大学物理北邮第5版答案

信息与计算科学系自动化专业物理学习题答案

123习题一

1-3



解：（1）

r??(3t?5)?i?(1?2t2?3t?4)jm

(2)将t?1,t?2代入上式即有r???

1?8i?0.5j r???m

2?11j?4j?r??r?r??m

?2?1?3j?4.5jm

(3)

r???4?j,r???∵0?5j4?17i?16j

∴

v???r?t?r????4?r04?12i?20j?3?i?5?jm?s?1???04 v??dr?3?i?(t?3)?jm?s?1(4) dt?

??则 v4?3i?7j m?s?1

(5)

∵v??i?3?j,v???0?34?3i?7ja???v??v?

?4?v0?4?1?jm?s?2 ?t44?a??dv?1? jm?s?2(6) dt

这说明该点只有y方向的加速度，且为恒量。

1-6

a?dv?4?3t解：∵

信息与计算科学系自动化专业物理学习题答案

123习题一

1-3



解：（1）

r??(3t?5)?i?(1?2t2?3t?4)jm

(2)将t?1,t?2代入上式即有r???

1?8i?0.5j r???m

2?11j?4j?r??r?r??m

?2?1?3j?4.5jm

(3)

r???4?j,r???∵0?5j4?17i?16j

∴

v???r?t?r????4?r04?12i?20j?3?i?5?jm?s?1???04 v??dr?3?i?(t?3)?jm?s?1(4) dt?

??则 v4?3i?7j m?s?1

(5)

∵v??i?3?j,v???0?34?3i?7ja???v??v?

?4?v0?4?1?jm?s?2 ?t44?a??dv?1? jm?s?2(6) dt

这说明该点只有y方向的加速度，且为恒量。

1-6

a?dv?4?3t解：∵

大学物理习题及解答

习题八

8-1 电量都是的三个点电荷，分别放在正三角形的三个顶点．试问：(1)在这三角形的中心放一个什么样的电荷，就可以使这四个电荷都达到平衡(即每个电荷受其他三个电荷的库仑力之和都为零)?(2)这种平衡与三角形的边长有无关系? 解: 如题8-1图示 (1) 以

qA处点电荷为研究对象，由力平衡知：q?为负电荷

1q212cos30??4π?0a24π?0q???解得

(2)与三角形边长无关．

qq?(32a)3

3q3

题8-1图 题8-2图

8-2 两小球的质量都是m，都用长为l的细绳挂在同一点，它们带有相同电量，静止时两线夹角为2?,如题8-2图所示．设小球的半径和线的质量都可以忽略不计，求每个小球所带的电量． 解: 如题8-2图示

Tcos??mg??q2?Tsin??F?1e?4π?0(2lsin?)2? 解得

q?2lsin?4??0mgtan?E?q

24??0r8-3 根据点电荷场强公式

有物理意义的，对此应如何理解?

?E?q4π?0r2?r0，当被考察的场点距源点电荷很近(r→0)时，则场强→∞，这是没

解: 仅对点电荷成立，当r?

大学物理习题及解答

习题八

8-1 电量都是的三个点电荷，分别放在正三角形的三个顶点．试问：(1)在这三角形的中心放一个什么样的电荷，就可以使这四个电荷都达到平衡(即每个电荷受其他三个电荷的库仑力之和都为零)?(2)这种平衡与三角形的边长有无关系? 解: 如题8-1图示 (1) 以

qA处点电荷为研究对象，由力平衡知：q?为负电荷

1q212cos30??4π?0a24π?0q???解得

(2)与三角形边长无关．

qq?(32a)3

3q3

题8-1图 题8-2图

8-2 两小球的质量都是m，都用长为l的细绳挂在同一点，它们带有相同电量，静止时两线夹角为2?,如题8-2图所示．设小球的半径和线的质量都可以忽略不计，求每个小球所带的电量． 解: 如题8-2图示

Tcos??mg??q2?Tsin??F?1e?4π?0(2lsin?)2? 解得

q?2lsin?4??0mgtan?E?q

24??0r8-3 根据点电荷场强公式

有物理意义的，对此应如何理解?

?E?q4π?0r2?r0，当被考察的场点距源点电荷很近(r→0)时，则场强→∞，这是没

解: 仅对点电荷成立，当r?

习题二

2-1 一细绳跨过一定滑轮，绳的一边悬有一质量为m1的物体，另一边穿在质量为m2的圆

柱体的竖直细孔中，圆柱可沿绳子滑动．今看到绳子从圆柱细孔中加速上升，柱体相对于绳子以匀加速度a?下滑，求m1，m2相对于地面的加速度、绳的张力及柱体与绳子间的摩擦力(绳轻且不可伸长，滑轮的质量及轮与轴间的摩擦不计)．

解：因绳不可伸长，故滑轮两边绳子的加速度均为a1，其对于m2则为牵连加速度，又知m2对绳子的相对加速度为a?，故m2对地加速度，由图(b)可知，为

a2?a1?a? ①

又因绳的质量不计，所以圆柱体受到的摩擦力f在数值上等于绳的张力T，由牛顿定律，有

m1g?T?m1a1 ②

T?m2g?m2a2 ③ 联立①、②、③式，得

a1?a2?(m1?m2)g?m2a?m1?m2(m1?m2)g?m1a?m1?m2m1m2(2g?a?)m1?m2

f?T?讨论 (1)若a??0，则a1?a2表示柱体与绳之间无相对滑动．

张文杰、曹阳主编《大学物理教程》习题解答 2009 10

热力学

思 考 题

5.1 当热力学系统处于非平衡态时，温度的概念是否适用？ 答：温度的概念是指处在同一热平衡状态下的所有热力学系统，在宏观上都具有的一种共同的物理性质。所以在非平衡态时温度的概念不适用。

5.2 内能和热量的概念有何不同？下面两种说法是否正确？ （1）物体的温度愈高，则热量愈多； （2）物体的温度愈高，则内能愈大。

答：内能指物体内所有分子作无规则运动时，分子动能和分子势能的总和。热量是在热传导方式下物体之间所交换能量的计量。所以（1）的说法不正确；（2）的说法正确。

5.3 什么是热力学系统的平衡态？气体在平衡态时有何特征？当气体处于平衡态时还有分子热运动吗？

答：不受外界影响的条件下宏观性质处于不随时间改变的系统状态叫做平衡态。气体处．．．于平衡态时,整个系统热平衡（各部分温度相等）；力平衡（各部分压强相等）；化学平衡和相平衡（浓度均匀，组成不随时间变化）。分子热运动始终存在。

5.4 试说明为什么气体热容的数值可以有无穷多个？什么情况下气体的热容为零？什么情况下气体的热容是无穷大？什么情况下是正值？什么情况下是负值？

答：气体热容的大小与气体升温的过程或

05章 气体动理论

一、填空题 （一）易（基础题）

1、一定质量的气体处于平衡态，则气体各部分的压强 相等 (填相等或不相等)，各部分的温度 相等 (填相等或不相等)。

2、根据能量按自由度均分原理，设气体分子为刚性分子，分子自由度为i，则当温度为T

1时，（1）一个分子的平均能量为(平均总动能) i?kT2i2；（2）?摩尔理想气体的内能为

（3）一个双原子分子的平均转动动能为 kT 。 ??RT ；3、对于单原子分子理想气体，①体的内能； ②

3RT代表的物理意义为： 1mol单原子分子理想气23R代表的物理意义为：单原子分子理想气体的定体摩尔热容 。 2i PV。

24、自由度数为i的一定量的刚性分子理想气体,其体积为V,压强为p时,其内能E=

5．两瓶不同种类的理想气体，它们温度相同，压强也相同，但体积不同，则它们分子的平均平动动能 相同，单位体积内分子的总平动动能 相同。（均填相同或不相同） 6．一定量的某种理想气体，装在一个密闭的不变形的容器中，当气体的温度升高时，气体分子的平均动能 增大 ，气体分子的密度 不变

第5章角动量及其规律习题解答 38 第5章角动量及其规律习题解答

第五章基本知识小结

⒈力矩

??力对点的力矩 ?o?r?F

????力对轴的力矩 ?zk?r??F?

⒉角动量

???质点对点的角动量 Lo?r?p ??r?p 质点对轴的角动量 Lzk??

⒊角动量定理适用于惯性系、质点、质点系

⑴质点或质点系对某点的角动量对时间的变化率等于作用于质点或质点系的外力对该点的力矩之和

???dL0????外dt

⑵质点或质点系对某轴的角动量对时间的变化率等于作用于质点或质点系的外力对该轴

的力矩之和

??z?dLz dt

⒋角动量守恒定律适用于惯性系、质点、质点系

⑴若作用于质点或质点系的外力对某点的力矩之和始终为零，则质点或质点系对该点的角动量保持不变

⑵若作用于质点或质点系的外力对某轴的力矩之和始终为零，则质点或质点系对该轴的角动量保持不变

⒌对质心参考系可直接应用角动量定理及其守恒定律，而不必考虑惯性力矩。

5.1.1 我国发射的第一颗人造地球卫星近地点高度d近=439km,远地点高度d远=2384km,地球半径R地=637

第三篇 电磁学

综合练习题

一、填空题

1、把一根导线弯成形状固定的平面曲线放在均匀磁场B中，绕其一端α点以角速率?逆时针方向旋转，转轴与B平行，如图9-52所示。则整个回路电动势为 ，ab两端的电动势为 。

图9-52

图－53

2、引起动生电动势的非静电力是 力，其非静电场强度Ek = 。 3、如图9-53所示，在通有电流为I的长直导线近旁有一导线段ab长l，离长直导线距离d，当它沿平行于长直导线的方向以速度?平移时，导线中的?i=____ 。

4、感应电场是由 产生的，它的电场线是 的，它对导体中的自由电荷的作用力大小为 。

5、如图9-54所示，导体AB长为L，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁感应线垂直纸面向里，AB搁在支架上成为电路的一部分。当电路接通时，导体AB弹跳起来，此时导体AB中的电流方向为 。

6、 半径为r的小导线圆环置于半径为R的大导线圆环的中心，二者在同一平面内。且r??R。若在大导线圆环中通有电流i?I

第三章 刚体力学

3－1 一通风机的转动部分以初角速度ω0绕其轴转动，空气的阻力矩与角速度成正比，比例系数C为一常量。若转动部分对其轴的转动惯量为J，问：（1）经过多少时间后其转动角速度减少为初角速度的一半？（2）在此时间内共转过多少转？ 解：（1）由题可知：阻力矩M??C?，

又因为转动定理 M?J??Jd? dt??C??Jd? dt?d?tC?????dt ?0?0Jln?C??t ?0J???0e当??C?tJ

1J?0时，t?ln2。 2Ct （2）角位移???0?dt??Jln2C0?0eC?tJdt?1J?0，

2C 所以，此时间内转过的圈数为n?J?0??。 2?4?C3－2 质量为M，半径为R的均匀圆柱体放在粗糙的斜面上，斜面倾角为? ，圆柱体的外面绕有轻绳，绳子跨过一个很轻的滑轮，且圆柱体和滑轮间的绳子与斜面平行，如本题图所示，求被悬挂物体的加速度及绳中张力

解：由牛顿第二定律和转动定律得

mg?T?ma

2TR?Mgsinα.R?Jα

3T T MR2 2M m 8m?4Msinα