大学物理B上习题册答案PPT课件

1、.,1,练习1 位移 速度、加速度,选择题 1. D,2. D,3. D,填空题,1. / 2,位置矢量是,位移矢量是,位矢在 x-z 平面，速度在 y 方向。,2. 表达式,3.有一质点沿 x 轴作直线运动，t 时刻的坐标为 x4.5t 22t 3（SI）试求：,第2 秒内的平均速度；,第2 秒末的瞬时速度；,第2 秒内的路程:,第二秒内有折返！折返时刻在:,.,2,1. 解：,总位移的大小：,练习1 计算题,设,则,2.解：,得：,积分,即：,.,3,练习2 自然坐标、圆周运动、相对运动,选择题 1. B,2. C,3. C,填空题,1.,2.,圆周运动。切向加速度大小为总加速度的一半.,

2、3.,当 时,.,4,1.解：,练习2 计算题,.,5,2.解：,代入,再由,求得,匀角加速运动，比较匀加速直线运动,.,6,练习3 牛顿定律及其应用 选择题,1. B,上升段,下降段,.,7,要比较这两个时间段的大小，还需知道由同样高度下降回来时质点获得的速度大小。,由于是匀加速运动，上升的高度,则质点下降这段高度获得的速度大小,.,8,2. D,断绳前静止态, 下弹簧张力mg, 上弹簧张力2mg.断绳瞬间，弹簧无形变。,.,9,选择题 3. C,升降机加速上升,等效引力场力（惯性力）,（向下）,则，台面受压力,拉动B 的水平力至少为,牛顿定律在非惯性系中不成立,这相当于在非惯性系的加速度的

3、反向存在一个等效引力场,.,10,练习3 填空题1.,2.,3.,移走支撑物瞬间，弹簧无形变。,.,11,练习3 计算题,设阻力,由牛顿定律：,分离变量：,1.,两边积分,得,所以,.,12,由,这是数学模型的结果,从物理上看，只要时间足够长，就可达到最大深度。,得最大深度,另解,.,13,2.解,受力分析如图,用牛顿定律列方程:,解得:,当N = 0 时（小球离开锥面）,.,14,练习4 动量原理、动量守恒 选择题,1. C,要学会用矢量图分析,由动量定理,利用几何关系,3. D,墙壁对木块的冲量即对 m-M 系统的冲量,以运动方向为正向,.,15,一质量为60 kg的人静止站在一条质量为3

4、00kg且正以2m/s的速率向湖岸驶近的小木船上，湖水是静止的，且阻力不计。现在人相对于船以一平均速率 u 沿船前进的方向向湖岸跳去，起跳后，船速减为原来的一半，u 应为多大？,解：,练习4 选择题2：,显然，水平方向动量守恒,关键问题：,守恒方程两边状态量 各自对应同一时刻,如火箭方程的推导中,.,16,解：,选择题3：D 练习4 填空题1,A、B 组成的系统动量守恒,已知, t = 0 时,此时,其后仍有,故, t = 0 时,此时,其后仍有,故,.,17,练习4 填空题 2,动量守恒,.,18,3.,类似的二体问题有同解,船对于岸的位移,人对于岸的位移,代入数据得,其中 l 是人在船上行

5、走的距离,.,19,如图所示，质量为M的滑块正沿着光滑水平面向右滑动，一质量为 m 的小球向右飞行，以速率v1（对地）与滑块斜面相碰，碰后竖直向上弹起，速率为 v2（对地）。若碰撞时间为，试计算此过程中滑块对地的平均作用力和滑块速度增量的大小。,解：,练习4 计算题1,以M 和 m为系统，外力（重力、地面支持力）均沿竖直方向，故水平方向动量守恒。,竖直方向：应用质点系动量定理,系统动量增量：,合外力的冲量：,（其中N 为地面对滑块的支持力）,.,20,由牛顿第三定律可知，滑块对地平均作用力：,水平方向：应用动量守恒定律,( v0 为M 原速度，v 为碰后速度 ),向下,.,21,练习5 功与能

6、 机械能守恒 选择题,1.D,2.C,3.C,由动能定理,则区间x1 x2相同,出现在静平衡点,在静平衡点获得最大动能,出错多在将接触点判为Ekmax点,.,22,练习5 填空题 1.,填空题 2.,设m2对m1的作用为 f,.,23,练习5 填空题3.,系统机械能守恒,.,24,练习5 计算题 1.,由质点的动能定理,而,解得：,解：,.,25,练习5 计算题2. 解:,设滑块与弹簧分离时滑块相对地的速度为v（向,右）；小车速度为 u 。,则由动量守恒有：,由机械能守恒有：,其中,一般的 u 方向待求,.,26,滑块相对小车的速度,代入数据解得：,典型的错误：,矢量式正确表述为,.,27,练

7、习6 角动量和角动量守恒 选择题,1. A,2. C,由牛顿定律,有心力作用，角动量守恒。,.,28,练习6 填空题,1.,原题设,则,t = 3s 时,t = 0s 时,.,29,2.,3.,由题意知，质点作匀速直线运动,角动量守恒,.,30,练习6 计算题,1. 解：,.,31,练习7 刚体运动学、转动惯量 选择题,1. C,圆环,2. B,圆盘,则,所以,3. B,.,32,练习7 填空题,1.,当角速度为零时，飞轮获得最大角位移。,据,此时,由匀加速运动的对称性,由题意知,飞轮从初始状态到角位移为零，历时,此时,轮边缘一点的线速度,.,33,2.,此题为匀角加速运动，可完全比照匀加速直

8、线运动处理。,.,34,练习7 填空题3.,这类问题都采用补偿法,.,35,练习7 计算题,1. 解：,.,36,练习8 刚体转动定律 选择题,1. D,矢量和为零，力矩不一定为零（如力偶矩）,而能够改变转动状态的是力矩的作用。,3. B,.,37,2. C,Mg作用的系统有两个对象,F 直接作用在滑轮上,隔离法,故,.,38,练习8 填空题,1.,2.,.,39,3.,力矩与角加速度都是瞬时量，与初始状态无关。,.,40,练习8 计算题,1. 解：,质点B ：,质点A ：,由牛顿定律：,水平方向上,加速度为a ，,隔离分析,设绳的张力为T1 ，,设绳的张力为T2 ，,.,41,由转动定律,由

9、于绳和滑轮无滑动，则,联立上述方程，,滑轮：,得：,.,42,由圆盘 代入上式得：,.,43,2. 解：分析受力如图：,设A 的加速度为a1方向向下；,B 的加速度为a2方向向上；,滑轮的角加速度为 ，,方向垂直纸面向外。,质点A ：,质点B ：,两圆粘合视作一个刚体，,其转动惯量为,.,44,由转动定律列方程：,由牛顿第三定律：,由角量与线量的关系：,解以上方程组得：,思考：如果二圆半径分别为r和R、质量分别为m和M，下悬挂物质量分别为m1和m2，试求两绳上张力和圆盘角加速度大小。,.,45,由系统角动量定理,另解：,（定轴转动定律）,.,46,如图，求悬挂物加速度。,解：,例题：,系统角动

10、量定理不可用！,隔离法,联解,系统功能原理可用,机械能守恒,.,47,练习9 转动的功和能，刚体角动量 选择题,1. C,3. C,2. C,角动量守恒,人与盘组成的系统，有内部非保守力作用，对转轴无外力矩作用。,.,48,练习9 填空题,1.,设顺时针转动为正向,.,49,2.,3.,角动量守恒,设顺时针转动为正向,.,50,练习9 计算题,弹簧原长,1. 解：,棒转到水平位置时弹簧伸长量,棒下摆过程中，系统机械能守恒,且：,解得：,重力势能零点在哪儿？,.,51,2. 解：,薄板对 轴的转动惯量为：,式中dm 是x处宽度为dx 的一条细棒的质量。,小球碰撞后速度方向仍平行原方向，大小变为v

11、 。,碰撞中角动量守恒：,弹性碰撞前后系统机械能守恒：,.,52,*讨论：,当3m M ，v 0 小球碰后继续向前；,当3m M ，v 0 小球碰后方向改变；,当3m = M ，v = 0 小球碰后静止。,解以上方程组得：,.,53,练习44 洛仑兹变换,一、选择题,1.D,2.A,3.B,时间间隔（包括同时）、空间间隔问题都根据Lorentz坐标变换来解决。,.,54,二、填空题,1. c (光速不变原理),2.,.,55,3.,狭义相对论的两个基本原理是,在所有惯性系中，物理规律具有相同的数学表达形式。,（狭义）相对性原理：,在一切惯性系中，光在真空中的速率都相同，恒为c。, 光速不变原理

12、：,.,56,1.解：,三、计算题,.,57,2、,.,58,练习45 相对论时空观,一、选择题,1. (仅同地二事件的同时性才与参考系无关),2.全错,错解,所以,Doppler红移效应,.,59,3.C,由长度收缩效应,若问宇航员到达目的地需多长时间,由地面站看来宇航员到达目的地需多长时间,.,60,二、填空题,1.,2.,.,61,3.,以B 船为S 系，,S 系中A 船的长度不足100m。,.,62,1. 解：,对火箭上的观察者，火箭长度为其固有长度，所以 光信息从前端传到尾端所需时间,三、计算题,光在任意惯性系中的传播速度都为c,对地球上的观察者，火箭在运动，其长度是运动长度，而光在

13、传播中火箭已飞行了一段距离，所以,.,63,2. 解：,设飞船为 系，地球为S 系(向东为正向)，则 u = 0.6c,彗星相对S系的速度vx= -0.8c，相对 系的速度为,所以宇航员看到彗星以速度0.946c 向他飞来。,三、计算题,.,64,解法一：,从地球上看，发现飞船的时间和地点分别为t1、x1 ，,飞船和彗星相碰的时间和地点分别为t2、x2（见图）,则：,按照洛仑兹变换，在 系（飞船）对应时间间隔为：,.,65,解法二：,从飞船上看，x1、x2 之间距离由长度缩短效应为：,所以相碰的时间为：,解法三：,为x1、x2 两地的钟测量的，是运动的时间，在飞,船上测量的时间 为固有时间，由

14、时间膨胀效应：,则：,.,66,练习46 相对论动力学基础,一、选择题,1. C,2. D,3. A,根据动量守恒碰后组合粒子静止,.,67,二、填空题,1.,2.,.,68,3.,.,69,1.解：,为电子在电场中获得的动能,将e、U、m0、c 代入上式，求得：,相对论质量：,三、计算题,.,70,另解,再由,.,71,2. 解：,三、计算题,当 时,当 时,.,72,填空题,练习10、电场 电场强度,选择题,1. B,2. A,3. B,2.,1.（无限大均匀带电平面）,3.（ ）,用补偿法或对称性分析,.,73,计算题 1.,如图示,由点电荷场强公式:,得:,则:,解：,.,74,2.

15、解:,取线元dx ,其电量dq 在P 点场强为:,EP 方向为沿 x 轴正向。,.,75,取线元dx ,其电量dq 在Q 点场强为:,由于对称性,L时,.,76,选择题 1. D,电场强度决定于空间所有电荷,通过闭合的电通量值只与高斯面内的电荷有关,注意区分净电荷为零和无电荷！,A、B、C皆错,练习11 电通量 高斯定理,.,77,选择题 2.,B,3. C,填空题,1.,单一无限大均匀带电平面的电场分布,按叠加原理处理,.,78,填空题 3.,填空题 2.,由叠加原理,(1),(2) 参见例题,.,79,练习11 计算题,由电荷分布的对称性知，电场强度大小有球对称性，方向沿径向。取同心球面为

16、高斯面(半径为r),由高斯定理：,1.解：,.,80,2.解:,由电荷分布的对称性知，电场强度大小有轴对称性，方向沿径向。取同心柱面为高斯面(半径为r，长度为L)，由高斯定理：,当r R1时：,当 R1 r R2时：,当 R2 r 时：,.,81,练习12 电场力的功 场强与电势的关系,选择题,1.,D,2.,B,电场线疏密反映场强 沿电场线方向电势降低,3.,A,.,82,填空题,1.,先求出O、A点电势,2.,3.,.,83,练习12 计算题,由点电荷电势公式,及电势叠加原理：,1. 解：,思考: 如果OC为其它(任意)路径如何?,.,84,2. 解:,由高斯定理：,.,85,由,常见错误

17、,.,86,练习13 静电场中的导体,选择题,1.,C,2.,C,3.,B,导体球上有感应电荷（异号）,填空题,1.,球心场强为零是所有电荷在这点场强叠加的结果。,.,87,练习13 静电场中的导体,填空题,2.,3.,同心球面、球体，用Gauss定理求场强,球心处电势容易求出，即得导体电势,导体是等势体,4.,.,88,练习13 计算题 1. 解：,B、C 板感应电量分别为qB 、qC 。忽略边缘效应,令A 板左侧电荷面密度为1 ，右侧为2,又,得：,而,.,89,借助于Gauss定理（或无限大带电平面产生的场强大小分布均匀，叠加后A与B、A与C间场强分布都均匀），可得,.,90,2.解:,

18、先由高斯定理求出场强分布，再表达电势差,(对所有r成立),选长为L、半径为r的与圆柱体同轴的高斯面，设高斯面内圆柱体上单位长度电荷为，由高斯定理，有,两圆柱面间电势差：,.,91,练习15 电容器及电场的能量,选择题,1. C,充电后断电，Q不变。,不变,2. D,3. D,充电后仍接通电源，U不变,充电后断开电源，Q不变,.,92,练习15 填空题,1.,接通电源，电势差不变,2.,断开电源，电荷不变,3.,串联充电时，两电容器极板上电荷Q相同。,并联充电时，两电容器极板间电势差U相同。,.,93,练习15 计算题,1. 解：,两极板间的电势差：,作一柱形高斯面，上、下底面积均为,如图，由有

19、介质时的高斯定理：,.,94,可得：,极板和介质间隙中的场强为：,电容器的电容：,.,95,2.解:,取半径为r ，厚度为dr ，长为l 的圆柱壳,为体积元，其体积为：,该体积元内电场能量密度为：,（其中 ）,该体积元内电场能量为：,.,96,用能量法计算电容，根据电容器储存的能量：,可得：,.,97,练习16、磁场 磁感应强度,一、选择题,1. B,2. D,.,98,二、填空题,3. C,1.,磁场线是闭合线,表明磁场是无源场,O,.,99,2.,封闭曲面上,3.,或,.,100,计算题 1. 解：,方向：,由图知：o 点到直导线的距离：,则：,方向：,.,101,补偿法,.,102,2.

20、 解:,将薄金属板沿宽度方向分割如图：,dr 对应电流：,dI 在P 点处磁场为：,可知所有分割带在P 点处磁场方向相同，,由磁场叠加原理可求得在P 点处:,方向：,.,103,练习17 安培环路定理,一、选择题,1. B (先用安培环路定理求B分布),.,104,2. B,3. D,二、填空题,1.,回路甲,回路乙,.,105,2.,3.,静电场是保守场,磁场是非保守场（或涡旋场）,.,106,三、计算题,1.解：,由电流的对称性知，磁场具有轴对称性，方向沿垂直于对称轴的圆环切向。,如图作积分环路，取正向，,由安培环路定理：,即：,今,.,107,则：,则：,则：,则：,.,108,2. 解

21、:,如图取dS B大小都一样的元区,先用安培环路定理求出距导线 x 远处B 的大小,方向：,阴影部分通过的磁通量为:,通过矩形线圈的磁通量为:,.,109,练习18 磁场对载流导线的作用,一、选择题,1. ,2. ,3. ,二、填空题,1.,都平行 z 轴向上,.,110,2.,I,平移靠近直导线,转动，并平移靠近直导线,3.,IBLOC,C,B,O,.,111,1.解：,已知：I1 、I2 、d 及每边长l 。,对于AC ：,应用安培定律：,算出磁场分布,三、计算题,.,112,则 的大小：,的方向水平向左。,.,113,2.解:,导线1、2单位长度所受磁力：,应用安培定律：,即:,相互吸引的方向。,.,114,练习19 磁场对运动电荷的作用,一、选择题,1. ,回转周期与电子速率无关,3. B,2. ,二、填空题,1.,.,115,2.,所以,3.,方向向下,.,116,1.解：,如图：因为处于平衡，,所受的磁力矩大小相等,方向相反（对 轴）,重力矩：,线框的重力矩与线框,磁力矩：,三、计算题,.,117,平衡时：,所以：,因为：,.,118,2.解:,宽度为dr 的圆环在旋转时产生的电流强度,圆环磁矩 大小为:,则磁力矩dM大小为:,圆盘磁力矩M 为:,.,119,练习21 动生电动势和感生电动势,一、选择题,q 只和有关，和电流变化快慢无关