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大学物理习题2答案

【篇一：大学物理习题答案第二章】

1 处于一斜面上的物体，在沿斜面方向的力f作用下，向上滑动。已知斜面长为5.6 m，顶端的高度为3.

2 m，f的大小为100 n，物体的质量为12 kg，物体沿斜面向上滑动的距离为4.0 m，物体与斜面之间的摩擦系数为0.24。求物体在滑动过程中，力f、摩擦力、重力和斜面对物体支撑力各作了多少功？这些力的合力作了多少功？将这些力所作功的代数和与这些力的合力所作的功进行比较，可以得到什么结论？

解物体受力情形如图2-3所示。力f所作的功

；

摩擦力

图2-3

摩擦力所作的功

；

重力所作的功

;

支撑力n与物体的位移相垂直，不作功，即

；

这些功的代数和为

物体所受合力为

合力的功为

这表明，物体所受诸力的合力所作的功必定等于各分力所作功的代数和。

2-3 物体在一机械手的推动下沿水平地面作匀加速运动，加速度为0.49 m?s?2 。若动力机械的功率有50%用于克服摩擦力，有50%用于增加速度，求物体与地面的摩擦系数。

解设机械手的推力为f沿水平方向，地面对物体的摩擦力为f，在这些力的作用下物体的加速度为a，根据牛顿第二定律，在水平方向上可以列出下面的方程式

在上式两边同乘以v，得

上式左边第一项是推力的功率(

是有

)。按题意，推力的功率p是摩擦力功率fv的二倍，于

由上式得

又有

故可解得

2-4 有一斜面长5.0 m、顶端高3.0 m，今有一机械手将一个质量为1000 kg的物体以匀速从斜面底部推到顶部，如果机械手推动物体的方向与斜面成30?，斜面与物体的摩擦系数为0.20，求机械手的推力和它对物体所作的功。

解物体受力情况如图2-4所示。取x轴沿斜面向上，y轴垂直于斜面向上。可以列出下面的方程

,(1)

,(2)

. (3)

根据已知条件

, .

由式(2)得

图2-4

将上式代入式(3)，得

将上式代入式(1)得

由此解得

推力f所作的功为

2-5 有心力是力的方向指向某固定点(称为力心)、

力的大小只决定于受力物体到力心的距离的一种力，万

有引力就是一种有心力。现有一物体受到有心力

的作用(其中m和 ?都是大于零的常量)，从

图2-5 rp 到达rq，求此有心力所作的功，其中rp和rq是以力

心为坐标原点时物体的位置矢量。

解根据题意，画出物体在有心力场中运动的示意图，即图2-5，物体在运动过程中的任意点c处，在有心力f的作用下作位移元dl，力所作的元功为

所以，在物体从点p (位置矢量为rp)到达点q (位置矢量为rq)的过程中，f所作的总功为

2-6 马拉着质量为100 kg的雪撬以2.0 m?s?1 的匀速率上山，山的坡度为0.05(即每100 m升高5 m)，雪撬与雪地之间的摩擦系数为0.10。求马拉雪撬的功率。

解设山坡的倾角为?，则

可列出下面的方程式

式中m、f、f和n分别是雪橇的质量、马的拉力、地面对雪橇的摩擦力和地面对雪橇的支撑力。从以上方程式可解得

于是可以求得马拉雪橇的功率为

2-7 机车的功率为2.0?1

06 w，在满功率运行的情况下，在100 s内将列车由静止加速到20 m?s?1 。若忽略摩擦力，试求：

(1)列车的质量；

(2)列车的速率与时间的关系；

(3)机车的拉力与时间的关系；

(4)列车所经过的路程。

【篇二：大学物理2习题答案】

1. 北京正负电子对撞机中电子在周长为l的储存环中作轨道运动。已知电子的动量是p，则偏转磁场的磁感应强度为：（c ） (a)

2. ?p

； (b)

4?pel

；(c)

2?pel

； (d) 0。

在磁感应强度为b

的均匀磁场中，取一边长为a的立方形闭合面，则通过

该闭合面的磁通量的大小为：（d ） (a)

ab；

(b)

2ab

； (c) 6ab；

2(d) 0。

3．半径为r的长直圆柱体载流为i，电流i均匀分布在横截面上，则圆柱体内（r ? r）的一点p的磁感应强度的大小为 ( b) (a)

?0i

2?r

； (b)

?0ir

2?r

； (c)

?0i

2?r

； (d)

?0i

2?r

。

4．单色光从空气射入水中，下面哪种说法是正确的( a ) (a) 频率不变，光速变小； (b) 波长不变，频率变大； (c) 波长变短，光速不变；

(d) 波长不变，频率不变.

5.如图,在c点放置点电荷q1,在a点放置点电荷q2,s是包围点电荷

q1的封闭曲面,p点是s曲面上的任意一点.现在把q2从a点移到b 点，则 (d) (a) 通过s面的电通量改变,但p点的电场强度不变； (b) 通过s面的电通量和p点的电场强度都改变； (c) 通过s面的电通量和p点的电场强度都不变； (d) 通过s面的电通量不变,但p点的电

场强度改变。 6．如图所示，两平面玻璃板oa和ob

构成一空气劈尖，一平面单色光垂

7．在均匀磁场中有一电子枪，它可发射出速率分别为v和2v的两

个电子，这两个电子的速度方向相同，且均与磁感应强度b垂直，

则这两个电子绕行一周所需的时间之比为 ( a ) (a) 1:1； (b) 1:2；(c) 2:1； (d) 4:1.

8．如图所示，均匀磁场的磁感强度为b，方向沿y轴正向，欲要使

电量为q的正离子沿x

轴正向作匀速直线运动，则必须加一个均匀电场e

，其大小和

方向为(d ) (a) e=

??，e沿

z轴正向；(b) e=z轴正向；

??，e

沿y轴正向；沿z轴负向。

9．三根长直载流导线a，b，c平行地置于同一平面内，分别载有

稳恒电流i，2i，3i，电流流向如图所示，导线a与c的距离为d，

若要使导线b受力为零，则导线b与a的距

( a ) (a)

离应为

d； (b)

d； (c)

；(d)

．为了增加照相机镜头的透射光强度，常在镜头上镀有一层介质薄膜，假

；(b)

； (c)

； (d)

11. 对于安培环路定理的正确理解是( c ) (a) 若??l(b) 若??l(c) 若??l

(d) 若??l

b?dr?0，则必定??

b?dr?0，则必定

?上b

处处为零；

l不包围电流；

l内包围的电流的代数和为零；

仅与l内的电流有关。

b?dr?0，则必定

上各点的b

12．半径为r的长直圆柱体载流为i，电流i均匀分布在横截面上，则圆柱体外（r ? r）的一点p的磁感应强度的大小为 ( a) (a)

?0i

2?r

； (b)

?0ir

2?r

； (c)

?0i

2?r

； (d)

?0i

2?r

。

13．如图所示，两导线中的电流i1=4 a，i2=1 a，根据安培环路定律，对图中所示的闭合曲线c有 ??c

???

b?dr=

( a )

在磁感应强度为b

的均匀磁场中，垂直磁场方向上取一边长

的立方形面，则通过该面的磁通量的大小为：

（a ） (a)

ab；

2(b)

2ab

； (c) 6ab；

2(d) 0。

15．静电场的环路定理??l

e?dr

=0，表明静电场是( a )。

(a) 保守力场； (b) 非保守力场；(c) 均匀场；(d) 非均匀场。 16. 一半径为r的均匀带电圆环，电荷总量为q, 环心处的电场强度为（ b ）(a)

q4??0r

；(b) 0； (c)

q4??0r

； (d)

4??0r

17. 以下说法正确的是 ( d)

(a) 如果高斯面上e处处为零，则高斯面内必无电荷； (b) (c)

如果高斯面上e处处不为零，则高斯面内必有电荷； ??

如果高斯面内电荷的代数和为零，则高斯面上的e

必处处为零；

3?2?0

(a)

； (b)

??0

； (c) 0； (d)

2?0

。

二、填空题：

1. 法拉第电磁感应定律一般表达式为

???

d?dt

2. 从微观上来说, 产生动生电动势的非静电力是

欲使这电子沿半圆自a至c运动，所需的磁场大小为

-3

中没有感应电动势，有动势。

6. 相干光的相干条件为；。

7. 电流为i的长直导线周围的磁感应强度为?0i

2?r

。

8. 两平行直导线相距为d，每根导线载有电流i1=i2=i，则两导线所在平面内与该两导线等距离的一点处的磁感应强度b=9. 如图i1 ?i2?8a,

2?0i

或0。

i1的方向垂直纸面向外，i2反之。

???

b?dl???b?dl

对于三条闭合回路有：??a

。

???

b?dl??c

10. 图示导体ab置于螺线管的直径位置上，当螺线管接通

【篇三：大学物理第二版习题答案】

t>物理习题详解

习题精解

1-1某质点的速度为v?2i?8tj，已知t=0时它经过点（3，7），则该质点的运动方程为（）

a.2ti?4t2j

b.?2t?3?i?4t2?7j

c.?8j

d.不能确定

解：本题答案为b. ?????????dr因为v? dt

???所以 dr?2i?8tjdt ??

于是有?r

r0??t?dr???2i?8tj?dt 0

????2即 r?r0?2ti?4tj

?????2亦即 r??3i?7j??2ti?4tj

故 r??2t?3?i?4t2?7j ?????

??????1-2 一质点在平面上作曲线运动,t1时刻位置矢量为

r1??2i?6j，t2时刻的位置矢量为r2?2i?4j，求：

（1）在?t?t2?t1时间内质点的位移矢量式;(2)该段时间内位移的大

小和方向；（3）在坐标图上画出r1,r2及 ????r。

解（1）在?t?t2?t1时间内质点的位移矢量式为

??????r?r2?r1??4i?2j??m?

（2）该段时间内位移的大小 ?r??42??2??2?m? 2

该段时间内位移的方向与轴的夹角为

??tan??1??2????26.6? 4??

（3）坐标图上的表示如图1.1所示

1-3某质点作直线运动，其运动方程为x?1?4t?t ，其中x 以m 计，t 以s 计，求：（1）第3s末质点的位置；（2）头3s的位移大小；（3）头3s内经过的路程。

解（1）第3s末质点的位置为 2

x(3)?1?4?3?32?4(m)

（2）头3s的位移大小为

x(3)?x?0??3(m)

（3）因为质点做反向运动是有v(t)?0，所以令dx?0，即

4?2t?0,t?2s因此头3s内经过的路程为 dt

x(3)?x(2)?x(2)?x(0)?4?5?5?1?5(m)

1-4 已知某质点的运动方程为x?2t,y?2?t2，式中t以s计，x和y

以m计。（1）计算并图示质点的运动轨迹；（2）求出t?1s到

t?2s这段时间内质点的平均速度；（3）计算1s末2s末质点的速度；（4）计算1s末和2s末质点的加速度。

解（1）由质点运动的参数方程x?2t,y?2?t2消去时间参数t得质点的运动轨迹为

y?2??x?0? 4

运动轨迹如图1.2

（2）根据题意可得到质点的位置矢量为

r?(2t)i?(2?t2)j

所以t?1s到t?2s这段时间内质点的平均速度

为 ?????????rr(2)?r(1)??2i?3j(m?s?1)v??t2?1

（3）由位置矢量求导可得质点的速度为

????? v?r?2i?(2t)j

所以末和末的质点速度分别为

???????1?1 v(1)?2i?2j(m?s)和v(2)?2i?4j(m?s)

（4）由速度求导可得质点的加速度为

???? a?v?2j

所以末和末质点的加速度为

????1 a(1)?a(2)??2j(m?s)

1-5湖中有一小船，岸边有人用绳子跨过离河面高h的滑轮拉船靠岸，如图1.3所示。设绳子的原长为l0，人以匀速v0拉绳，使描述

小船的运动。

解建立坐标系如图1.3所示。按题意，初始时刻（t=0）,滑轮至小船的绳长为l0，在此后某时刻t,绳长减小到l0?vt，此刻船的位置为

这就是小船的运动方程，将其对时间求导可得小船的速度为

v?vdx???0 dtcos? 将其对时间求导可得小船的加速度为

222v0h2dv

a????3 dtx其中负号说明了小船沿x轴的负向（即向岸靠拢的方向）做变加速直线运动，离岸越近（x越小），加速度的绝对值越大。

1-6大马哈鱼总是逆流而上，游到乌苏里江上游去产卵，游程中有时要跃上瀑布。这种鱼跃出水面的速度可达

32km?h。它最高可跃上多高的瀑布？和人的跳高记录相比如何？

解鱼跃出水面的速度为v?32km?h?1?1?8.89m?s?1,若竖直跃出

水面，则跃出的高度

h??4.03(m) 2g

此高度和人的跳高记录相比较，差不多是人跳高的两倍。

1-7 一人站在山坡上，山坡鱼水平面成?角，他扔出一个初速度为v0的小石子，v0与水平面成?角，如图1.4

22v0sin?????cos?所示。（1）若忽略空气阻力，试证小石子落到了山坡上距离抛出点为s处，有s?。（2）gcos2???

由此证明对于给定的v0和?值时，s在???

4??

2时有最大值smax2v0?sin??1?。 ?gcos2?

解（1）建立如图1.4所示的坐标系，则小石子的运动方程为

?x??v0cos??t??12 y??v0sin??t?gt??2

当小石子落在山坡上时，有

??x?scos? ?y??ssin?

联立以上四个方程，求解可得小石子在空中飞行的时间（即从抛出到落在山坡上是所经历的时间）t所满足的方程为

t?22v0?sin??tan?cos??t?0 g

解之得

t?2v0?sin??tan?cos?? g

但t?0时不可能的，因t?0时小石子刚刚抛出，所以小石子落在山坡的距离为

2v0cos??t2v0sin?????cos??x s? ??cos?cos?gcos2?

（2）给定v0和?值时，有s?s???，求s的最大值，可令

22v0cos?2???? ?0 gcos2?ds?0，即 d?

亦即 ???

4??

2 d2s?0，所以s有最大值，且最大值为此时2d?

smax2v0?sin??1? ?gcos2?

1-8一人扔石子的最大出手速度为v0?25m?s?1。他能击中一个与他的手水平距离为l?50m，高为h?13m处的目标吗?在这个距离上他能击中的最大高度是多少？

解设抛射角为?，则已知条件如图1.5所示，于是石子的运动方程为

x?(v0cos?)t???12 y??v0sin??t?gt??2

可得到石子的轨迹方程为

gx2

y?xtan??2 2v0cos2?

假若石子在给定距离上能击中目标，可令x?l

此时有

gl2

y?ltan??2 2v0cos2?

即

gl2gl2

2 y??2tan??ltan??2 2v02v0

2v0d2ydy?0，即在给定已知条件及给定距离上能够?0，有tan??以tan?为函数，令，此时2dtan?dtan?gl

击中目标的最大高度为ymax?12.3m，故在给定距离上能击中

h?13m高度的目标。 1-9 如果把两个物体a和b分别以速度voa和vob抛出去，voa与水平面的夹角为?，vob与水平面的夹角为?，????