质点运动学(质点的运动)
参***。1. 4.19 m; m/s;与x轴成角 2。
3. m/s; m 4。
5.; 6 [d] 7 [c] 8 [c] 9 [d]
10解:(1)由消去的轨道方程
2)由位矢,代入得。
所以。3)由,代入得
11解:由得
由得 由消去得轨道方程
12解。由得
解得s (负值舍去)
矿坑宽度。13解: (1)由得角速度和角加速度分别为。
时质点的法向加速度和切向加速度分别为。
2)由题意知,即,得。
此时角位置为。
3)要使,则有,得
质点动力学1(牛顿运动定律)参***。
2 4 m/s 2.5 m/s
3解:根据牛顿第二定律。
4解: 物体在空中受重力和空气阻力的作用而减速。由牛顿运动定律。
利用代入中,并分离变量积分得。
5解:(1)设物体质量为,在自然坐标系下列牛顿运动定律方程。
而,得,分离变量并积分得
2)当物体速率从v0减少到时,由得。
所以。质点动力学2 (动量守恒定律和能量守恒定律)
参***。1 b 2 c 3 68 4 176j 5 18j 6m/s 6
7解: 煤粉自料斗口下落,接触传送带前具有向下的速度 。
设煤粉与a在相互作用时间内,落到传送带上的煤粉的质量为。
又设a对煤粉的平均作用力为,由动量定理写出分量式。
将代入得 所以。
与x轴的夹角为
由牛顿第三定律可知,煤粉对a的作用力。
n 方向与图中相反。
8解已知水的密度。将质量为的水抽到地面,需做的。
元功为。将蓄水池中的水全部吸到地面需做功
设抽水机的输入功率为,输出功率为, 则
9解:坐标选择如图。由于物体是柔软匀质的,在物体完全滑上台面之前,它对台面的正压力可认为与滑上台面的那部分质量成正比,所以物体滑上台面的长度为 x 时,受到台面给它的摩擦力可表示为。
当物体前端在 s 处停止时,摩擦力做的总功为。
由动能定理得
解得物体的初速度
10解在子弹和物块撞击的瞬间,沿斜面方向内力》外力,该方向上系统的动量守恒,有。
物块上滑过程中,取子弹、物块和地球为系统,设刚滑出顶端时的速率为,取a点为重力势能零点。由系统的功能原理得。
由上两式可得
11解设碰前的速度沿轴正向,碰后的速率为,与轴正向的夹角为,碰后的粒子的速度为,与轴正向的夹角为。由动量守恒定律可得。
解上述两式可得。
刚体的转动参***。
1 c ; 2 d; 3 c ; 4
5 刚体的总质量、质量的分布、给定轴的位置。
7解各物体的受力情况如图所示.
由转动定律、牛顿第二定律及运动学方程,可列出以下联立方程。
联立解方程,得。
因,所以。8解:受力分析如图。
mg-t2 = ma2
t1-mg = ma1
t2(2r)-t1r = 9mr2 / 2
2r = a2
r= a1解上述5个联立方程,得:
9解:(1)各物体受力情况及所选坐标系如图所示,应用牛顿定律和转动定律得。对。对。
对滑轮。联立解 ①~得
2)由式①、②得
10 解:设人沿着与圆盘同心的圆周匀速走动时,圆盘的角速度为,人相对地面的角速度为。
由系统的角动量守恒得
解得负号表示圆盘转动的方向与人运动方向相反。)
11解:(1) 角动量守恒。
15.4 rad·s-1(2mr
3.08rad
相对论参***。
1 相对的;运动;2 b ; 3 a ; 4 a ;5 5m 3.72m
6;7; 8 a ;9 c
10解由洛伦兹逆变换,可得该事件在系的时空坐标分别为。
11 解:在这个约定系统中,系沿s系x轴正向以0.9c的速度运动。
在系中发生的事件既不同时也不同地,故千万不能按长度收缩和时间膨胀来处理。而应按洛仑兹变换来求解。根据洛仑兹变换有。
所以 同理
12 解已知两事件在系中的时空间隔分别为,。在系中,两事件的空间间隔为根据洛伦兹变换有
由式①可得系相对系的运动速度为
将v值代人式②,可得系测得此两事件的时间间隔
13解设实验室参考系为系,沿x轴正方向飞行的粒子为系,研究对象为电子。已知系相对系的速度,电子相对系的速度,则电子相对系的速度为。
14解:考虑相对论效应,以地球为参照系,μ子的平均寿命。
s则μ子的平均飞行距离9.46 km.μ子的飞行距离大于高度,有可能到达地面。
15 解:(1)设沿棒长方向运动时,棒长和质量分别变为,则。
所以,此人测得的密度为。
2)设沿垂直棒长方向运动时,棒长和质量分别变为,它的线密度为。
静电场参***。
1.(d)2. a图:半径为r的均匀带电球面 b图:半径为r的均匀带电球体
c图:半径为r的无限场均匀带电直线(或半径为r的无限场均匀带电柱面)
d图:无限大均匀带正电平面
3. πr2e; 4。;q1、q2、q3、q4; 5。()6。(a)
7解:选取圆心o为坐标原点,建立如图坐标系,其中ox轴沿半圆环的对称轴。
在环上任取一小段圆弧,其上带电量
它在o点产生的场强为
在x、y方向的两个分量。
由对称性可知
由此得。8解:(1)取o点为坐标原点,x轴的正方向如图(a)所示。在棒上任取一小线段dx,其电量为,到p点的距离为x,它在p点产生的电场强度为
由于各小段导线在p点产生的场强方向相同,于是 =
v/m 方向沿导线向右。
2)如图(b)所示,在棒上取距坐标原点为x的。
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