大学物理第二版熊天信答案

13级应用化学（2）班

物理习题详解

1

习题精解

1-1某质点的速度为v?2i?8tj，已知t=0时它经过点（3，7），则该质点的运动方程为（ ）

A.2ti?4t2j B.?2t?3?i?4t2?7j C.?8j D.不能确定 解：本题答案为B.

?????????dr因为 v?

dt???所以 dr?2i?8tjdt

??于是有

?rr0??t?dr???2i?8tj?dt

0????2即 r?r0?2ti?4tj ?????2亦即 r??3i?7j??2ti?4tj

故 r??2t?3?i?4t2?7j

???????????1-2 一质点在平面上作曲线运动,t1时刻位置矢量为r1??2i?6j，t2时刻的位置矢量为r2?2i?4j，求：

（1）在?t?t2?t1时间内质点的位移矢量式;(2)该段时间内位移的大小和方向；（3）在坐标图上画出r1,r2及

大学物理上，下册

毛峰编

第1章 质点运动学 习题及答案

1．｜?r｜与?r 有无不同?

drdvdrdv和有无不同? 和有无不同?其不同在哪里?试举例说明． dtdtdtdt解: ｜?r｜与?r 不同. ｜?r｜表示质点运动位移的大小,而?r则表示质点运动时其径向长度的增量;

drdrdrdr和不同. 表示质点运动速度的大小,而则表示质点运动速度的径向分dtdtdtdt量;

dvdvdvdv和不同. 表示质点运动加速度的大小, 而则表示质点运动加速度的切向分量. dtdtdtdt

2.质点沿直线运动，其位置矢量是否一定方向不变？质点位置矢量方向不变，质点是否一定做直线运动？

解: 质点沿直线运动，其位置矢量方向可以改变;质点位置矢量方向不变，质点一定做直线运动.

3.匀速圆周运动的速度和加速度是否都恒定不变？圆周运动的加速度是否总是指向圆心，为什么？ 解: 由于匀速圆周运动的速度和加速度的方向总是随时间发生变化的,因此,其速度和加速度不是恒定不变的;只有匀速圆周运动的加速度总是指向圆心,故一般来讲,圆周运动的加速度不一定指向圆心.

4．一物体做直线运动，运动方程为x（1）第二秒内?6t?2t，式中各量均采用国际单位制，求：的平均速度（

第一章

4．一物体做直线运动，运动方程为x?6t?2t，式中各量均采用国际单位制，求：（1）第二秒内的平均速度（2）第三秒末的速度；（3）第一秒末的加速度；（4）物体运动的类型。

23x(t)?6t2?2t3dx?12t?6t2 解: 由于: v(t)?dtdva(t)??12?12tdt所以:（1）第二秒内的平均速度:

v?x(2)?x(1)?4(ms?1)

2?1（2）第三秒末的速度:

v(3)?12?3?6?32??18(ms?1)

（3）第一秒末的加速度:

a(1)?12?12?1?0(ms?2)

（4）物体运动的类型为变速直线运动。

5．一质点运动方程的表达式为r(t）（1）?10t2i?5tj，式中的r,t分别以m,s为单位，试求；

质点的速度和加速度；（2）质点的轨迹方程。

解: （1）质点的速度:

v?dr?20ti?5j dtdv?20i dt质点的加速度:

a?（2）质点的轨迹方程:

由x?10t,y?5t联立消去参数t得质点的轨迹方程:

2y2?5x 28.质点的运动方程为r(t)?8cos(2t)i?8sin(2t)j(m)，求:(1)质点在任意时刻的速度和

加速度的大小；（2）质点的切向加速度和运动轨迹。 解: (1)质

物理学教程下册答

案9-16

第九章 静 电 场

9－1 电荷面密度均为＋ζ的两块“无限大”均匀带电的平行平板如图(A)放置，其周围空间各点电场强度E(设电场强度方向向右为正、向左为负)随位置坐标x 变化的关系曲线为图(B)中的(

)

题 9-1 图

分析与解 “无限大”均匀带电平板激发的电场强度为ζ，方向沿带电平2ε0板法向向外，依照电场叠加原理可以求得各区域电场强度的大小和方向.因而正确答案为(B).

9－2 下列说法正确的是( )

(A)闭合曲面上各点电场强度都为零时，曲面内一定没有电荷

(B)闭合曲面上各点电场强度都为零时，曲面内电荷的代数和必定为零

(C)闭合曲面的电通量为零时，曲面上各点的电场强度必定为零

(D)闭合曲面的电通量不为零时，曲面上任意一点的电场强度都不可能为零 分析与解 依照静电场中的高斯定理，闭合曲面上各点电场强度都为零时，

曲面内电荷的代数和必定为零，但不能肯定曲面内一定没有电荷；闭合曲面的电通量为零时，表示穿入闭合曲面的电场线数等于穿出闭合曲面的电场线数或没有电场线穿过闭合曲面，不能确定曲面上各点的电场强度必定为零；同理闭合曲面的电通量不为零，也不能推断曲面上任意一点的电场强度都不可能为零，因而正确答案为(B).

9－3 下列说法正确

物理学教程下册答

案9-16

第九章 静 电 场

9－1 电荷面密度均为＋ζ的两块“无限大”均匀带电的平行平板如图(A)放置，其周围空间各点电场强度E(设电场强度方向向右为正、向左为负)随位置坐标x 变化的关系曲线为图(B)中的(

)

题 9-1 图

分析与解 “无限大”均匀带电平板激发的电场强度为ζ，方向沿带电平2ε0板法向向外，依照电场叠加原理可以求得各区域电场强度的大小和方向.因而正确答案为(B).

9－2 下列说法正确的是( )

(A)闭合曲面上各点电场强度都为零时，曲面内一定没有电荷

(B)闭合曲面上各点电场强度都为零时，曲面内电荷的代数和必定为零

(C)闭合曲面的电通量为零时，曲面上各点的电场强度必定为零

(D)闭合曲面的电通量不为零时，曲面上任意一点的电场强度都不可能为零 分析与解 依照静电场中的高斯定理，闭合曲面上各点电场强度都为零时，

曲面内电荷的代数和必定为零，但不能肯定曲面内一定没有电荷；闭合曲面的电通量为零时，表示穿入闭合曲面的电场线数等于穿出闭合曲面的电场线数或没有电场线穿过闭合曲面，不能确定曲面上各点的电场强度必定为零；同理闭合曲面的电通量不为零，也不能推断曲面上任意一点的电场强度都不可能为零，因而正确答案为(B).

9－3 下列说法正确

大学物理学习题答案

习题一答案 习题一

1.1 简要回答下列问题：

(1) 位移和路程有何区别？在什么情况下二者的量值相等？在什么情况下二者的量值不相

等？

(2) 平均速度和平均速率有何区别？在什么情况下二者的量值相等？

(3) 瞬时速度和平均速度的关系和区别是什么？瞬时速率和平均速率的关系和区别又是什

么？

(4) 质点的位矢方向不变，它是否一定做直线运动？质点做直线运动，其位矢的方向是否一

定保持不变？ (5) ?r和?r有区别吗？?v和?v有区别吗？

dvdv?0和?0各代表什么运动？ dtdt(6) 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

出r?x2?y2，然后根据

d2rdrv? 及 a?2

dtdt而求得结果；又有人先计算速度和加速度的分量，再合成求得结果，即

?d2x??d2y??dx??dy?v?????? 及 a??2???2? ?dt??dt??dt??dt?你认为两种方法哪一种正确？两者区别何在？

(7) 如果一质点的加速度与时间的关系是线性的，那么，该质点的速度和位矢与时间的关系是否也是线性的？

(8) “物体做曲线运动时，速度方向一定在运动轨道的切线方向，法向分速度恒

1 -5 已知质点沿x 轴作直线运动,其运动方程为x?2?6t?2t,式中x 的单位为m,t 的单位为 s．求：

(1) 质点在运动开始后4.0 s内的位移的大小； (2) 质点在该时间内所通过的路程；

(3) t＝4 s时质点的速度和加速度．

分析 位移和路程是两个完全不同的概念．只有当质点作直线运动且运动方向不改变时,位移的大小才会与路程相等．质点在t 时间内的位移Δx 的大小可直接由运动方程得到：

23Δx?xt?x0,而在求路程时,就必须注意到质点在运动过程中可能改变运动方向,此时,位移

的大小和路程就不同了．为此,需根据

dx?0来确定其运动方向改变的时刻tp ,求出0～tp 和dttp～t 内的位移大小Δx1 、Δx2 ,则t 时间内的路程s??x1??x2,如图所示,至于t ＝4.0 s 时

dxd2x质点速度和加速度可用和2两式计算．

dtdt

题 1-5 图

解 (1) 质点在4.0 s内位移的大小

Δx?x4?x0??32m

dx (2) 由 ?0

dt得知质点的换向时刻为

tp?2s (t＝0不合题意)

则

Δx1?x2?x0?8.0m

Δx2?x4?x2??40m

所以,质点在4.0 s时

练习一 质点运动学

1、C 2、B 3、D 4、3 m, 5 m

??5、a??8j(m/s2)??，r?(5?2t)i?(4t2?10)?j(m) 6、2x?8x3(m/s) ?7、x?(y?3)2,?v?16?i?2?j(m/s),?a?8i(m/s2),

8、解：（1）a?dvdt??vvdv??tadt??t(6t?8)dt

000?v?v20?3t?8t?v?3t2?8t?10(m/s)，

（2）v?dxdt??xxdx??tvdt??t(3t2?8t?10)dt

000?x?x0?t3?4t2?10t?x?t3?4t2?10t?1(m)

9、解：如图，设灯与人的水平距离为x1，灯与人头影子的水平距离为x，则：

人的速度：vdx1dx0?dt，人头影子移动的速度：v?dt。 而：x?HdxHH?hxdx1dtH?hdt， 即：v?H1??H?hv0 。 10、解（1）??2?4t3(rad)???d?dt?12t(rad?s?1)???d22?dt2?24t(rad?s?2)?a??R??2.4t(m?s?2),an?R?2?14.4t4(m?s?2

习题解析

6-1 在坐标原点及(3,0)点分别放置电量Q1??2.0?10C及Q2?1.0?10C的点电荷，求P(3,?1)点处的场强。

解 如图6.4所示，点电荷Q1和Q2在P产生的场强分别为

?6?6? E1???1Q1r1?1Q2r2 ,E?2224??0r1r14??0r2r2?而r1?3i?j,r2??j,r1?2,r2?1，所以

??1Q1r11Q1r1?4??0r12r14??0r12r1???6?6?1?2.0?103i?j1.0?10?j?????22? 4??0?2211???????3.9i?6.8j??103?N?C?1?6-2 长为l?15cm的直导线AB上，设想均匀地分布着线密度为??5.00?10C?m，的正电荷，如图6.5所

示，求：

（1）在导线的延长线上与B端相距d1?5.0cm处的P点的场强；

（2）在导线的垂直平分线上与导线中点相距d2?5.0cm处的Q点的场强。

解 （1）如图6.5（a）所示，以AB中点为坐标原点，从A到B的方向为x轴的正方向。在导线AB上坐标为x

处，取一线元dx，其上电荷为 dq??dx 它在P点产生的场强大小

习题精解

9-1.在气垫导轨上质量为m 的物体由两个轻弹簧分别固定在气垫导轨的两端，如图9-1所示，试证明物体m 的左右运动为简谐振动，并求其振动周期。设弹簧的劲度系数为k 1和k 2. 解：取物体在平衡位置为坐标原点，则物体在任意位置时受的力为

12()F k k x =-+

根据牛顿第二定律有 2122()d x F k k x ma m dt

=-+== 化简得 21220k k d x x dt m

++= 令2

12k k m ω+=则2220d x x dt ω+=所以物体做简谐振动，其周期

22T π

ω==9-2 如图所示在电场强度为E 的匀强电场中，放置一电偶极矩P=ql 的电偶极子，+q 和-q 相距l ，且l 不变。若有一外界扰动使这对电荷偏过一微小角度，扰动消息后，这对电荷会以垂直与电场并通过l 的中心点o 的直线为轴来回摆动。试证明这种摆动是近似的简谐振动，并求其振动周期。设电荷的质量皆为m ，重力忽略不计。

解 取逆时针的力矩方向为正方向，当电偶极子在如图所示位置时，电偶极子所受力矩为