《新编大学物理》(上下全册)桑建平教材习题答案解析武汉大学

第1章质点运动学一、选择题题1.1：答案：[B]提示：明确r与r的区别题1.2：答案：[A]题1.3：答案：[D]提示：A与规定的正方向相反的加速运动，B切向加速度，C明确标、矢量的关系，加速度是ddtv题1.4：答案：[C]提示：21rrr，12,RRrjri，21vvv，12,vvvivj题1.5：答案：[D]提示：t=0时，x=5；t=3时，x=2得位移为-3m；仅从式x=t2-4t+5=(t-2)2+1，抛物线的对称轴为2，质点有往返题1.6：答案：[D]提示：a=2t=ddtv，2224tvtdtt，02txxvdt，即可得D项题1.7：答案：[D]北v风v车1v车2提示：21=2vv车车，理清=+vvv绝相对牵的关系二、填空题题1.8：答案：匀速(直线)，匀速率题1.9：答案：2915tt，0.6提示：2915dxvttdt，t=0.6时，v=0题1.10：答案：（1）21192yx（2）24tij4j（3）411ij26ij3S提示：(1)联立22192xtyt，消去t得：21192yx，dxdydtdtvij(2)t=1s时，24tvij，4ddtvaj(3)t=2s时，代入22(192)xyttrijij中得411ijt=1s到t=2s，同样代入()trr可求得26rij，r和v垂直，即0rv，得t=3s题1.11：答案：212/ms提示：2(2)2412(/)dvdxavxmsdtdt题1.12：答案：1/ms22提示：200tdvvvdttdt，11/tvms，201332tvdttR，222rR题1.13：答案：2015()2tvtgtij提示：先对20(/2)vtgtrj求导得，0()yvgtvj与5vi合成得05()vgtvij合201=5()2tvtgtrvijt合0合dt=题1.14：答案：8,264t提示：8dQvRRtdt，88aR，2264ndQaRtdt三、计算题题1.15：解：（1）3tdvatdt003vtdvtdt232vt又232dsvtdt20032stdstdt312St（2）又SR316StR（3）当a与半径成45角时，naa2434nvatR4334tt34tS题1.16：解：（1）dvakvdt00vtdvkdtv，0lnvktv（*）当012vv时，1ln2kt，ln2tk（2）由（*）式：0ktvve0ktdxvedt，000xtktdxvedt0(1)ktvxek第2章质点动力学一、选择题题2.1：答案：[C]提示：A．错误，如：圆周运动B．错误，mpv，力与速度方向不一定相同D．后半句错误，如：匀速圆周运动题2.2：答案：[B]提示：y方向上做匀速运动：2yySvttx方向上做匀加速运动（初速度为0），Fam202txvadtt，2023txxtSvdt2223ttSij题2.3：答案：[B]提示：受力如图MgF杆'F猫mg设猫给杆子的力为F，由于相对于地面猫的高度不变'Fmg'FF杆受力1()FMgFMmg1()FMmgaMM题2.4：答案：[D]提示：BaBTTaATmg22ABABmgTmaTmaaa得45Aag（2ABaa，通过分析滑轮，由于A向下走过S，B走过2S）2ABaa题2.5：答案：[C]提示：由题意，水平方向上动量守恒，故0(cos60)()1010mmvmv共0=22vv共题2.6：答案：[C]提示：RθθRh-R由图可知coshRR分析条件得，只有在h高度时，向心力与重力分量相等所以有22cos()mvmgvghRR由机械能守恒得（以地面为零势能面）2200112()22mvmvmghvghghR题2.7：答案：[B]提示：运用动量守恒与能量转化题2.8：答案：[D]提示：θv0vxvy由机械能守恒得20122mghmvvgh0sinyvvsin2GyPmgvmggh题2.9：答案：[C]题2.10：答案：[B]提示：受力如图fTF0x由功能关系可知，设位移为x（以原长时为原点）02()xFmgFxmgxkxdxxk弹性势能2212()2pFmgEkxk二、填空题题2.11:答案：2mb提示：'2vxbt'2avb2Fmamb题2.12：答案：2kg4m/s2提示：4N8Nxy0由题意，22/xams4xFN8yFN2Fmkga24/yyFamsm题2.13：答案：75，1110提示：由题意，32()105Fatm207/5vadtms当t=2时，1110a题2.14：答案：180kg提示：由动量守恒，=mS-Sm人人人船相对S（）=180kgm船题2.15：答案：11544ij提示：各方向动量守恒题2.16：答案：()mvij，0，-mgR提示：由冲量定义得==()()mvmvmvIPPijij末初-由动能定律得0kkEWE，所以=0W合=WmgR外题2.17：答案：-12提示：3112wFdxJ题2.18：答案：mgh，212kx，MmGrh=0，x=0，r相对值题2.19：答案：02mgk，2mg，0mgk题2.20：答案：+=0A外力非保守力三、计算题题2.21：解：（1）=mFxgL重()mfLxgL（2）1()(1)gaFfxgmL重（3）dvavdx，03(1)vLLgvdvxgdxL，2(2)3vLg题2.22：解：（1）以摆车为系统，水平方向不受力，动量守恒。设摆车速度v（对地）、小车的速度为V（对地）。0xmvMVxMVvm00()ttxMVvdtdtm设10txxvdt，20txVdt则21Mxmx，根据位移公式：mMmMrrr1223()()/2llxxMmxm23()/()2lxmlMm（2）0mvMV221122mglmvMV摆球速度2/()vMglMm2/()VmglMMm题2.23解：0/KMgx，油灰碰撞前2vgh动量守恒有：()mvmMV机械能守恒有（m，M，弹簧，地球为系统）：22200111()()()222kxxmMVkxmMgx则2220000220.3()()mxmghxmxxmMMMmM第3章刚体的定轴转动一、选择题题3.1：答案：[B]提示：A错，=MrF，合外力矩不等于合外力的力矩C错，2Imr，r是相对参考点的距离，D错，动能22211122niiiEmrI，题3.2：答案：[A]提示：若绳的张力为T，TRI若物体的加速度为a，aR2TRIRIa，mgTma2gaIgmR，212hat22()2gtImRgh题3.3：答案：[D]提示：系统角动量守恒0mvlI，213ImL由于完全弹性碰撞，2201122mvI，故D正确题3.4：答案：[C]提示：射入点沿轮切向动量守恒，故0sin()mvmmv，vR，C正确题3.5：答案：[D]提示：=MrF，r和F在同一方向上，力矩为0，故角动量守恒由定义知其动量和动能将改变二、填空题题3.6：答案：212MmR，02MMm，202mMRMm提示：人走到边沿时，系统的转动惯量为盘的转动惯量和人的转动惯量之和根据角动量守恒定律2200011,(),22IIIMmRIMmR转台受冲量矩等于转盘角动量的增量，即201()2MR题3.7：答案：12lmgcos，3cos2gl，1sin2lmg，1sin2lmg提示：力矩MrF=1sin22lmg=12lmgcos根据转动定律MI=213ml，故3cos2gl根据定轴转动的动能定理，力矩做的功等于动能的增量，力矩的功为01cos2mgld题3.8：答案：2RF，2RFI提示：根据定轴转动的动能定理20102MdI得22IRF角动量的增量为I题3.9：答案：=0M外题3.10：答案：21132mvLMLmvL提示：系统角动量守恒，12mvLImvL，为角速度三、计算题题3.11：解：2210.6752JMRkgmmgTma，TRJ，R222/()5.06/amgRmRJms因此（1）下落距离2163.32hatm（2）张力()37.9TmgaN题3.12：解：下落过程细杆机械能守恒（系统：杆与地球）。选m静止处水平面为零势点2201113(1sin30)2232MglMlMgl细杆碰前瞬间角速度为：03/2gl碰撞过程角动量守恒：220()MlMml（系统杆与小球）3/2MglMm第4章狭义相对论一、选择题题4.1：答案：[D]见概念题4.2：答案：[B]提示：运动质量00020.810.361()mmmMvc，外力做功220WMcmc2201(1)0.250.8mcmc题4.3：答案：[B]提示：在K系中X轴方向上，正方形边长为a，'K系观察K系X轴方向正方形边长2'1()vaac，20.8'1()0.6caaac，则从'K系测得面积为20.60.6aaa题4.4：答案：[A]提示：选飞船为一参考系，因为真空中光速C对任何惯性参考系都是常数，由于飞船匀速运动，是惯性系。则飞船固有长度为ct题4.5：答案：[A]提示：22222000032kEmcmcmcmcmc，20202=2kEmcEmc静题4.6：答案：[C]提示：由时间的相对性，523.48101()tsuc，长度为8540.9983103.48101.0410mm题4.7：答案：[D]提示：2021ullctuu得02022251ltucltc题4.8：答案：[D]提示：12122=1uuuuuc相，812210/uums，故82.7710/ums相题4.9：答案：[A]提示：20()kEmmc；021()mmvc；02106MeVmc4kEMeV；故0.27vc二、填空题题4.10：答案：201()uLLc提示：设痕迹之间距离为0L，由公式021()LLuc（0L为静长度）。则车上观察者测得长度为201()uLLc题4.11：答案：（1）32c，（2）32c提示：（1）相对论质量和相对论动量：021()mmvc，021()mvPmvvc非相对论下，10Pmv，21121()PPvc，得32vc（2）220kEmcmc，021()mmvc，220021(1)1()Ekmcmcvc2131121()vcvc题4.12：答案：4提示：220kEmcmc，20=Emc静，22002034kEmcmcmmEmc静题4.13：答案：32c提示：201()vLLc，1Lm，00.5Lm，解得32vc题4.14：答案：20(1)nmc提示：21()tvc，1tn，则211()nvc，0021()mmnmvc，22200(1)kEmcmcnmc题4.15：答案：3.73m提示：201()vLLc，