理论力学课后答案周衍柏

理论力学思考题习题

参考答案

周衍柏 第二版

朊病毒 整理 2007-10-22

仅供参考，多思考，勤练习

目录

第一章 质点力学 ................................................................................................................. - 4 - 第一章 思考题 ............................................................................................................... - 4 - 第一章思考题解答 ........................................................................................................... - 5 - 第一章习题 ......................................................................................

第一章习题解答

1.1 由题可知示意图如题1.1.1图:

SS?t2设开始计时的时刻速度为v0,由题可知枪弹作匀减速运动设减速度大小为a. 则有:

12?s?vt?at101??2 ??2s?v?t?t??1a?t?t?201212?2??t1

题1.1.1图由以上两式得 v0?再由此式得 a?证明完毕.

s1?at1 t122s?t2?t1? t1t2?t1?t2?1.2 解 由题可知,以灯塔为坐标原点建立直角坐标如题1.2.1图.

AO

B题1.2.1图1?小时经过灯塔任意时刻设A船经过t0小时向东经过灯塔,则向北行驶的B船经过?t?1?0?A2??船的坐标 xA???15t0?15t?，yA?0

B船坐标 xB?0， yB???15?t0?1??15t?

2??????1??则AB船间距离的平方 d2??x?x?2??y?y?2 ABAB? 1?即 d2??15t?15t?2??15?t?1?15t??00??2????2- - 1 - -

?450t??900

,

理论力学思考题习题

参考答案

周衍柏第三版

朊病毒整理

2007-10-22

仅供参考，多思考，勤练习

目录

第一章质点力学 ................................................................................................................. - 4 -第一章思考题 ............................................................................................................... - 4 -第一章思考题解答 ........................................................................................................... - 5 -第一章习题 .....................................................................................................

第一章思考题解答

1.1答：平均速度是运动质点在某一时间间隔t?t??t内位矢大小和方向改变的平均快慢速度，其方向沿位移的方向即沿?t对应的轨迹割线方向；瞬时速度是运动质点在某时刻或某未知位矢和方向变化的快慢程度其方向沿该时刻质点所在点轨迹的切线方向。在?t?0的极限情况，二者一致，在匀速直线运动中二者也一致的。

1.2答：质点运动时，径向速度V和横向速度Vθ的大小、方向都改变，而a中的?r?只反映rr了V本身大小的改变，a?中的r????r??只是Vθ本身大小的改变。事实上，横向速度Vθ方r向的改变会引起径向速度Vr大小大改变，?r??2就是反映这种改变的加速度分量；经向速度V的方向改变也引起Vθ的大小改变，另一个r?即为反映这种改变的加速度分量，故??r???2r?.。这表示质点的径向与横向运动在相互影响，它们一起才能?2，a??r???ar??r??r?完整地描述质点的运动变化情况

1.3答：内禀方程中，an是由于速度方向的改变产生的，在空间曲线中，由于a恒位于密切面内，速度v总是沿轨迹的切线方向，而an垂直于v指向曲线凹陷一方，故an总是沿助法线方向。质点沿空间曲线运动时，ab?0,Fb?0z何与牛顿运动定律不矛盾。因质点除受作用力F

通过某一距离s的时间为t，而通过下一等距离s的时间为t2.1.1 沿水平方向前进的枪弹，1试证明枪弹的减速度（假定是常数）为

SS?t2?t1由题可知示意图如题1.1.1图: 设开始计时的时刻

题1.1.1图速度为v0,由题可知枪弹作匀减速运动设减速度大小为a.则有

12?s?vt?at101??2:??2s?v?t?t??1a?t?t?201212?2?s1?at1 再由此式得 t12

由以上两式得 v0?a?2s?t2?t1? t1t2?t1?t2?伸长，c为加m?后的伸长。今将m?任其脱离而下坠，试证质点m在任一

O1.26一弹性绳上端固定，下端悬有m及m?两质点。设a为绳的固有长度，b为加m后的

瞬时离上端O的距离为

Tm解 以绳顶端为坐标原点.建立如题1.26.1图所示坐标系.

m?题1.26.1图

设绳的弹性系数为k,则有 mg?kb ① 当 m?脱离下坠前，

m与m?系统平衡.当m?脱离下坠前，m在拉力T作用下上升，之后作简运.运动微分方程为 mg?k?y?a??m?? ② ygga?b ③ 联立①② 得 ????y?0 ??y?gyybbb齐次方程通解 Y?Acosgt?Asingt 非齐次方程③的特解 Y

第四章

习题4－1.用图示三脚架ABCD和绞车E从矿井中吊起重30kN的30的重物，△

ABC为等边三角形，三脚架的三只脚及绳索DE均与水平面成60o角，不记架重；求当重物被匀速吊起时各叫所受的力。

解：铰链D为研究对象，坐标系如图示，受力分析为一空间汇交力系，O为D在

水平面上的投影。

平衡方程为：

习题4－2.重物M放在光滑的斜面上，用沿斜面的绳AM与BM拉住。已知物

重W=1000N，斜面的倾角α=60o，绳与铅垂面的夹角分别为β=30o和γ=60o。如物体尺寸忽略不记，求重物对于斜面的压力和两绳的拉力。

解：重物M为研究对象，坐标系如图示，受力分析为一空间汇交力系，平衡方程为：

习题4－3.起重机装在三轮小车ABC上，机身重G=100kN，重力作用线在平面

LMNF之内，至机身轴线MN的距离为0.5m；已知AD=DB=1m，CD=1.5m，CM=1m；求当载重P=30kN，起重机的平面LMN平行于AB时，车轮对轨迹的压力。

解：起重机为研究对象，坐标系如图示，受力为一空间平行力系，平衡方程为：

习题4－4.水平轴上装有两个凸轮，凸轮上分别作用已知P力=800N和未知力F；

如轴平衡，求力F和轴承反力。

解：取凸轮与轴为研究对象，坐标系如图示

第7章 点的合成运动

·77·

第7章 点的合成运动

三、选择题1C2C3B 4b,C5A6C 四、 计算题

7-3 如图7.28所示的两种滑道摇杆机构，已知两平行轴距离O1O2?20cm，在某瞬时??20?,??30?, ?1?6rad/s，分别求两种机构中的角速度?2。

解：分别选滑块A为动点，杆O1B和O2B为动系。由va?ve?vr分别作A的速度合成图如图所示。

（a） 由速度合成图，可知

va?由三角形O1O2A，有

O1Asin??O1O2sin(90????)ovesin?(??)??O1A??1sin?(??)

O2Asin(90??)o，即

O1O2cos(???)cos?O1A?O1O2cos(???)sin?，O2A?

这样，绝对速度可表示为

va?O1O2sin???1sin(???)cos(???)

而杆O2A的角速度?2为 ?2?vaO2A?sin?sin(???)cos??1?sin20ooosin50cos30?6?3.09rad/s

（b） 由速度合成图，可知

ve?vasin(???)?O1A??1sin(

通过某一距离s的时间为t，而通过下一等距离s的时间为t2.1.1 沿水平方向前进的枪弹，1试证明枪弹的减速度（假定是常数）为

SS?t2?t1由题可知示意图如题1.1.1图: 设开始计时的时刻

题1.1.1图速度为v0,由题可知枪弹作匀减速运动设减速度大小为a.则有

12?s?vt?at101??2:??2s?v?t?t??1a?t?t?201212?2?s1?at1 再由此式得 t12

由以上两式得 v0?a?2s?t2?t1? t1t2?t1?t2?伸长，c为加m?后的伸长。今将m?任其脱离而下坠，试证质点m在任一

O1.26一弹性绳上端固定，下端悬有m及m?两质点。设a为绳的固有长度，b为加m后的

瞬时离上端O的距离为

Tm解 以绳顶端为坐标原点.建立如题1.26.1图所示坐标系.

m?题1.26.1图

设绳的弹性系数为k,则有 mg?kb ① 当 m?脱离下坠前，

m与m?系统平衡.当m?脱离下坠前，m在拉力T作用下上升，之后作简运.运动微分方程为 mg?k?y?a??m?? ② ygga?b ③ 联立①② 得 ????y?0 ??y?gyybbb齐次方程通解 Y?Acosgt?Asingt 非齐次方程③的特解 Y

第7章 点的合成运动

·77·

第7章 点的合成运动

三、选择题1C2C3B 4b,C5A6C 四、 计算题

7-3 如图7.28所示的两种滑道摇杆机构，已知两平行轴距离O1O2?20cm，在某瞬时??20?,??30?, ?1?6rad/s，分别求两种机构中的角速度?2。

解：分别选滑块A为动点，杆O1B和O2B为动系。由va?ve?vr分别作A的速度合成图如图所示。

（a） 由速度合成图，可知

va?由三角形O1O2A，有

O1Asin??O1O2sin(90????)ovesin?(??)??O1A??1sin?(??)

O2Asin(90??)o，即

O1O2cos(???)cos?O1A?O1O2cos(???)sin?，O2A?

这样，绝对速度可表示为

va?O1O2sin???1sin(???)cos(???)

而杆O2A的角速度?2为 ?2?vaO2A?sin?sin(???)cos??1?sin20ooosin50cos30?6?3.09rad/s

（b） 由速度合成图，可知

ve?vasin(???)?O1A??1sin(

1

量子力学课后习题详解

第一章 量子理论基础

1．1 由黑体辐射公式导出维恩位移定律：能量密度极大值所对应的波长m λ与温度T 成反比，即

m λ T=b （常量）

； 并近似计算b 的数值，准确到二位有效数字。

解 根据普朗克的黑体辐射公式

dv e

c

hv d kT

hv v v 1

1

83

3

-?=

πρ， （1） 以及 c v =λ， （2）

λρρd dv v v -=， （3）

有

,1

1

8)

()

(5

-?=

?=?

?? ??-=-=kT

hc

v

v

e

hc

c

d c d d dv λλ

λ

πλ

λρ

λ

λλρλρ

ρ

这里的λρ的物理意义是黑体内波长介于λ与λ+d λ之间的辐射能量密度。

本题关注的是λ取何值时，λρ取得极大值，因此，就得要求λρ 对λ的一阶导数为零，由此可求得相应的λ的值，记作m λ。但要注意的是，还需要验证λρ对λ的二阶导数在m λ处的取值是否小于零，如果小于零，那么前面求得的m λ就是要求的，具体如下：

011511

86

'

=???

?

?

??

-?+--?=

-kT

hc kT

hc

e kT hc e

hc

λλλλλ

πρ

2

?