度分别为v 1、v 2、v 3，并且 v 1=v 2=v 3 ，v 1与v 2方向相反，v 3与v 1相垂直，设它们的质量全为m ，试问该时刻三物体组成的系统的总动量为_______m v 3________. 3.两质量分别为m 1、m 2的物体用一倔强系数为K 的轻弹簧相连放在光滑水平桌面上(如图)，当两物体相距为x 时，系统由静止释放，已知弹簧的自然长度为x 0，当两物体相距为x 0时，m 1的速度大小为 2 2 121 Km x m m m + . 4. 一弹簧变形量为x 时，其恢复力为F =2ax -3bx 2，现让该弹簧由x =0变形到x =L ，其弹力的功为： 2 3 aL bL - . 5. 如图，质量为m 的小球，拴于不可伸长的轻绳上，在光滑水平桌面上作匀速圆周运动，其半径为R ，角速度为ω，绳的另一端通过 F m A m B m M F θ A O B R v A v B x m 1 m 2 m R 大学物理作业本（下） 姓名 班级 学号 江西财经大学电子学院 2005年10月 第九章 稳恒磁场 练 习 一 1． 已知磁感应强度为2 0.2-?=m Wb B 的均匀磁场，方向沿x 轴正方向，如图所示。求： （1） 通过图中abcd 面的磁通量； （2） 通过图中befc 面的磁通量； （3） 通过图中aefd 面的磁通量。 2． 如图所示，在被折成钝角的长直导线通中有20安培的电流。求A 点的磁感应强度。设 a=2.0cm ，ο 120=α。 3．有一宽为a的无限长薄金属片，自下而上通有电流I，如图所示，求图中P点处的磁感应强度B。 4．半径为R的圆环，均匀带电，单位长度所带的电量为 ，以每秒n转绕通过环心并与环面垂直的轴作等速转动。求： （１）环心的磁感应强度； （２）在轴线上距环心为x处的任一点P的磁感应强度。 练习二 １．一载有电流I的圆线圈，半径为R，匝数为N。求轴线上离圆心x处的磁感应强度B，取R=12cm，I=15A，N=50，计算x=0cm，x=5.0cm, x=15cm各点处的B值； ２．在一半径R=1.0cm的无限长半圆柱形金属薄片中，自上而下通有电流I=5.0A，如图所示。 求圆柱轴线上任一点P处的磁感应强度。 ３．如图所示，两无限大平行平面上都有均匀分布的电流，设其单位宽度上的电流分别为1 i 和2i ，且方向相同。求： （１） 两平面之间任一点的磁感应强度； （２） 两平面之外任一点的磁感应强度； （３） i i i ==21时，结果又如何 ４．10A 的电流均匀地流过一根长直铜导线。在导线内部做一平面S ，一边为轴线，另一边 在导线外壁上，长度为1m ，如图所示。计算通过此平面的磁通量。（铜材料本身对磁场分布无影响）。 第一章 质点运动学 课 后 作 业 1、一质点沿x 轴运动，其加速度a 与位置坐标x 的关系为 a ＝2＋6 x 2 (SI) 如果质点在原点处的速度为零，试求其在任意位置处的速度． 解：设质点在x 处的速度为v ， 62d d d d d d 2x t x x t a +=?== v v 2分 () x x x d 62d 0 20 ??+=v v v 2分 ( ) 2 2 1 3 x x +=v 1分 2、一质点沿x 轴运动，其加速度为a 4t (SI)，已知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 d v /d t 4=t ， d v 4=t d t ? ?=v v 0 d 4d t t t v 2=t 2 3分 v d =x /d t 2=t 2 t t x t x x d 2d 0 20 ?? = x 2= t 3 /3+x 0 (SI) 2分 3、一质点沿半径为R 的圆周运动．质点所经过的弧长与时间的关系为 22 1 ct bt S += 其中b 、c 是大于零的常量，求从0=t 开始到切向加速度与法向 加速度大小相等时所经历的时间． 解： ct b t S +==d /d v 1分 c t a t == d /d v 1分 ()R ct b a n /2 += 1分 根据题意： a t = a n 1分 即 ()R ct b c /2 += 解得 c b c R t -= 1分 4、如图所示，质点P 在水平面内沿一半径为R =2 m 的圆轨道转动．转动的角速度与时间t 的函数关系为2kt =ω (k 为常量)．已知s t 2=时，质点P 的速度值为32 m/s ．试求1=t s 时，质点P 的速度与加速度的大小． O R P 解：根据已知条件确定常量k () 222/rad 4//s Rt t k ===v ω 1分 24t =ω, 24Rt R ==ωv s t 1=时， v = 4Rt 2 = 8 m/s 1分 2s /168/m Rt dt d a t ===v 1分 22s /32/m R a n ==v 1分 () 8.352 /12 2=+=n t a a a m/s 2 1分 5、一敞顶电梯以恒定速率v 10 m/s 上升．当电梯离地面h =10 m 时，一 《大学物理》试题及答案 一、填空题（每空1分，共22分） 1．基本的自然力分为四种：即强力、、、。 2．有一只电容器，其电容C＝50微法，当给它加上200V电压时，这个电容储存的能量是______焦耳。 3．一个人沿半径为R 的圆形轨道跑了半圈，他的位移大小为，路程为。 4．静电场的环路定理公式为：。5．避雷针是利用的原理来防止雷击对建筑物的破坏。 6．无限大平面附近任一点的电场强度E为 7．电力线稀疏的地方，电场强度。稠密的地方，电场强度。 8．无限长均匀带电直导线，带电线密度+λ。距离导线为d处的一点的电场强度为。 9．均匀带电细圆环在圆心处的场强为。 10．一质量为M＝10Kg的物体静止地放在光滑的水平面上，今有一质量为m=10g的子弹沿水平方向以速度v=1000m/s射入并停留在其中。求其 后它们的运动速度为________m/s。 11．一质量M＝10Kg的物体，正在以速度v＝10m/s运动，其具有的动能是_____________焦耳 12．一细杆的质量为m=1Kg，其长度为3ｍ，当它绕通过一端且垂直于细杆 的转轴转动时，它的转动惯量为_____Kgｍ2。 13．一电偶极子，带电量为q=2×105-库仑，间距L＝0.5cm，则它的电距为________库仑米。 14．一个均匀带电球面，半径为10厘米，带电量为2×109-库仑。在距球心 6厘米处的电势为____________V。 15．一载流线圈在稳恒磁场中处于稳定平衡时，线圈平面的法线方向与磁场强度B的夹角等于。此时线圈所受的磁力矩最。 16．一圆形载流导线圆心处的磁感应强度为1B，若保持导线中的电流强度不 大学物理第二章习题及 答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 第二章 牛顿运动定律 一、选择题 1.下列说法中哪一个是正确的（ ） （A ）合力一定大于分力 （B ）物体速率不变，所受合外力为零 （C ）速率很大的物体，运动状态不易改变 （D ）质量越大的物体，运动状态越不易改变 2.用细绳系一小球，使之在竖直平面内作圆周运动，当小球运动到最高点时（ ） （A ）将受到重力，绳的拉力和向心力的作用 （B ）将受到重力，绳的拉力和离心力的作用 （C ）绳子的拉力可能为零 （D ）小球可能处于受力平衡状态 3.水平的公路转弯处的轨道半径为R ，汽车轮胎与路面间的摩擦因数为μ，要使汽车不致于发生侧向打滑，汽车在该处的行驶速率（ ） （A ）不得小于gR μ （B ）不得大于gR μ （C ）必须等于 gR μ2 （D ）必须大于 gR μ3 4.一个沿x 轴正方向运动的质点，速率为51 s m -?，在0=x 到m 10=x 间受到一个如图所示的y 方向的力的作用，设物体的质量为1. 0kg ，则它到达m 10=x 处的速率为（ ） （A ）551s m -? （B ）1751 s m -? （C ）251s m -? （D ）751 s m -? 5.质量为m 的物体放在升降机底板上，物体与底板的摩擦因数为μ，当升降机以加速度a 上升时，欲拉动m 的水平力至少为多大（ ） （A ）mg （B ）mg μ（C ）)(a g m +μ （D ）)(a g m -μ 6 物体质量为m ，水平面的滑动摩擦因数为μ，今在力F 作用下物体向右方运动，如下图所示，欲使物体具有最大的加速度值，则力F 与水平方向的夹角θ应满足（ ） （A ）1cos =θ （B ）1sin =θ （C ）μθ=tg （D ）μθ=ctg 二、简答题 1.什么是惯性系什么是非惯性系 2.写出任一力学量Q 的量纲式，并分别表示出速度、加速度、力和动量的量纲式。 三、计算题 2.1质量为10kg 的物体，放在水平桌面上，原为静止。先以力F 推该物体，该力的大小为20N ，方向与水平成?37角，如图所示，已知物体与桌面之前的滑动摩擦因数为 0.1，求物体的加速度。 2.2质量M=2kg 的物体，放在斜面上，斜面与物体之间的滑动摩擦因数 2.0=μ，斜面仰角?=30α，如图所示，今以大小为19.6N 的水平力F 作用于m ， 求物体的加速度。 题2.2 华侨大学大学物理作业本(下)答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 大学物理作业本（下） 姓名 班级 学号 江西财经大学电子学院 2005年10月 第九章稳恒磁场 练习一 1．已知磁感应强度为2 B的均匀磁场，方向沿x轴正方向，如图 Wb 0.2- ? =m 所示。求： （1）通过图中abcd面的磁通量； （2）通过图中befc面的磁通量； （3）通过图中aefd面的磁通量。 2．如图所示，在被折成钝角的长直导线通中有20安培的电流。求A点的 α。 磁感应强度。设a=2.0cm， 120 = 3．有一宽为a的无限长薄金属片，自下而上通有电流I，如图所示，求图中P点处的磁感应强度B。 4．半径为R的圆环，均匀带电，单位长度所带的电量为 ，以每秒n转绕通过环心并与环面垂直的轴作等速转动。求： （１）环心的磁感应强度； （２）在轴线上距环心为x处的任一点P的磁感应强度。 练习二 １．一载有电流I的圆线圈，半径为R，匝数为N。求轴线上离圆心x处的磁感应强度B，取R=12cm，I=15A，N=50，计算x=0cm，x=5.0cm, x=15cm各点处的B值； ２．在一半径R=1.0cm的无限长半圆柱形金属薄片中，自上而下通有电流I=5.0A，如图所示。求圆柱轴线上任一点P处的磁感应强度。 ３．如图所示，两无限大平行平面上都有均匀分布的电流，设其单位宽度上的电流分别为 1i 和2i ，且方向相同。求： （１）两平面之间任一点的磁感应强度； （２）两平面之外任一点的磁感应强度； （３）i i i ==21时，结果又如何？ ４．10A 的电流均匀地流过一根长直铜导线。在导线内部做一平面S ，一边为 轴线，另一边在导线外壁上，长度为1m ，如图所示。计算通过此平面的磁通量。（铜材料本身对磁场分布无影响）。 《大学物理》习题和答案 第9章热力学基础 1，选择题 2。对于物体的热力学过程，下面的陈述是正确的，即 [(A)的内能变化只取决于前两个和后两个状态。与所经历的过程无关(b)摩尔热容量的大小与物体所经历的过程无关 (C)，如果单位体积所含热量越多，其温度越高 (D)上述说法是不正确的 8。理想气体的状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式，那么方程 Vdp？pdV？MRdT代表[(M)(A)等温过程(b)等压过程(c)等压过程(d)任意过程 9。热力学第一定律表明 [] (A)系统对外界所做的功不能大于系统从外界吸收的热量(B)系统内能的增量等于系统从外界吸收的热量 (C)在这个过程中不可能有这样一个循环过程，外部对系统所做的功不等于从系统传递到外部的热量(d)热机的效率不等于1 13。一定量的理想气体从状态(p，V)开始，到达另一个状态(p，V)。一旦它被等温压缩到2VV，外部就开始工作；另一种是绝热压缩，即外部功w。比较这两个功值的大小是22 [] (a) a > w (b) a = w (c) a 14。1摩尔理想气体从初始状态(T1，p1，V1)等温压缩到体积V2，由外部对气体所做的功是[的](a)rt 1ln v2v(b)rt 1ln 1v1 v2(c)P1(v2？ V1(D)p2v 2？P1V1 20。两种具有相同物质含量的理想气体，一种是单原子分子气体，另一种是双原子分子气体， 通过等静压从相同状态升压到两倍于原始压力。在这个过程中，两种气体[(A)从外部吸收相同量的热量和内部能量增量，(b)从外部吸收相同量的热量和内部能量增量是不同的，(c)从外部吸收相同量的热量和内部能量增量是不同的，(d)从外部吸收相同量的热量和内部能量增量是相同的。这两个气缸充满相同的理想气体，并具有相同的初始状态。在等压过程之后，一个钢瓶内的气体压力增加了一倍，另一个钢瓶内的气体温度也增加了一倍。在这个过程中，这两种气体从[以外吸收的热量相同(A)不同(b)，前者吸收的热量更多(c)不同。后一种情况吸收更多热量(d)热量吸收量无法确定 25。这两个气缸充满相同的理想气体，并具有相同的初始状态。等温膨胀后，一个钢瓶的体积膨胀是原来的两倍，另一个钢瓶的气体压力降低到原来的一半。在其变化过程中，两种气体所做的外部功是[] (A)相同(b)不同，前者所做的功更大(c)不同。在后一种情况下，完成的工作量很大(d)完成的工作量无法确定 27。理想的单原子分子气体在273 K和1atm下占据22.4升的体积。将这种气体绝热压缩到16.8升需要做多少功？ [](a)330j(b)680j(c)719j(d)223j 28。一定量的理想气体分别经历等压、等压和绝热过程后，其内能从E1变为E2。在以上三个过程中， 大学物理试题及答案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】 第1部分：选择题 习题1 1-1 质点作曲线运动，在时刻t 质点的位矢为r ，速度为v ，t 至()t t +?时间内的位移为r ?，路程为s ?，位矢大小的变化量为r ?（或称r ?），平均速度为v ，平均速率为v 。 （1）根据上述情况，则必有（ ） （A ）r s r ?=?=? （B ）r s r ?≠?≠?，当0t ?→时有dr ds dr =≠ （C ）r r s ?≠?≠?，当0t ?→时有dr dr ds =≠ （D ）r s r ?=?≠?，当0t ?→时有dr dr ds == （2）根据上述情况，则必有（ ） （A ）,v v v v == （B ）,v v v v ≠≠ （C ）,v v v v =≠ （D ）,v v v v ≠= 1-2 一运动质点在某瞬间位于位矢(,)r x y 的端点处，对其速度的大小有四种意见，即 （1） dr dt ；（2）dr dt ；（3）ds dt ；（4下列判断正确的是： （A ）只有（1）（2）正确 （B ）只有（2）正确 （C ）只有（2）（3）正确 （D ）只有（3）（4）正确 1-3 质点作曲线运动，r 表示位置矢量，v 表示速度，a 表示加速度，s 表示路程，t a 表示切向加速度。对下列表达式，即 （1）dv dt a =；（2）dr dt v =；（3）ds dt v =；（4）t dv dt a =。 下述判断正确的是（ ） （A ）只有（1）、（4）是对的 （B ）只有（2）、（4）是对的 （C ）只有（2）是对的 （D ）只有（3）是对的 1-4 一个质点在做圆周运动时，则有（ ） （A ）切向加速度一定改变，法向加速度也改变 （B ）切向加速度可能不变，法向加速度一定改变 （C ）切向加速度可能不变，法向加速度不变 （D ）切向加速度一定改变，法向加速度不变 * 1-5 如图所示，湖中有一小船，有人用绳绕过岸上一定高度处的定滑轮拉湖中的船向 岸边运动。设该人以匀速率0v 收绳，绳不伸长且湖水静止，小船的速率为v ，则小船作（ ） （A ）匀加速运动，0 cos v v θ= （B ）匀减速运动，0cos v v θ= （C ）变加速运动，0cos v v θ = （D ）变减速运动，0cos v v θ= （E ）匀速直线运动，0v v = 1-6 以下五种运动形式中，a 保持不变的运动是 ( ) （Ａ）单摆的运动． （Ｂ）匀速率圆周运动． （Ｃ）行星的椭圆轨道运动． （Ｄ）抛体运动． （Ｅ）圆锥摆运动． 1-7一质点作直线运动，某时刻的瞬时速度ｖ＝２ｍ／ｓ，瞬时加速度22/a m s -=-，则一秒钟后质点的速度 ( ) （Ａ）等于零． （Ｂ）等于－２ｍ／ｓ． （Ｃ）等于２ｍ／ｓ． （Ｄ）不能确定． 大学物理作业(一)答 案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 班级___ ___学号____ ____姓名____ _____成绩______________ 一. 填空： 1. 已知质点的运动方程：22,2t y t x -== (SI 制)，则(1) t =1s 时质点的位置矢量 2i j +，速度 22i j -，加速度___2j -_________，(2) 第1s 末到第2s 秒末质点的位移____23i j -___ ___，平均速度___23i j -_______. 2. 一人从田径运动场的A 点出发沿400米的跑道跑了一圈回A 点，用了1分钟的时间，则在上述时间内其平均速度为_____0_________. 3. 一质点沿线x 轴运动，其加速度为t a 4=(SI 制)，当t =0时，物体静止于x =10m 处，则t 时刻质点的速度______22t _____，位置____32103 t +_____________. 4. 一质点的运动方程为j i r 232t t +=(SI 制)，任意时刻t 的切向加速度为 ，法向加速度为 . 二. 选择： 1. 以下说法错误的是：( ABC ) (A) 运动物体的加速度越大，物体的速度也越大. (B) 物体在直线前进时，如果物体向前的加速度减小了，物体前进的速度也减小. (C) 物体的加速度值很大，而物体的速度值可以不变，是不可能的. (D) 在直线运动中且运动方向不发生变化时，位移的量值与路程相等. 2. 下面叙述哪一种正确： ( B ) (A)速度为零，加速度一定为零. (B)当速度和加速度方向一致，但加速度量值减小时，速度的值一定增加. (C)速度很大加速度也一定很大. 3. 如图河中有一小船，人在离河面一定高度的岸上通过 绳子以匀速度0v 拉船靠岸，则船在图示位置处的速率 为：( C ) (A)0v (B)θcos 0v (C) θcos /0v (D) θtan 0v 4. 以初速度0v ，仰角θ抛出小球，当小球运动到最高点时，其轨道曲率半径为(不计空气 阻力)： ( D ) 1 作业题一（静止电荷的电场） 班级:_____________ 姓名:_____________ 学号:_____________ 一、选择题 1. 一均匀带电球面，电荷面密度为σ，球面内电场强度处处为零，球面上面元d S 带有σ d S 的电荷，该电荷在球面内各点产生的电场强度 (A) 处处为零． (B) 不一定都为零． (C) 处处不为零． (D) 无法判定 ．[ ］ 2. 电荷面密度均为＋σ的两块“无限大”均匀带电的平行平板如图放置，其周围 空间各点电场强度E ? 随位置坐标x 变化的关系曲线为：(设场强方向向右为正、向左为 负) ［ ］ 3. 将一个试验电荷q 0 (正电荷)放在带有负电荷的大导体附近P 点处(如图)，测得它所受的力为F ．若考虑到电荷q 0不是足够小，则 (A) F / q 0比P 点处原先的场强数值大． (B) F / q 0比P 点处原先的场强数值小． (C) F / q 0等于P 点处原先场强的数值． (D) F / q 0与P 点处原先场强的数值哪个大无法确定． ［ ］ 4. 如图所示，一个电荷为q 的点电荷位于立方体的A 角上， 则通过侧面abcd 的电场强度通量等于： (A) 06εq ． (B) 012εq ． (C) 024εq ． (D) 0 48εq ． ［ ］ 5. 高斯定理 ???=V S V S E 0/d d ερ? ? (A) 适用于任何静电场． 02ε P 0 2 (B) 只适用于真空中的静电场． (C) 只适用于具有球对称性、轴对称性和平面对称性的静电场． (D) 只适用于虽然不具有(C)中所述的对称性、但可以找到合适的高斯面的静电场． ［ ］ 6. 如图所示，两个“无限长”的、半径分别为R 1和R 2的共轴圆柱面均匀带电，沿轴线方向单位长度上所带电荷分别为λ1和λ2，则在内圆柱面里面、距离轴线为r 处的P 点的电场强度大小E 为： (A) r 0212ελλπ+． (B) 20210122R R ελελπ+π (C) 1 01 2R ελπ． (D) 0． ［ ］ 7. 点电荷Q 被曲面S 所包围 ， 从无穷远处引入另一点电荷q 至曲面外一点，如图所示，则引入前后： (A) 曲面S 的电场强度通量不变，曲面上各点场强不变． (B) 曲面S 的电场强度通量变化，曲面上各点场强不变． (C) 曲面S 的电场强度通量变化，曲面上各点场强变化． (D) 曲面S 的电场强度通量不变，曲面上各点场强变化． ［ ］ 8. 根据高斯定理的数学表达式 ? ∑?=S q S E 0/d ε? ?可知下述各种说法中，正确的 是： (A) 闭合面内的电荷代数和为零时，闭合面上各点场强一定为零． (B) 闭合面内的电荷代数和不为零时，闭合面上各点场强一定处处不为零． (C) 闭合面内的电荷代数和为零时，闭合面上各点场强不一定处处为零． (D) 闭合面上各点场强均为零时，闭合面内一定处处无电 ［ ］ 二、填空题 9. A 、B 为真空中两个平行的“无限大”均匀带电平面，已知两平面间的电场强度大小为E 0，两平面外侧电场强度大小都为E 0/3，方向如图．则A 、B 两平面上的电荷面密度分别 为σA ＝_______________, σB ＝____________________． q A B E 0 E 0/3 E 0/3大学物理试题及答案
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