刘果红大学物理习题册答案文档格式.docx
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1、
4、(C)
练习四质点动力学
(一)
2、(A)
3、(C)
练习五质点动力学
(二)
4、(C)
5、
(1)
(2)
练习六、质点动力学(三)
4、(D)
5、
练习七质点动力学(四)
2、动量、动能、功
4、(B)
练习八刚体绕定轴的转动
(一)
解:
(1)摩擦力矩为恒力矩,轮子作匀变速转动
因为;
同理有。
(2)由;
;
解得:
。
3、选(A)
因A、B盘质量和厚度相等,而,必有。
圆盘的转动惯量,所以。
因为力矩M和角加速度是瞬时作用关系,撤去M,,说明有阻力矩存在。
撤去M前:
(1)
撤去M后:
(2)联立即得:
练习九刚体绕定轴的转动
(二)
1、A、B两轮转动惯量的比值为1:
3和1:
9。
轮和皮带间无相对滑动意为两轮边缘一点的线速度相等:
(1)若。
(2)
3、天体的自转周期将减少(C),转动动能将增大(A)。
引力是内力,球体角动量守恒。
由于球体绕直径的转动惯量正比于半径平方,减小,增大,而,所以周期将减小,转动动能将增大,
4、在上摆过程中,以子弹和木棒为系统,重力为外力,故动量不守恒;
上摆过程中,重力作功,所以机械能不守恒;
对转轴的合外力矩(重力矩)的功不为零,所以角动量不守恒。
选(A)。
5、选(D)
分别取单摆、地球和细棒、地球为系统,摆动过程中,机械能守恒:
(1);
(2),。
6、取盘和子弹为系统,,角动量守恒:
,因为所以。
选(C)
练习十刚体绕定轴的转动(三)
根据机械能守恒定律:
用平动的规律解决平动:
用转动的规律解决转动:
利用平动和转动的关系:
(3)
三式联立解得
3、(A)
5、系统受重力作用,动量不守恒;
摩擦力作功(在地面参照系中),机械能不守恒;
合外力矩为0,所以角动量守恒。
选(C)。
练习十一狭义相对论
(一)
1、K系:
系:
2、,
3、选(C)
S系中测得A、B事件的时间间隔和空间间隔分别为:
由洛伦茨变换。
而飞行的距离
5、(B)
提示:
应用光速不变原理和相对性原理。
练习十二狭义相对论
(二)
S系中观察者测得正方形体积;
质量是;
密度。
2、(C)
利用求得,再利用求速度。
而
取为研究对象,因为自发地分裂,所以总能量守恒:
上式中:
,故有:
因为,均大于1,所以。
练习十三静电场
(一)
2、取轴向右为X轴,为坐标原点,;
如不是足够小,那么放入后,在附近负电荷密度加大,电力线变密,所以场强增大。
练习十四静电场
(二)
()
2、;
均匀带电球面在距离球面R处产生的场相当于一个在球心处的点电荷在2R处产生的场:
5、(D)
只与面内电荷有关,而不仅与面内、面外电荷有关,且与它们的分布有关。
练习十五静电场(三)
此系统的电势能。
3、-=
4、电势的正负取决于电势零点的选取:
5、(C)
练习十六静电场(四)
1、;
2、。
5、0点处的电势应是AB弧和BC直线产生场的叠加:
(带电圆环在圆心处产生的电势)
P点处的电势也应是AB弧和BC直线产生场的叠加:
(2)
联立
(1)、
(2)式得:
练习十七静电场中的导体和电介质
(一)
两球相距很远意为忽略两球之间的静电感应,用导线连接后,两球电势相等:
==,所以有:
3、球心处的电势+。
练习十八静电场中的导体和电介质
(二)
1、两板上自由电荷面密度为,两介质分界面上。
2、电位移通量;
场强。
因为B带正电,电势最高,所以排除(A)、(B);
又因为A导体空腔内电场不为零,;
而,所以。
练习十九静电场中的导体和电介质(三)
1、2倍;
倍。
练习二十电流的磁场
(一)
方向垂直纸面向里。
练习二十一电流的磁场
(二)
方向垂直纸面向外。
3、(D)
练习二十二磁场对电流的作用
(一)
方向为的方向,竖直向上。
练习二十三磁场对电流的作用
(二)
带电量为q的粒子在磁场内作半径为的圆周运动,磁通量。
即:
练习二十四电磁感应
(一)
1、,点电势高。
,b点电势高。
N端电势高。
整个过程有三个阶段:
1)进入场区阶段:
,说明,磁通量增加,由Lenz定律,方向与原磁场方向相反(逆时针方向),且磁通量变化率在增大,。
回路中I如同电动势;
2)线框在磁场区阶段:
线框中磁通量的变化为0,无感应电动势。
3)出场区阶段:
,说明,磁通量减少,由Lenz定律,方向与原磁场方向相同(顺时针方向),且磁通量变化率在增大,。
回路中I如同电动势。
用排除法:
转动过程中,构成的回路磁通量不变,所以,排除(C)、(D);
用右手定则判定,所以,故选(B)
练习二十五电磁感应
(二)
1、。
长直螺线管通入变化的电流,因而内部的场为变化的磁场,变化的磁场产生涡旋电场,电子受到的是涡旋电场力:
,因为:
当时,,将代入,再将代入即可。
由于轴线上=0,所以。
磁场具有轴对称性,,所以。
由于,所以方向为逆时针且垂直于。
(与成左螺关系)
3、
因为,所以,又,故有。
根据题意,管内只有涡旋电场(变化的磁场产生),而管内的涡旋电场沿垂直于轴线的径向是递增的,即当时,,因而均匀地分布着电场的说法是错误的;
又因涡旋电场绕任意闭合回路的线积分不为零(有旋场),所以(B)说法也是错误的;
由于磁场和涡旋电场都是无源场,所以,对任意封闭曲面的面积分为零。
,所以-=-。
由Lenz定律,N点电势高,所以-。
练习二十六电磁感应(三)
1、把无限长直导线看成是回路1(在无穷远处认为两端是闭合的),矩形线圈为回路2,回路1产生的穿过回路2段磁通,。
长直导线中的感应电动势。
因为,而,且,由题意,所以,。
在时间内,,由知:
且为负值;
在时间内,,则且为正值。
利用公式计算。
练习二十七磁介质、电磁场
前后两个式子分别揭示:
随时间变化的电场的空间能激起磁场;
随时间变化的磁场的空间能激起电场。
练习二十八电磁振荡、电磁波
2、坡印廷矢量的物理意义是:
电磁波能流密度矢量;
其定义式为:
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