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大学物理1参考答案

上期物理1 参考答案练习一:1-2、DD 3、i ct v v)31(30 ,400121ct t v x x4、 j 8,j i 4 ,4412arctg arctg 或5解:(1)j t t i t r)4321()53(2 ;(2)3(3)drv i t j dtr r r ; 437(/)t sv i j m s r r (3))/(12s m j dtvd a6 解: ∵ xvv t x x v t v a d d d d d d d d分离变量: 2d (26)d v v adx x x 两边积分 2(26)vdv x dx得c x x v 322221 由题知,0 x 时,100 v ,∴50 c ∴ 13s m 252 x x v练习二:1-2、CB 3、32ct ,ct 2,R t c 42,R ct 2; 4、212t t ,212t5、解:(1)由23Rbt dtd R dt ds v得:Rbt dtdva 6 ,4229t Rb R v a n n n n e t Rb e Rbt e a e a a42966、当滑至斜面底时,h y ,则gh v A 2 ,将gh v A 2分解到x 和y 两个方向Ax vAy vA 物运动过程中又受到B 的牵连运动影响,因此,A 对地的速度为jgh i gh u v u v AA )sin 2()cos 2(' 地练习三:1-3、BCB 4、3s 和0s ; 5、222(sin cos )x y R v R ti tj v Rv v v6、解: 设人到船之间绳的长度为l ,此时绳与水面成 角,由图可知 222s h l将上式对时间t 求导,得tss t l ld d 2d d 2 根据速度的定义,并注意到l ,s 是随t 减少的,∴ tsv v t l v d d ,d d 0 船绳即cos d d d d 00v v s l t l s l t s v船 或 sv s h s lv v 02/1220)( 船 将船v 再对t 求导,即得船的加速度3202220202002)(d d d d d d sv h s v s l s v s lv s v v s t s l t l s t v a 船船 7、解: kv dt dvt vv kdt dv v 001 tk e v v 0 t k e v dtdx0 dt e v dx t k tx00)1(0t k e kv x练习四:1-2 AC3、解: 2s m 83166m f a x x 2s m 167 m f a y y (1)20101200s m 872167s m 452832dt a v v dt a v v y y y x x x于是质点在s 2时的速度1sm8745jiv(2m874134)167(21)4832122(21)21(22jijijtaitatvryx4、解:小球的受力分析如下图,有牛顿第二定律可知:dtdvmFkvmg分离变量及积分得:vtFkvmgFkvmgddtmk)(解得:))(1(1Fmgekv t mk5、解:取弹簧原长时m2所在处为坐标原点,竖直向下为x轴,m1,m2的受力分析如上图所示。

设t时刻m2的坐标为x,系统加速度为a,则有:(1)kxFTTamTgmmamFTm,且有:;:对;:对22211由此得:212mmkxgma(2)由dxdvvdtdxdxdvdtdva得:212212)2(m m kx g m x v vdvdx m m kxg m两边积分得:(3)20m g a x k由,得 代入上式得max v 6、将力分解, 列式 sin mg ma 2cos v N mg m R得出 sin g a ,)cos (2Rv g m N练习五1-2、BC ; 3、140s N ,24s m /; 4、6.14或7475,35.5°或75arctg ; 5、解: 子弹穿过第一木块时, 两木块速度相同,均为v 10 1211 v m m t F子弹穿过第二木块后, 第二木块速度变为v 212222v v m m t F解得: 2111m m t Fv 222112m t F m m t F v6、解:(1)由水平方向的动量守恒得(设子弹刚穿出时,M 的水平速度为V 1)s m V mV MV mV /13.3110分析M 物体的受力,有:NlMV Mg T lMV Mg T 5.262121(2),方向水平向左s N mV mV I 7.40练习六:1-2:C B ; 3、0J ,18J ,17 J ; 4、38mgl5、(1)以物体、斜面、地球作为一个系统201cos cos sin 2f h w mgS mgmgh mv202(1cot )v h g(2)返回, 21cos sin 2h mgmv mgh 以上面h 结果代入,得出6、解:框架静止时,弹簧伸长Δl =0.1m ,由平衡条件mg=k Δl ,求得:k=mg/Δl =0.2×9.8/0.1=19.6N/m铅块落下h=30cm 后的速度v 0 , 可由能量守恒方程求出:2021mv mghs m gh v /42.220设铅快与框架碰后的共同速度为 v ,由动量守恒:mv mv 20设框架下落的最大距离为 x ,由机械能守恒:(设弹性势能零点为弹簧的自由身长处,而以挂上砝码盘平衡时,砝码盘底部为重力势能零点。

)mgx x l k l k v m m 2)(2121)(21222 进行整理并代入数据,可得x 的一元二次方程:003.02.02x x解得:x = 0.3m练习七:1-3、 D C B ;4、解 对质点m 应用动量定理,则有 p I I mg Tm 绕行一周,则0 p ,因此 mg T I I上式表明,张力冲量与重力冲量大小相等,方向相反.重力是恒力,方向竖直向下,摆球绕行一周的时间为2,因此,重力在一个周期内的冲量大小为 2mg I mg因而一个周期内张力的冲量大小也为 2T mgI。

但方向相反5、解:(1)当A 和B 开始分离时,两者具有相同的速度,根据能量守恒,可得到:20221)(21kx v m m B A ,所以:0x m m kv BA ; 弹簧恢复到原长时,AB 分开。

(2)分离之后,A 的动能又将逐渐的转化为弹性势能,所以:1cot 2(1cot )1cot v gh v222121A A kx v m,则:0A A A B m x x m m6、解: 取木块压缩弹簧至最短处的位置为重力势能零点,弹簧原 长处为弹性势能零点。

则由功能原理,有37sin 212122mgs mv kx s f r 222137sin 21kx sf mgs mv k r 式中m 52.08.4 s ,m 2.0 x ,再代入有关数据,解得-11450N m k再次运用功能原理,求木块弹回的高度h2o 2137sin kx s mg s f r代入有关数据,得 m 4.1 s , 则木块弹回高度m 84.037sin o s h练习八:1-2、B A ;3、-5N.m ;4、234mL , 12mgL , 23g L 。

5、解: 物体1m 、2m 和滑轮的受力分析如下图,且''1122,T T T T设m 1下落的加速度大小为a ,滑轮的角加速度为 ,则有:R a由牛顿第二定律和转动定律可得: 1112222121()2m g T m aT m g m aT T R MR联立上述方程,得1212112m m g R m m M g M m m m m a 212121 g M m m Mm m m T 21212212212g Mm m Mm m m T 21212211211 6、解:(1)设杆的线lm,在杆上取一小质元dx dmgdx dmg dfgxdx dM 考虑对称mgl gxdx M l 20412(2)根据转动定律d M J J dtt w Jd Mdt 00212141 ml mglt所以 g l t 30练习九:1-2、A A ; 3、20021 J ; 4、由 M J 21cos 23L mg mL 30 213J mL得出 23cos3033/24g grad s LL,又由21sin 22LJ mgh mg 得出 3sin 3/2g g rad s L L5、解:子弹射入滑块瞬间,因属非弹性碰撞,根据动量守恒定律有10)(v m m mv (1)在弹簧的弹力作用下,滑块于子弹一起运动的过程中,若将弹簧包括在系统内,则系统满足机械能守恒定律,有202221)(21)(21)(21l l k v m m v m m (2) 设 为滑块速度方向与弹簧线之间的夹角,又在滑块绕固定点作弧线运动中,满足角动量守恒定律,故有:sin )()(201l v m m l v m m (3)联立解上述三式,可得:}])()([)(arcsin{)()(212022000202022mm l l k m m m v m m l l mv mm l l k v m m m v6、解:(1)设当人以速率v 沿相对圆盘转动相反的方向走动时,圆盘对地的绕轴角速度为 ,则人对与地固结的转轴的角速度为 ,且RvR v 25.0 :人与盘看做一个系统,该系统的角动量守恒,设盘的质量为M ,则人的质量为M 101,由角动量守恒得:22022)2(1021)2(1021R M MR R M MR 解得: Rv2120(2)欲使盘对地静止,则0 即02120 Rv则有:0212R v,负号表示与上一问中人走动的方向相反 练习十:1-3、D C C ;4、r /42v ;5、(1)角动量守恒 221()3m lv J ml m l 得出15.4/;rad s(2)由 MJ4M 2202 得出 15.4rad6、解:设碰后物体m 的速度为v ,则摩擦力所做的功大小等于物体的动能,则有:mgh J Lmg J J mLv J sg v mv s mg22221221221 守恒碰后棒上升过程机械能守恒:棒下落的过程中机械能:碰撞过程中角动量守恒, 联立上面四式解得:sL s Lh 632sL s L h Lh 632练习十一1-3、B ,C ,3、1,32 ,5s; 4、;;或;3232 5、解:由题知: 45.0100.2A -2,,s T m (1),,A x s t 0由旋转矢量得:0 故振动方程为:t x 4cos 100.22-(2)00000 v x s t ,, 由旋转矢量得:2故振动方程为:)24(cos 100.22-t x(3)02A 000 v x s t ,,由旋转矢量得:3故振动方程为:)34(cos 100.22-t x(4)02A -000 v x s t ,, 由旋转矢量得:34故振动方程为:)344(cos 100.22- t x6、(1)平衡时,0l k mg设t 时刻物体处于y 处,物体受力如图,由牛顿第二定律得:d d m y)(-22220 y m kdty dtyl k mg 即:故物体做简谐振动(2)下拉至0.1m 处由静止释放,200A =0.1010m ,, 振动方程为:t y 10cos 1.0(3)物体在平衡位置上方5cm 处的加速度为:gmF mg a l k F 5.0-2mg 5)-(0练习十二:1、C ,2、B ,3、 是原来的2倍,是原来的2倍,是原来的4倍,是原来的1倍,4、21106m ,5、解:取向下为正,平衡时物体所在位置为坐标原点,建立坐标系。

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