新概念物理力学答案

新概念物理力学答案【篇一：新概念物理教程力学答案详解二】恒定律有：pe?pn?p核?0建立以pe向为x轴的正向，pn向为y轴的正向的直角坐标系，有:x轴：pe?p核x?0y轴:pn?p核y?0大小:p核？p核x??pe??9.22?10?16g?cm/s?p核y??pn??5・33?10?16g?cm/sp核yp核x新力学习题第二章2—1.一个原来静止的原子核，经放射性衰变，放出一个动量为9.22?10-16g?cm/s的电子，同时该核在垂直方向上又放出一个动量为5.33?10-16g?cm/s的中微子。问蜕变后原子核的动量的大小和方向。9・222?5・332?10?16?1・065?10?16g?cm/s0.578方向，与e反方向的夹角为：tan??2—2.质量为m的的木块静止在光滑的水平桌面上・。质量为m,速率为v0的子弹水平射到木块内，并与它一起运动。求(1)子弹相对于木块静止后，木块的速率和动量，以及子弹的动量；(2)在此过程中子弹施于木块的冲量。解:(1)以水平向右为x轴的正向，依动量守恒定律有：mv0??m?m?v共木块的速率为：v?v共？mv共v0m?mmv0m?mmm木块的动量为：p?mv?v0m?mm2子弹的动量为：p?mv?v0m?m(2)子弹施于木块的冲量：i?mv0?mv?mmv0m?m2—3.如本题图，以知绳的最大强度t0=1・00kgf,m=500g,l=30.0cm。开始时m静止。水平冲量i等于多大才能把绳子打断?解：从受力角度分析，向心力由绳子张力和重力一起提供。2mv2?mv?i2f向心？t?mglmlmli2tmgt0ml3kgm/si 这里取g?10m/s222—4.一子弹水平地穿过两个前后并排在光滑水平桌面上的静止木块。木块的质量分别为ml和m2,设子弹透过两木块的时间间隔为t1和t2。设子弹在木块中所受阻力为恒力f,求子弹穿过两木块时各以多大的速度运动。解:依冲量定理,穿过第一木块时有：ft1??m1?m2?v1?v1?ft1m1?m2穿过第二木块时有:ft2?m2v2?m2v1v2?ft2?m2v1ft2ft1m2m2m1?m22—5.质量为70kg的渔人站在小船上，设船和渔人的总质量为200kg。若渔人在船上向船头走4.0m后停止。试问：以岸为参考系，渔人走了多远？解：水的阻力不计，则动量守恒：设以岸为参考系人的质量为m,绝对速度为v;船的质量为m,绝对速度为v;s?4.0m则有:又：mv?mv?0mvms?v人对船t??v?v?t?vt?mv?m?m?svtvtm?m?4.01.4(m)200/70这就是以岸为参考系渔人走的路程.2—6.两艘船依惯性在静止湖面上以匀速相向运动，它们的速率皆为6.0m/s。当两船擦肩相遇时，将甲船上的货物都搬上乙船，甲船的速率未变，而乙船的速率变为4.0m/s。设甲船空载质量为500kg，货物质量为60kg，求乙船的质量。解：设搬运货物前，甲船、乙船的速度分别为：v甲、v乙搬运货物后，甲船、乙船的速度分别为：v甲、v乙对乙船用动量定理：m乙v乙？m货v甲？m乙？m货v乙第一种情况：v甲？？6・0m/s，v乙?6.0m/s，v乙？4・0m/s6.0m乙？60？6.0？？m乙？60？？4.0m乙？300kg第二种情况：v甲？？6・0m/s，v乙?6.0m/s，v乙？？4.0m/s6.0m乙？60?6.0??m乙？60??(?4.0)m乙？12kg?不符合实际？22—7.三只质量均为m的小船鱼贯而行，速率均为v，由中间那只船上同时以水平速率u(相对于船)把两质量均为m的物体分别抛到前后两只船上。求此后三只船的速率。解：三只船从前到后分别设为1船、2船、3船，对各船及失去或得到的m用动量定理：船:mv?m?u?v2m?m?v13 船:mv?m?v2?um?m?v3 由(2)？v2？vmum？mm代入(3)得:v3?v?um?m代入(1)得:v1?v?(1)(2)(3)船:(2m?m)v?mv2?m?u?v2??m?v2?u?2—8.一质量为m的有轨板车上有n个人，各人质量均为m。开始时板车静止。若所有人一起跑到车的一端跳离车子，设离车前他们相对于车子速度皆为u，求车子最后速度的表达式；l=J最若n个人一个接一个地跳离车子，每人跳离前相对于车子的速度皆为u，求车子最后速度的表达式：l=J最在上述两种情况中，合者车子获得的速度较大?解:依动量守恒定律有：(1)(2)0?mv车？10m?u?v车？10m即板车后退?um?10mm0?(m?9m)v车1?m?u?v车1?v车1??um?10m(m?9m)v车1?(m?8m)v车2?m?u?v车2?v车？？mmmu??u?um?9mm?10mm?9m(m?8m)v车2?(m?7m)v车3?m?u?v车3?mmmmu??u?u?um?8mm?10mm?9mm?8mv车2?v车1?v车3?v车2?依此类推得:mmmv车10??u?uum?10mm?9mm?mmm(3)?(1?n?10)m?nmm?10mv车?v车10即一个接一个地跳获得的速度大2-9.一炮弹以速度v0和仰角?0发射，到达弹道的最高点时炸为质量相等的两块，其中一块以速度v1铅垂下落，求另一块的速率v2及速度与水平方向的夹角(忽略空气阻力)。解:设v2与水平的夹角为？,炮弹在爆炸前后的一间瞬动量守恒水平方向:mv2cos??2mv0cos?0竖直方向:mv2sin??(?mv1)?0(1)(2)两式相除得:tan??两式平方和得:v2?v12v0cos?0即v2cos??2v0cos?0?1?⑵即v2sin??v1tan?1v12v0cos?02v0cos?02?v122-10.求每分钟射出240发子弹的机枪平均反冲力，假定每粒子弹的质量为10g,腔口速度为900m/s.解：依冲量定理有：i?ft?p?0?240mv240mv240?10?10?3?900f36nt602—11.一起始质量为m0的火箭以恒定率?dm/dt?=?排出燃烧过的燃料，排料相对于火箭的速度为v0。计算火箭从发射台竖直向上启动时的初始加速度；如果v0=200m/s，则对于一个质量为100t的这种火箭要给予等于0.5g的向上初始加速度，每秒必须排出多少kg的燃料？解：设初始时在dt时间间隔内，火箭增加的速度是du，由于dt很小，有：du??v0,dm??m0内力远大于重力，可用动量守恒定律:0??m0?dm??0?du??dm??v0?dum0du?v0dm?a0?0?duv0dm?v0dtm0dtm0dmm0a0100?103?0.5?10由(a)知:250kgdtv020002—12.一个三极火箭，各极质量如下表所示，不考虑重力，火箭初速度为0。级别发射总质量燃料质量燃料外壳质量一级60t40t10t二级10t20/3t7/3t三级1t2/3t(1)若燃料相对于火箭喷出速率为u=2500m/s，每级燃料外壳在燃料用完时将脱离火箭主体。设外壳脱离主体时相对于主体的速度为0，只有当下一级火箭发动后，才将上一级的外壳甩在后边。求第三级火箭的最终速度；(2)若把40t燃料放在12t的外壳里组成一级火箭，问火箭的最终速率是多少？解：本题火箭运动可用动量守恒定律：一极发射完毕:v1?ulnm060ulnm120v1uln3二极发射完毕:v2?v1?uln10v2v1uln32uln32010?31三极发射完毕:v3?v2?uln?v3?v2?uln3?3uln3?8239.6m/s21?3m60v1?uln0?uln?v1?uln3?2746.5m/sm1202—13.一宇宙飞船以恒速v在空间飞行，飞行过程中遇到一股微尘粒子流，后者以dm/dt的速率沉积在飞船上。尘粒落到飞船之前的速度为u,方向与v相反，在时刻t飞船的总质量为m9t)，试问：要保持飞船匀速飞行，需要多大的力？解：先用动量定理求出微尘粒子流落到飞船上从而使飞船获得的加速度a:在dt时间内有:?udm?mv??m?dm??v?dv??mv?mdv?vdm?dmdvu?v即:?udm?mdv?vdm?dv??dmmdvu?vdm?adtmdtu?vdm所以要保持飞船匀速飞行，需要的力为:f??ma?mdt2—14.一水平传送带将沙子从一处运送到另一处，沙子经一垂直的静止漏斗落到传送带上，传送带以恒定速率v运动着。忽略机件各部位的摩擦。若沙子落到传送带上的速率是dm/dt，试问：(1)要保持传送带以恒定速率v运动，水平总推力f多大？（2）若整个装置是：漏斗中的沙子落进以匀速v在平直光滑轨道上运动的货车里，以上问题的答案改变吗？解:（1）依冲量定理有:?p?vdm?fdtdmfvdt（2）以上答案不变.2—15.一质量为m的质点在x-y平面上运动，其位矢为:bsin?t?r?acos?tijb?sin?t?a?a?cos?tij?rdt2? 求质点受力的情况。dr2—16ma的木块放在光滑的水平桌面上，a上放置质量为mb的？.如本题图所示，一质量为??b?cos解:va?sin?ti?t?j另一木块dtb，a与b之间的摩擦系数为？。现施水平力推a，问推力至少多大时才能使a、bdv之间发生相对运动？222?【篇二：新概念物理教程力学答案详解（四）4—24】kg,半径为10cm,设电动机上的驱动轮半径为2cm,能传送5n.m的转矩而不打滑。（1）若大轮加速到100r/min需要多长时间？（2）若皮带与轮子之间的摩擦系数为0.3,轮子两旁皮带中的张力各为多少？（设皮带与轮子的接触面为半各圆周。解：（1）对于轮子而言，有：设所求的时间为t.100?2?10?轮603?轮10?轮t3t110110?223t23t6t?0.15s6m6?5（2）参考本书73—75页有：t2?t1e??2??t1e?1.884又:？t1?t2?r?m?5?t1t2??t?4—25.在阶梯状的圆形滑轮上朝相反的方向绕上两根轻绳，绳端各挂物体m1和m2，巳知滑轮的转动惯量为ic，绳不打滑，求两边物体的加速度和绳中张力。解：解法一：滑轮对中心的角动量理定:ic??t2r?t1r对ml用牛二律：m1g?t1?m1a1?m1?r对m2用牛二律：t2?m2g?m2a2?m2?rm1gr?m2gr?ic?m1r2?m2r2??由(1)(2)(3)??t1?m1g?m1?rtmgmr22?1解法二：将滑轮、m2、m2及绳子看作一个系统系，统对滑轮中心的角动量定理为：(1)(2)(3)icm1r2m2r2m1grm2gr从而求出?又:a1??r，a2??r由此求两端绳子张力。4-26.一细棒两端装有质量相同的质点a和b,可绕水平轴o自由摆动，已知参量见图。求小幅摆动的周期和等值摆长。解：假设细棒从垂直位置开始偏离了一个小？角，则系统(a,b及细杆组成)对定轴的转动定理为：i??m即:ml?ml??mgl1sin??mgl2sin?mglmglml2ml212122122g?l2?l1022l1?l2gl2?l12l12?l2角频率为：？？2?2l12?l2周期为：t??2?gl2l1l设等值摆长为l,则：t?2?g2l12?l2ll2?l14—27.如本题图，复摆周期原为t1=0.500s,在o轴下？=10.0cm处(联线过质心c)加质量m=50.0g后凋期变为t2=0.600s。求复摆对o轴原来的转动惯量。■I解：复摆的周期为：t?2?mgrc没加m之前，复摆的转动惯量为Ic,质量为m质心oc?lcIc则：t1?2?mglcml?mlcm?mIc?ml2Ic?ml2t222mlc?mlmglc?mglmmgm?mIc4?2Ic?ml24?2⑴(2)消去mglc2??mgl2t1t2(2)(1)加m后，转动惯量变为：Ic?ml2，质量变为m?m22ml24?2??0・05?0・1?4?3・14?mgl?0・05?9・8?0・122t2?Ic224?4?4?3・1424?3・142222t1t20・5000・60024—28.1.00m的长杆悬于一端摆动周期为t0，在离悬点为h的地方加一同等质量后，周期变为t，(1)求h=0.5m和1.00m时的周期比t/t0； (2)是否存在某一h值，t/t0=1?解：复摆的周期为：t?2?■Imgrc设杆的质量为m，杆的转动惯量为I0,质心在h0?0.50m处。则：t0?2?I0mgh0(1)mh?mh加m后，转动惯量变为：I0?mh2，质量变为2m0m?mI0?mh2Io?mh2t22mh0?mhmgh0?mghmmgm?mt?t0Io?mhh0I0h0?h4h02?3h24h02?h0h2(2)12m?2h0??mh2h012h0?hm?2h0?3t?t078434th0使？13t0t??t012h?0.50m时，h?h0?0.50m,?h?1.00m时，h?2h04h02?3h2t令？12?1t04h0?h0h存在h?0或h?4—29.半径为r的小球沿斜面滚入半径为r的竖直环形轨道里。求小球到最高点时至少需要具备多大的速度才不至脱轨。若小球在轨道上只滚不滑，需要在斜面上多高处自由释放，它才能获得此速度?解:(1)小球在最高点要不脱轨，则应有：mvcmgnn0r2vcgrvgr(2)小球只滚不滑，则有?r?vc。则小球机械能守恒:mgh?121mvc?ic?2?mg2r22221122?vc?7?mvc2?mrmg2r?mvc2?mg2r22510?r?727?mgr?mg2r?mgr101027?h?mgr104—30.如本题图所示为麦克斯韦滚摆，已知转盘质量为m，对盘轴的转动惯量为ic,盘轴直径为2r,求下降时的加速度和每根绳的张力。解：对转盘用牛二律，有：mg?2t?mac转盘和轴对其中心轴(水平轴)的转动定理为：又：ac??ric??2tr(3)(2)(1)mgr2acic?mr2?由(1)(2)(3)得：?mgict2icmr24—31.质量为m、半径为r的圆筒垂直于行驶方向横躺在载重汽车的粗糙地板上，其间摩擦系数为？。若汽车以匀加速a起动，问：(1)a满足什么条件时I筒作无滑滚动？(2)此时圆筒质心的加速度和角加速度为何？解：若圆筒作无滑滚动，则圆筒与地板的接触线上的某一点0,有:vo?v,ao?a设c为圆筒的质心，则：vc??r?voacaor对m用牛二律:mac?f??mg(1)(2)(3)m对质心的动量矩定理:ic??mr2??fr??mgr由(1)(2)(3)得:a?2?ggrac??g4—32.如本题图，质量为m的汽车在水平路面上急刹车，前后轮均停止转动。设两轮的间距为1,与地面的摩擦系数为？，汽车质心离地面的高度为h，与前轮轴的水平距离为？。求前后轮对地面的压力。解：设前轮受的支持力为n1，后轮受的支持力为n2竖直方向合力为0:n1?n2?mg后轮受到的摩擦力为f2??n2,前轮受到的摩擦力为f1??n1轮子不转，合力矩为：1n1??1?1?n2??n2h??n1h?0联立(1)(2)得：n1?1?1??hmg1n2?1??hmg1⑴⑴4—33.足球质量为m，半径为r，在地面上作无滑滚动，球心速度为v0。球与光滑墙壁作完全弹性碰撞后怎样运动？v0r球与墙作完全弹性碰撞：质心速度变为:?v0,角速度变为？?解：碰撞前作无滑滚动，所以：v0??r4-34.若在上题中滚动着撞墙的球是个非弹性球，墙面粗糙，碰撞后球将会怎样运动？它会向上滚吗？能滚多高？【篇三：物理力学部分习题及答案解析】＞选择题：e“1/r2r(d)1.在半径为r的均匀带电球面的静电场中各点的电场强度的大小e与距球心的距离r之间的关系曲线为：[b]2.如图所示，边长为0.3m的正-三角形abc，在顶点a处有一电荷为108c的正点电荷，顶-点b处有一电荷为-108c的负点电荷，则顶点c处的电场强e=0，u=0.e=1000v/m，u=0.e=1000v/m，u=600v.e=2000v/m，u=600v. [b]p(a)沿逆时针方向旋转直到电矩沿径向指向球面而停止.？p(b)沿逆时针方向旋转至沿径向指向球面，同时沿电场线释放后，该电偶极子将方向向着球面移动.？p(c)沿逆时针方向旋转至沿径向指向球面，同时逆电场线方向远离球面移动.?(d)沿顺时针方向旋转至p沿径向朝外，同时沿电场线方向向着球面移动.[b]4.有两个大小不相同的金属球，大球直径是小球的两倍，大球带电，小球不带电，两者相距很远.今用细长导线将两者相连，在忽略导线的影响下，大球与小球的带电之比为：2.(b)1.(c)1/2.(d)0.[a]5.一个带正电荷的质点，在电场力作用下从a点出发经c?点运动到b点，其运动轨迹如图所示・已知质点运动的e速率是递减的，下面关于c点场强方向的四个图示中正确的是：[d]6.同心薄金属球壳，半径分别为r1和r2(r2r1)，若分别带上电荷q1和q2,则两者的电势分别为u1和u2(选无穷远处为电势零点).现用导线将两球壳相连接，则它们的电势为(a)u1.(b)u2.1(u1?u2)2(c)u1+u2.(d)・[b]如果某带电体其电荷分布的体密度？?增大为原来的2倍，则其电场的能量变为原来的(a)2倍.(b)1/2倍.4倍.(d)1/4倍.[c]如图所示，在真空中半径分别为r和2r的两个同心球面，其上分别均匀地带有电荷+q和一3q.今将一电荷为+Q的带电粒子从内球面处由静止释放，则该粒子到达外球面时的动能为：qqqq4??0r.(b)2??0r.(a)qq(c)8??0r3qq8??0r. [c](d)当一个带电导体达到静电平衡时：表面上电荷密度较大处电势较高.表面曲率较大处电势较高.导体内部的电势比导体表面的电势高.(d)c1和c2两空气电容器串联起来接上电源充电.然后将电源断开，再把一电介质板插入c1中，如图所示.则(a)c1上电势差减小，c匹

l=i2匹

l=i(b)c1上电势差减小，c2上电势差不变.l=ic1上电势差增大，cl=i2上电势差减小.(d)l=ic1上电势差增大，c2上电势差不变.l=i[b]半径为r的“无限长”均匀带电圆柱体的静电场中各点的电场强度的大小e与距轴线的距离r的关系曲线为：[b]半径为r的均匀带电球面，带有电荷q.若规定该球面上的电势值为零，则无限远处的电势将等于qq13-设有一“无限大”均匀带负电荷的平面.取x轴垂直带电平面，坐标原点位于带电平面上，则其周围空间各点的电场强度e随距离平面的位置坐标x变化的关系曲线为(规定场强方向沿x轴正向为正、反之为负)：[b]有三个直径相同的金属小球.小球1和小球2带等量异号电荷，两者的距离远大于小球直径，相互作用力为f・小球3不带电并装有绝缘手柄•用小球3先和小球1碰一下，接着又和小球2碰一下，然后移去.则此时小球1和2之间的相互作用力为(a)0.(b)f/4.(c)f/3.(d)f/2.[c]在坐标原点放一正电荷q，它在p点(x=+1,y=0)产生的电场强度为e.现在，另(a)x轴上x0.(d)y轴上y0.外有一个负电荷-2q，试问应将它放在什么位置才能使p点的电场强度等于零？x轴上x1.(b)x轴上0x1.(e)y轴上y0. [c]关于高斯定理的理解有下面几种说法，其中正确的是：?e(a)如果高斯面上处处为零，则该面内必无电荷.?(b)如果高斯面内无电荷，则高斯面上e处处为零.？(c)如果高斯面上e处处不为零，则高斯面内必有电荷.如果高斯面内有净电荷，则通过高斯面的电场强度通量必不为零.[d]+17.—个静止的氢离子(h+)在电场中被加速而获得的速率为一静止的氧离子(o2)在同一电场中且通过相同的路径被加速所获速率的：(a)2倍.(b)22倍.(c)4倍.(d)42倍,[b]如图中所示曲线表示某种球对称性静电场的场强大小e随径向距离r变化的关系，请指出该电场是由下列哪一种带电体产生的.(a)半径为r的均匀带电球面；(b)半径为r的均匀带电球体；(c)点电荷；(d)外半径为r,内半径为r/2的均匀带电球壳体.[a]将一个试验电荷q0(正电荷)放在带有负电荷的大导体附近p点处(如图)，测得它所受的力为f.若考虑到电荷q0不是足够小，则(a)f/q0比p点处原先的场强数值大.p(b)f/q比p点处原先的场强数值小.00f/q0等于p点处原先场强的数值.f/q0与p点处原先场强的数值哪个大无法确定.[a]e20.图示为一具有球对称性分布的静电场的e~r关系曲线.请指出该静电场是由下列哪种带电体产生的.半径为r的均匀带电球面.半径为r的均匀带电球体.半径为r、电荷体密度？=ar(a为常数)的非均匀带电球体.半径为r、电荷体密度?=a/r(a为常数)的非均匀带电球体.[d]选无穷远处为电势零点，半径为r的导体球带电后，其电势为u0,则球外离球心距离为r处的电场强度的大小为u0r2u0(a)r.(b)r.ru0u02(c)r.(d)r. [c]设有一个带正电的导体球壳.当球壳内充满电介质、球壳外是真空时，球壳外一点的场强大小和电势用e1,u1表示；而球壳内、外均为真空时，壳外一点的场强大小和电势用e2，u2表示，则两种情况下壳外同一点处的场强大小和电势大小的关系为(a)e1=e2，u1=u2.(b)e1=e2，u1u2.(c)ele2,u1u2.(d)ele2,u1u2.[a]已知某电场的电场线分布情况如图所示.现观察到一负电荷从m点移到n点.有人根据这个图作出下列几点结论，其中哪点是正确的？(a)电场强度emVen.(b)电势umVun.(c)电势能wm<wn.(d)电场力的功a>0.[c]正方形的两对角上，各置电荷q,在其余两对角上各置电荷q,若q所受合力为零，则q与q的大小关系为(a)q=—22q.(b)q=—2q.(c)q=—4q.(d)q=—2q. [a]一个未带电的空腔导体球壳，内半径为r,在腔内离球心的距离为d处(dr),固定一点电荷+q，如图所示・用导线把球壳接地后，再把地线撤去.选无穷远处为电势零点，则球心o处的电势为q