新编物理学简明教程1-9章课后习题答案.docx

该【新编物理学简明教程1-9章课后习题答案 】是由【朱老师】上传分享，文档一共【115】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【新编物理学简明教程1-9章课后习题答案 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。1/124第一章质点运动学1-1 质点作曲线运动,在时刻t质点的位矢为r,速度为v,速率为v,t至(t+Δt)时间内的位移为Δr,路程为Δs,位矢大小的变化量为Δr(或称Δ|r|),平均速度为,平均速率为.(1)根据上述情况,那么必有( )(A)|Δr|=Δs=Δr(B)|Δr|≠Δs≠Δr,当Δt→0时有|dr|=ds≠dr(C)|Δr|≠Δr≠Δs,当Δt→0时有|dr|=dr≠ds(D)|Δr|≠Δs≠Δr,当Δt→0时有|dr|=dr=ds(2)根据上述情况,那么必有( )(A)||=,||= (B)||≠,||≠(C)||=,||≠(D)||≠,||=分析与解(1)质点在t至(t+Δt)时间内沿曲线从P点运动到P′点,各量关系如下列图,其中路程Δs=PP′,位移大小|Δr|=PP′,而Δr=|r|-|r|表示质点位矢大小的变化量,三个量的物理含义不同,在曲线运动中大小也不相等(注:在直线运动中有相等的可能).但当Δt→0时,点P′无限趋近P点,那么有|dr|=ds,(B).(2)由于|Δr|≠Δs,故,即||≠.但由于|dr|=ds,故,即||=.由此可见,应选(C).1-2 一运动质点在某瞬时位于位矢r(x,y)的端点处,对其速度的大小有四种意见,即(1); (2); (3); (4).下述判断正确的选项是( )(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2/124分析与解表示质点到坐标原点的距离随时间的变化率,,这是速度矢量在位矢方向上的一个分量;表示速度矢量;在自然坐标系中速度大小可用公式计算,(D).1-3 一个质点在做圆周运动时,那么有( )(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,法向加速度不变分析与解加速度的切向分量at起改变速度大小的作用,,由于速度方向不断改变,相应法向加速度的方向也在不断改变,,,at恒为零;质点作匀变速率圆周运动时,at为一不为零的恒量,当at改变时,,应选(B).1-4 质点的运动方程为式中x,y的单位为m,:(1)初速度的大小和方向;(2)、加速度的分量,(1)速度的分量式为当t=0时,v0x=-10m·s-1,v0y=15m·s-1,那么初速度大小为设v0与x轴的夹角为α,那么α=123°41′(2)加速度的分量式为3/124,那么加速度的大小为设a与x轴的夹角为β,那么β=-33°41′(或326°19′)1-5 质点沿直线运动,加速度a=4-t2,式中a的单位为m·s-2,=3s时,x=9m,v=2m·s-1,,即加速度求速度和运动方程,=a(t)或v=v(t),,,应有得(1)由得(2)将t=3s时,x=9m,v=2m·s-1代入(1)、(2)得v0=-1m·s-1,x0=-6 飞机以100m·s-1的速度沿水平直线飞行,在离地面高为100m时,驾驶员要把物品空投到前方某一地面目标处,问:(1)此时目标在飞机正下方位置的前面多远?(2)投放物品时,驾驶员看目标的视线和水平线成何角度?(3),它的法向加速度和切向加速度各为多少?4/124题1-,由运动独立性原理知,物品在空中沿水平方向作匀速直线运动,,,分别列出其运动方程,运用时间相等的条件,,,,在特定时刻t,物体的切向加速度和水平线之间的夹角α,可由此时刻的两速度分量vx、vy求出,这样,(1)取如下列图的坐标,物品下落时在水平和竖直方向的运动方程分别为x=vt, y=1/2gt2飞机水平飞行速度v=100m·s-1,飞机离地面的高度y=100m,由上述两式可得目标在飞机正下方前的距离(2)视线和水平线的夹角为(3)在任意时刻物品的速度与水平轴的夹角为取自然坐标,物品在抛出2s时,重力加速度的切向分量与法向分量分别为1-7 一质点沿半径为R的圆周按规律运动,v0、b都是常量.(1)求t时刻质点的总加速度;(2)t为何值时总加速度在数值上等于b?(3)当加速度到达b时,质点已沿圆周运行了多少圈?5/124分析在自然坐标中,=s(t),对时间t求一阶、二阶导数,即是沿曲线运动的速度v和加速度的切向分量at,而加速度的法向分量为an=v2/,总加速度为a=atet+,即为曲线坐标的改变量Δs=st-,(1)质点作圆周运动的速率为其加速度的切向分量和法向分量分别为,故加速度的大小为其方向与切线之间的夹角为(2)要使|a|=b,由可得(3)从t=0开始到t=v0/b时,质点经过的路程为因此质点运行的圈数为1-8 ·s-2上升,·s-1时,有一螺丝自升降机的天花板上松脱,:(1)螺丝从天花板落到底面所需要的时间;(2),一种处理方法是取地面为参考系,分别讨论升降机竖直向上的匀加速度运动和初速不为零的螺丝的自由落体运动,列出这两种运动在同一坐标系中的运动方程y1=y1(t)和y2=y2(t),并考虑它们相遇,即位矢相同这一条件,问题即可解;另一种方法是取升降机(或螺丝)为参考系,这时,螺丝(或升降机)相对它作匀加速运动,但是,(或升降机) (1)以地面为参考系,取如下列图的坐标系,升降机与螺丝的运动方程分别为6/124当螺丝落至底面时,有y1=y2,即(2)螺丝相对升降机外固定柱子下降的距离为解2 (1)以升降机为参考系,此时,螺丝相对它的加速度大小a′=g+a,螺丝落至底面时,有(2)由于升降机在t时间内上升的高度为那么题1-8图1-9 一无风的下雨天,一列火车以v1=·s-1的速度匀速前进,在车内的旅客看见玻璃窗外的雨滴和垂线成75°.(设下降的雨滴作匀速运动)题1-19图7/,地面为静止参考系S,火车为动参考系S′.v1为S′相对S的速度,v2为雨滴相对S的速度,,火车相对地面运动的速度为v1,雨滴相对地面竖直下落的速度为v2,旅客看到雨滴下落的速度v2′为相对速度,它们之间的关系为(如下列图),于是可得1-10 如图(a)所示,一汽车在雨中沿直线行驶,其速率为v1,下落雨滴的速度方向偏于竖直方向之前θ角,速率为v2′,假设车后有一长方形物体,问车速v1为多大时,此物体正好不会被雨水淋湿?,地面为静参考系S,汽车为动参考系S′.如图(a)所示,要使物体不被淋湿,在车上观察雨点下落的方向(即雨点相对于汽车的运动速度v2′的方向),-20图解由[图(b)],有而要使,那么1-11 ,物体8/124所受的静摩擦力Ff的大小( )(A)不为零,但保持不变(B)随FN成正比地增大(C)开始随FN增大,到达某一最大值后,就保持不变(D)无法确定分析与解与滑动摩擦力不同的是,,静摩擦力可取的最大值成正比增加,,物体一直保持静止状态,故静摩擦力与重力大小相等,方向相反,并保持不变,应选(A).1-12 一段路面水平的公路,转弯处轨道半径为R,汽车轮胎与路面间的摩擦因数为μ,要使汽车不至于发生侧向打滑,汽车在该处的行驶速率( )(A)不得小于(B)必须等于(C)不得大于(D)还应由汽车的质量m决定分析与解由题意知,汽车应在水平面内作匀速率圆周运动,为保证汽车转弯时不侧向打滑,所需向心力只能由路面与轮胎间的静摩擦力提供,=,(C).1-13 一物体沿固定圆弧形光滑轨道由静止下滑,在下滑过程中,那么( )(A)它的加速度方向永远指向圆心,其速率保持不变(B)它受到的轨道的作用力的大小不断增加(C)它受到的合外力大小变化,方向永远指向圆心(D)它受到的合外力大小不变,其速率不断增加分析与解由图可知,物体在下滑过程中受到大小和方向不变的重力以及时刻指向圆轨道中心的轨道支持力FN作用,其合外力方向并非指向圆心,(mgcosθ)使物体的速率将会不断增加(由机械能守恒亦可判断),那么物体作圆周运动的向心力(又称法向力)将不断增大,由轨道法向方向上的动力学方程可判断,随θ角的不断增大过程,轨道支持力FN也将不断增大,由此可见应选(B).*1-14 图(a)示系统置于以a=1/4g的加速度上升的升降机内,A、B两物体质量相同均为9/124m,A所在的桌面是水平的,绳子和定滑轮质量均不计,假设忽略滑轮轴上和桌面上的摩擦,并不计空气阻力,那么绳中张力为( )(A)5/8mg (B)1/2mg (C)mg (D)2mg分析与解此题可考虑对A、B两物体加上惯性力后,、B两物体受力情况如图(b)所示,图中a′为A、B两物体相对电梯的加速度,、B两物体应用牛顿第二定律,可解得FT=5/(A).讨论对于****题2-5这种类型的物理问题,往往从非惯性参考系(此题为电梯)观察到的运动图像较为明确,但由于牛顿定律只适用于惯性参考系,故从非惯性参考系求解力学问题时,,那么两物体的加速度aA和aB均应对地而言,、aB、a和a′之间还要用到相对运动规律,-15在如图〔a〕所示的轻滑轮上跨有一轻绳,绳的两端连接着质量分别为1kg和2kg的物体A和B,现以50N的恒力F向上提滑轮的轴,不计滑轮质量及滑轮与绳间摩擦,求A和B的加速度各为多少?题1-15图分析在上提物体过程中,由于滑轮可以转动,所以A、B两物体对地加速度并不相同,故应将A、B和滑轮分别隔离后,运用牛顿定律求解,此题中因滑轮质量可以不计,故两边绳子张力相等,,各物体受力如图〔b〕所示,有滑轮A10/124B联立三式,得讨论如由式求解,所得是A、B两物体构成的质点系的质心加速度,并不是A、. 1-16 一质量为m的小球最初位于如图(a)所示的A点,-,沿圆弧方向的加速度就是切向加速度at,与其相对应的外力Ft是重力的切向分量mgsinα,,可分别列出切向和法向的动力学方程Ft=mdv/dt和Fn=,因此,需应用积分求解,为使运算简便,、圆弧与地球为系统的机械能守恒定律求解小球的速度和角速度,(b)所示的自然坐标系,由牛顿定律得(1)(2)由,得,代入式(1),并根据小球从点A运动到点C的始末条件,进行积分,有得那么小球在点C的角速度为