大学物理学第三版修订版答案文档格式.docx

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对o轴的角动量守恒，因为在子弹击中木球过程中系统所受外力对o轴的合外力矩为零，机械能守恒]

]

3.3刚体平动的特点是什么？

平动时刚体上的质元是否可以作曲线运动？

解：

刚体平动的特点是：

在运动过程中，内部任意两质元间的连线在各个时刻的位置都和初始时刻的位置保持平行。

平动时刚体上的质元可以作曲线运动。

3.4刚体定轴转动的特点是什么？

刚体定轴转动时各质元的角速度、线速度、向心加速度、切向加速度是否相同？

刚体定轴转动的特点是：

轴上所有各点都保持不动，轴外所有各点都在作圆周运动，且在同一时间间隔内转过的角度都一样；

刚体上各质元的角量相同，而各质元的线量大小与质元到转轴的距离成正比。

因此各质元的角速度相同，而线速度、向心加速度、切向加速度不一定相同。

3.5刚体的转动惯量与哪些因素有关？

请举例说明。

刚体的转动惯量与刚体的质量、质量的分布、转轴的位置等有关。

如对过圆心且与盘面垂直的轴的转动惯量而言，形状大小完全相同的木质圆盘和铁质圆盘中铁质的要大一些，质量相同的木质圆盘和木质圆环则是木质圆环的转动惯量要大。

3.6刚体所受的合外力为零，其合力矩是否一定为零？

相反，刚体受到的合力矩为零，其合外力是否一定为零？

刚体所受的合外力为零，其合力矩不一定为零；

刚体受到的合力矩为零，其合外力不一定为零。

3.7一质量为m的质点位于（x1,y1）处，速度为v?

vxi?

vyj,质点受到一个沿x负方向的力f的作用，求相对于坐标原点的角动量以及作用于质点上的力的力矩．解:

由题知，质点的位矢为

?

r?

x1i?

y1j

作用在质点上的力为

f?

fi

所以，质点对原点的角动量为

l0?

r?

mv

（x1i?

y1j）?

m（vxi?

vyj）

（x1mvy?

y1mvx）k

作用在质点上的力的力矩为

m0?

（?

fi）?

y1fk

解:

哈雷彗星绕太阳运动时受到太阳的引力——即有心力的作用，所以角动量守恒；

又由于哈雷彗星在近日点及远日点时的速度都与轨道半径垂直，故有r1mv1?

r2mv2

4

-1

2

10

r1v18.75?

1010?

5.46?

104

5.26?

1012m∴r2?

2v29.08?

10

1

3.9物体质量为3kg，t=0时位于r?

4im,v?

i?

6jm?

s，如一恒力f?

5jn作用在

物体上,求3秒后，

（1）物体动量的变化；

（2）相对z轴角动量的变化．

3?

（1）?

p?

fdt?

5jdt?

15jkg?

m?

s?

（2）解

（一）x?

x0?

v0xt?

4?

7

115

y?

v0yt?

at2?

6?

32?

25.5j

223?

即r1?

4i,r2?

7i?

vx?

v0x?

5

vy?

v0y?

at?

11

3?

即v1?

i1?

6j,v2?

11j?

∴l1?

r1?

mv1?

4i?

3（i?

6j）?

72k

l2?

r2?

mv2?

（7i?

25.5j）?

11j）?

154.5k

2?

∴?

l?

l2?

l1?

82.5kkg?

s

解

（二）∵m?

dzdt

t?

∴?

dt?

（r?

f）dt

152?

（4?

t）i?

（6t?

）?

t）j?

5jdt023?

3

5（4?

t）kdt?

m2?

30

3.10平板中央开一小孔，质量为m的小球用细线系住，细线穿过小孔后挂一质量为m1的重物．小球作匀速圆周运动，当半径为r0时重物达到平衡．今在m1的下方再挂一质量为m2的物体，如题3.10图．试问这时小球作匀速圆周运动的角速度?

和半径r?

为多少?

题3.10图

在只挂重物时m1，小球作圆周运动的向心力为m1g，即

m1g?

mr0?

①

挂上m2后，则有

（m1?

m2）g?

mr?

②

重力对圆心的力矩为零，故小球对圆心的角动量守恒．即r0mv0?

mv?

r02?

0?

③

联立①、②、③得

m1?

m22

）3

m1

1m1?

m2m1

g?

（）3?

r0

2m?

m1?

m2

3.11飞轮的质量m＝60kg，半径r＝0.25m，绕其水平中心轴o转动，转速为

（1）设f＝100n，问可使飞轮在多长时间内停止转动?

在这段时间里飞轮转了几转?

（2）如果在2s内飞轮转速减少一半，需加多大的力f?

（1）先作闸杆和飞轮的受力分析图（如图（b））．图中n、n?

是正压力，fr、fr?

是摩擦力，fx和fy是杆在a点转轴处所受支承力，r是轮的重力，p是轮在o轴处所受支承力．

题3.11图（a）

题3.11图（b）

【篇二：

大学物理学第三版修订版下册第11章答案（赵近芳）】

选择题

b]

（2）下列哪些矢量场为保守力场（）（a）静电场；

（b）稳恒磁场；

（c）感生电场；

（d）变化的磁场。

a]

（3）用线圈的自感系数l来表示载流线圈磁场能量的公式w?

1li2（）

m

（a）只适用于无限长密绕线管；

（b）只适用于一个匝数很多，且密绕的螺线环；

（c）只适用于单匝圆线圈；

（d）适用于自感系数l一定的任意线圈。

d]

（4）对于涡旋电场，下列说法不正确的是（）：

（a）涡旋电场对电荷有作用力；

（b）涡旋电场由变化的磁场产生；

（c）涡旋场由电荷激发；

（d）涡旋电场的电力线闭合的。

c]

11.2填空题

（1）将金属圆环从磁极间沿与磁感应强度垂直的方向抽出时，圆环将受到。

磁力]

（2）产生动生电动势的非静电场力是，产生感生电动势的非静电场力是感生电场的场源是。

洛伦兹力，涡旋电场力，变化的磁场]

12

端点，b?

l；

中点，0]

11.3一半径r=10cm径以恒定速率

b=0.8t的均匀磁场中．回路平面与b垂直．当回路半

dr-1

感应电动势大小

d?

mddr

取半圆形cba法向为i，题11.4图

则?

m1同理，半圆形adc法向为j，则

m

∵b与i夹角和b与j夹角相等，

bcos?

mdb

方向与cbadc相反，即顺时针方向．

题11.5图11.5如题11.5图所示，载有电流i的长直导线附近，放一导体半圆环men与长直导线共面，且端点mn的连线与长直导线垂直．半圆环的半径为b，环心o与导线相距a．设半圆环以速度v平行导线平移．求半圆环内感应电动势的大小和方向及mn两端的电压

um?

un．

作辅助线mn，则在menm回路中，沿v方向运动时d?

∴?

menm?

0即?

men?

mn又∵?

mn?

所以?

men沿nem方向，

大小为

a?

b

vbcos?

dl?

0iva?

ln?

02?

a?

ln2?

ln2?

m点电势高于n点电势，即

un?

题11.6图

11.6如题11.6所示，在两平行载流的无限长直导线的平面内有一矩形线圈．两导线中的电流方向相反、大小相等，且电流以

（1）

（2）

以向外磁通为正则

（1）?

b?

a

di

的变化率增大，求：

dt

ad?

0ld?

ab?

adi

ldr?

0i?

0i

dr?

0il

[ln

11.7如题11.7图所示，用一根硬导线弯成半径为r的一个半圆．令这半圆形导线在磁场中以频率f绕图中半圆的直径旋转．整个电路的电阻为r．求：

感应电流的最大值．

题11.7图

cos（?

0）解:

b?

b2

dt2

∴

22

∴i?

rr

11.8如题11.8图所示，长直导线通以电流i=5a，在其右方放一长方形线圈，两者共面．线

时线圈中感应电动势的大小和方向．

题11.8图

ab、cd运动速度v方向与磁力线平行，不产生感应电动势．da产生电动势

1?

（v?

b）?

vbb?

vb

d

a

2?

d

bc产生电动势

∴回路中总感应电动势

c

b

（v?

方向沿顺时针．

0ibv1

11.9长度为l的金属杆ab以速率v在导电轨道abcd上平行移动．已知导轨处于均匀磁场b

t=0时杆位于cd处，求：

任一时刻t导线回路中感应电动势的大小和方向．

1122

ds?

blvtcos60?

ktlv?

klvt

即沿abcd方向顺时针方向．

klvtdt

题11.9图

11.10一矩形导线框以恒定的加速度向右穿过一均匀磁场区，b的方向如题11.10图所示．取逆时针方向为电流正方向，画出线框中电流与时间的关系（设导线框刚进入磁场区时t=0）．解:

如图逆时针为矩形导线框正向，则进入时

0,?

0；

题11.10图（a）在磁场中时出场时

题11.10图（b）

0，?

0，故i?

t曲线如题10-9图（b）所示.dt

题11.11图

11.11导线ab长为l，绕过o点的垂直轴以匀角速?

转动，ao=轴，如图11.11所示．试求：

（1）ab两端的电势差；

（2）a,b两端哪一点电势高?

（1）在ob上取r?

dr一小段则?

ob?

l

磁感应强度b平行于转3

2l