大学物理期末计算题复习例题
大学物理期末复习题及答案
j i r )()(t y t x +=大学物理期末复习题力学局部一、填空题：，则质点的速度为，加速度为。
2.一质点作直线运动，其运动方程为221)s m 1()s m 2(m 2t t x --⋅-⋅+=，则从0=t 到s 4=t 时间间隔内质点的位移大小质点的路程。
3.设质点沿x 轴作直线运动，加速度t a )s m 2(3-⋅=，在0=t 时刻，质点的位置坐标0=x 且00=v ，则在时刻t ，质点的速度，和位置。
4．一物体在外力作用下由静止沿直线开场运动。
第一阶段中速度从零增至v,第二阶段中速度从v 增至2v ，在这两个阶段中外力做功之比为。
5．一质点作斜上抛运动〔忽略空气阻力〕。
质点在运动过程中，切向加速度是，法向加速度是 ，合加速度是。
〔填变化的或不变的〕6．质量m =40 kg 的箱子放在卡车的车厢底板上，箱子与底板之间的静摩擦系数为s ＝，滑动摩擦系数为k ＝，试分别写出在以下情况下，作用在箱子上的摩擦力的大小和方向．(1)卡车以a = 2 m/s 2的加速度行驶，f =_________，方向_________．(2)卡车以a = -5 m/s 2的加速度急刹车，f =________，方向________．7．有一单摆，在小球摆动过程中，小球的动量；小球与地球组成的系统机械能；小球对细绳悬点的角动量〔不计空气阻力〕．〔填守恒或不守恒〕二、单项选择题：1.以下说法中哪一个是正确的〔〕〔A 〕加速度恒定不变时，质点运动方向也不变 〔B 〕平均速率等于平均速度的大小 〔C 〕当物体的速度为零时，其加速度必为零 〔D 〕质点作曲线运动时，质点速度大小的变化产生切向加速度，速度方向的变化产生法向加速度。
2.质点沿Ox 轴运动方程是m 5)s m 4()s m 1(122+⋅-⋅=--t t x ，则前s 3内它的〔〕 〔A 〕位移和路程都是m 3 〔B 〕位移和路程都是-m 3 〔C 〕位移为-m 3，路程为m 3〔D 〕位移为-m 3，路程为m 53. 以下哪一种说法是正确的〔〕〔A 〕运动物体加速度越大，速度越快〔B 〕作直线运动的物体，加速度越来越小，速度也越来越小〔C 〕切向加速度为正值时，质点运动加快〔D 〕法向加速度越大，质点运动的法向速度变化越快4.一质点在平面上运动，质点的位置矢量的表示式为j i r 22bt at +=〔其中a 、b 为常量〕，则该质点作〔〕〔A 〕匀速直线运动 〔B 〕变速直线运动〔C 〕抛物线运动〔D 〕一般曲线运动5. 用细绳系一小球，使之在竖直平面内作圆周运动，当小球运动到最高点时，它〔 〕 〔A 〕将受到重力，绳的拉力和向心力的作用〔B 〕将受到重力，绳的拉力和离心力的作用〔C 〕绳子的拉力可能为零〔D 〕小球可能处于受力平衡状态6．功的概念有以下几种说法〔1〕保守力作功时，系统内相应的势能增加〔2〕质点运动经一闭合路径，保守力对质点作的功为零〔3〕作用力和反作用力大小相等，方向相反，所以两者作功的代数和必为零以上论述中，哪些是正确的〔〕〔A 〕〔1〕〔2〕〔B 〕〔2〕〔3〕〔C 〕只有〔2〕〔D 〕只有〔3〕7．质量为m 的宇宙飞船返回地球时，将发动机关闭，可以认为它仅在地球引力场中运动，当它从与地球中心距离为1R 下降到距离地球中心2R 时，它的动能的增量为〔〕〔A 〕2E R mm G ⋅〔B 〕2121E R R R R m Gm -〔C 〕2121E R R R m Gm -〔D 〕222121E R R R R m Gm --8．以下说法中哪个或哪些是正确的〔〕〔1〕作用在定轴转动刚体上的力越大，刚体转动的角加速度应越大。
高校大学物理期末考试试题及参考答案
高校大学物理期末考试试题及参考答案大学物理期末考试试题及参考答案1.选择题（每题5分，共50分）1) 在自由落体运动中，下列哪个量是一个恒量？A. 初速度B. 加速度C. 位移D. 质量答案：B2) 某物体从静止开始做匀速直线运动，经过5秒，它的速度达到10m/s。
此后，物体继续匀速运动15秒，求此过程中物体的位移。
A. 25mB. 50mC. 75mD. 100m答案：C3) 一初速度为20m/s的物体，匀加速度为4m/s²，经过多长时间后速度将达到40m/s？A. 5sB. 6sC. 7sD. 8s答案：B4) 质点做抛物线运动，在竖直方向上的运动遵循自由落体规律，则当质点从最高点下降1m时，它的速度为：A. 0m/sB. 1m/sC. 2m/sD. 3m/s答案：C5) 两个质点以相同的初速度做自由落体运动，但一个是竖直向下，另一个是竖直向上，下列说法正确的是：A. 两个质点同时达到最大高度B. 两个质点同时通过最低点C. 两个质点同时通过最高点D. 两个质点同时达到最大速度答案：B6) 一质点质量为10kg，受到一个5N的恒定合外力作用，它的加速度大小为：A. 0.5m/s²B. 1m/s²C. 2m/s²D. 5m/s²答案：C7) 一个弹簧的劲度系数为1000N/m，质量为0.2kg的物体（A）靠近左端把它拉到左侧10cm处，然后释放。
已知物体A的动能最大值为1J，则物体A恢复到弹簧自然长度时的速度大小为：A. 1m/sB. 2m/sC. 3m/sD. 4m/s答案：C8) 一质量为m的物体以v速度做圆周运动，半径为r。
若运动的向心力恒定为F，则v的大小和r的关系为：A. v∝rB. v∝r²C. v∝√rD. v与r无关答案：C9) 二楼的物块从毫不滑动的静止开始沿光滑的斜面下滑，滑下斜坡后继续运动，经过时间t，落地点离坡底点的水平距离为d，则二楼物块运动过程中位移的大小为：A. dB. d+tanαC. d/cosαD. d/sinα答案：C10) 在两点A和B之间有一个直线充满了水，空气介质的折射率为n1，水介质的折射率为n2，垂直入射射线从A射入水中时，射线的入射角为θ1。
中国石油大学(北京)远程教育学院大学物理期末复习题
中国石油大学（北京）远程教育学院大学物理期末复习题一、单项选择题（60分，每题4分）1. 在电梯中用弹簧秤称物体的重量。
当电梯静止时，称得一个物体重量为500N 。
当电梯作匀变速运动时，称得其重量为400N ，则该电梯的加速度是 [ C ] （参见上册：39页，选择题2）（A ）大小为0.2g ，方向向上。
（B ）大小为0.8g ，方向向上。
（C ）大小为0.2g ，方向向下。
（D ）大小为0.8g ，方向向下。
2.如图1所示为定量理想气体内能 E 随体积V 的变化关系,则此直线表示的过程为:[ A ] （参见上册：149页， 选择题3） （A ）等压过程; （B ）绝热过程; （C ）等温过程; （D ）等容过程。
3.一轻绳跨过一具有水平光滑轴、质量为M的定滑轮，绳的两端分别悬有质量m1 和 m2 的物体 (m1< m2)，如图2所示.绳与轮之间无相对滑动，某时刻滑轮沿逆时针方向转动，则绳的张力[ C ]（参见上册：126页，选择题5）(A) 处处相等. (B) 左边大于右边. (C) 右边大于左边.(D) 无法判断.4. 如图3所示，C1 和C2 两空气电容器并联起来接上电源充电.然后将电源断开，再把一电介质插入C1 中，则（C）（参见下册：48页，选择题4）(A) C1 和C2 极板上电量都不变.(B) C1极板上电量增大，C2(C) C1极板上电量增大，C2极板上的电量减少.(D) C1极板上的电量减少,C2极板上电量增大.5.如图4所示，导轨置于水平面内，磁场方向垂直向上，导线ab和cd 可以在导轨上自由滑动.当ab 在外力 F 作用下，向左运动时,下面的描述那一个是正确的?（A ）（参见下册：101页，法拉第电磁感应定律）(A) cd 也向左运动.(B) cd 内有电流流过，由d 向c .(C) cd 向右运动.(D)磁场对ab 导线的作用力向右.6.下面说法正确的是[ D ]（参见下册：第1章）(A)等势面上各点场强的大小一定相等；(B)在电势高处，电势能也一定高；(C)场强大处，电势一定高；(D)场强的方向总是从电势高处指向低处.7. 圆铜盘水平放置在均匀磁场中，如图5所示,磁场的方向垂直盘面向上，当铜盘绕通过中心垂直于盘面的轴沿图示方向转动时，[ D ]（参见下册：127页，选择题7）(A) 铜盘上有感应电流产生，沿着铜盘转动的相反方向流动。
大学物理学期末考试复习题精华版
运动学1．选择题某质点作直线运动的运动学方程为x ＝3t -5t 3 + 6 (SI)，则该质点作 （ ）(A) 匀加速直线运动，加速度沿x 轴正方向． (B) 匀加速直线运动，加速度沿x 轴负方向． (C) 变加速直线运动，加速度沿x 轴正方向．(D) 变加速直线运动，加速度沿x 轴负方向． 答：（D ）．以下五种运动形式中，a保持不变的运动是 （ ） (A) 单摆的运动． (B) 匀速率圆周运动． (C) 行星的椭圆轨道运动． (D) 抛体运动． 答：（D ）对于沿曲线运动的物体，以下几种说法中哪一种是正确的： （ ） (A) 切向加速度必不为零． (B) 法向加速度必不为零（拐点处除外）．(C) 由于速度沿切线方向，法向分速度必为零，因此法向加速度必为零． (D) 若物体作匀速率运动，其总加速度必为零． 答：（B ）质点作半径为R 的变速圆周运动时的加速度大小为(v 表示任一时刻质点的速率)（ ）(A) t d d v ． (B) R2v ．(C) R t 2d d v v +． (D) 2/1242d d ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛R t v v ．答：（D ）质点沿半径为R 的圆周作匀速率运动，每T 秒转一圈．在2T 时间间隔中，其平均速度大小与平均速率大小分别为 （ ）(A) 2πR /T , 2πR/T ． (B) 0 , 2πR /T(C) 0 , 0． (D) 2πR /T , 0. 答：（B ）一质点作直线运动，某时刻的瞬时速度=v 2 m/s ，瞬时加速度2/2s m a -=，则一秒钟后质点的速度 （ ） (A) 等于零． (B) 等于-2 m/s ． (C) 等于2 m/s ． (D) 不能确定． 答：（D ）一运动质点在某瞬时位于矢径()y x r ,的端点处, 其速度大小为 （ ）(A) t r d d (B) t r d d(C) t r d d (D) 22d d d d ⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛t y t x答：（D ）质点作曲线运动，r表示位置矢量，v 表示速度，a 表示加速度，S 表示路程，a 表示切向加速度，下列表达式中， （ ） (1) a t = d /d v ， (2) v =t r d /d ， (3) v =t S d /d ， (4) t a t =d /d v．(A) 只有(1)、(4)是对的． (B) 只有(2)、(4)是对的． (C) 只有(2)是对的． (D) 只有(3)是对的． 答：（D ）28．一质点沿x 轴运动，其运动方程为2353x t t =-，其中t 以s 为单位。
大学物理期末考试题目含答案
明确：首先以“环滁皆山也”五字领起，将滁州的地理环境一笔勾出，点出醉翁亭坐落在群山之中，并纵观滁州全貌，鸟瞰群山环抱之景。接着作者将“镜头”全景移向局部，先写“西南诸峰，林壑尤美”，醉翁亭坐落在有最美的林壑的西南诸峰之中，视野集中到最佳处。再写琅琊山“蔚然而深秀”，点山“秀”，照应上文的“美”。又写酿泉，其名字透出了泉与酒的 关系，好泉酿好酒，好酒叫人醉。“醉翁亭”的名字便暗中透出，然后引出“醉翁亭”来。作者利用空间变幻的手法，移步换景，由远及近，为我们描绘了一幅幅山水特写。2．第二段主要写了什么？它和第一段有什么联系？明确：第二段利用时间推移，抓住朝暮及四季特点，描绘了对比鲜明的晦明变化图及四季风光图，写出了其中的“乐亦无穷”。第二段是第一段
解：（1） mg kl
k mg 5103 9.8 0.5N m1 l 9.8 0.01
圆频率 k m 10 s1
（2）系统振动的能量为
E 1 kA2 4104 J 2
第十四次 计算题2 4．1g氢气（视为理想气体），温度为1270C ，试求：
解： （1）线偏振光透过第一个偏振片后光强为
I1
I0
cos2 1
I0
cos2
30
3I0 4
经第二个偏振片后光强为
I2
I1
cos2
2
I1
cos2
60
3I0 16
8．将两个偏振化方向相交60º的偏振片叠放在一起。一束光 强为I0的线偏振光垂直入射到偏振片上，其光矢量振动方向与 第一个偏振片的偏振化方向成30º角。 （1）求透过每个偏振片后的光束强度； （2）若将原入射光束换为强度相同的自然光，求透过每个偏 振片后的光束强度。
大学物理期末计算题复习例题.docx
k2. 8质量为加的物体，最初静止于X 。
，在力f = -一伙为常数）作用下沿直线运动.证 明物体在x 处的速度大小V=［2^（l/x-l/x o ）/w ］1/2.［证明］当物体在直线上运动时，根据牛顿第二定律得方程… k d 2x/ =——=ma = m —-X 2 dr 2利用v = dv/dr,可得d 2x dv dx dv dv ----- =—= ------------ =v —At 2 dz d/ dr dx mvdv:kdx 一 7 ，积分得1 2 —mv =±+c. 2利用初始条件，当X = x （）时，v = 0，所以C = -k/x^ \ = k k— mv"= ------- ,2 x x 0即 V=—丄）.证毕 Y m x x 0• 2.13如图所示，一小球在弹簧的弹力作用下振动.弹力F=・kx,而位移兀=Acoscoh其中力和⑵都是常数.求在/ = 0到t = n/lco 的时间间隔内弹力予小球的冲量.图3.1［解答］方法一：利用冲量公式.根据冲量的定义得 dJ = Fdt = -kAcoscotdt,积分得冲量为 / = J ： ° （-kA cos （Vt ）dt ,kA . w kA= ----- sm cot = ---------co 0 co方法二：利用动量定理.小球的速度为v = dx/dt = - coAsm （ot r设小球的质量为加，其初动量为p\ = mv\ = 0,末动量为P2 = mvz =・ tna ）A,因此方程变为 因此小球获得的冲量为I = P2 ~P\ = -fticoA 可以证明k =mco 2,因此I = -kA/a). 2. 26证明行星在轨道上运动的总能量为E 二 ---------- ・式中M 和加分别为太阳和行 星的质塑，门和厂分别为太阳和行星轨道的近日点和远日点的距离.［证明］设行星在近口点和远口点的速度分别为山和巾，由于只有保守力做功，所以机械 能守恒，总能量为1 2 GMmE = — mv ： --------- (1)厂 1 r GMmE = —mv. -------- 2 厂2它们所组成的系统不受外力矩作用，所以行星的角动量守恒.行星在两点的位矢方向与 速度方向垂直，可得角动量守恒方程mV\T\ = 〃汐 2厂2，即 力门=叱厂2・(3) 将(1)式各项同乘以门2得 Er\2 =加(吋］)2/2 - GMmr\,(4) 将(2)式各项同乘以尸2?得£>2? = 〃7(W )2/2 - GMW2， (5)将(5)式减(4)式，利用(3)式，可得E (F22 -门彳)=-F )),(6)由于门不等于厂，所以(々 + 门)E = -GMm, GMm3. 6 一短跑运动员，在地球上以10s 的时间跑完了 100m 的距离，在对地飞行速度为0.8c 的飞船上观察，结果如何？［解答］以地球为S 系，则A/= 10s, A.v= 100m.根据洛仑兹坐标和时间变换公式飞船上观察运动员的运动距离为(2)证毕.x-vtJi-e/c )2和t'= t-vx/c 2 Jl-(v/c)2运动员运动的时间为人，A/-vAr/c 2Jl-(T10-0.8xl00/c = - 〜16.67(s). 0.6在飞船上看，地球以0.8c 的速度后退，后退时间约为16.67s ；运动员的速度远小于地 球后退的速度，所以运动员跑步的距离约为地球后退的距离，即4xl09m.3.8已知S'系以0.牝的速度沿S 系x 轴正向运动，在S 系中测得两事件的时空坐标为 x\ = 20m, x 2 = 40m, =4s, 6 = 8s.求S'系屮测得的这两件事的时间和空间间隔.［解答］根据洛仑兹变换可得S'系的时间间隔为' _ 匚 _ 卩(兀 _xj/c?空间间隔为二兀2 一 州一卩((2 一(1)1 Jl-(v/c)240-2(M)&x(—) “&亦).0.63. 11 一粒子动能等于其非相对论动能二倍时，其速度为多少？其动量是按非相对论算 得的二倍时，其速度是多少？［解答］(1)粒子的非相对论动能为Ek = /??OV 2/2 ,相对论动能为E'k = fnc 2 - nioc 2,其中tn 为运动质量根据题意得设x = (v/c)2,方程可简化为 A Y = Ar-vA/Ji-e/cF100 — 0&X10Vl-0.82^-4xl09(m). 8_4—0.8(40-20)/C06~6・67G).叫疋Ji-=m Q v 2,或 1 = (1 + 兀)Jl-x ,平方得1 =(1 -x2)( 1 ・x),化简得x(x2-x-l) = 0.由于x不等于0,所以=0.解得1±V52(2)粒子的非相对论动量为P = "7("相对论动量为、"Vp = mv =, =Ji-("er根据题意得方程_ 处-2m vI ---------- r _ z,z7o v -Ji-(如很容易解得速率为V3v =——c= 0.866c.26.11光源发出波长可继续变化的单色光，垂直射入玻璃板的油膜上(油膜〃=1.30), 观察到入=400nm和久2 = 560nm的光在反射屮消失，屮间无其他波长的光消失，求油膜的厚度.［解答］等倾干涉光程差为d = 2〃dcosy +》',其中7 = 0,由于油膜的折射率比空气的大、比玻璃的小，所以附加光程差『 = 0.对于暗条纹，有"=(2£+ 1)久/2,即2nd = (2k{ + 1)>4/2 = (2k2 + l)A2/2.由于22>；p所以k2<k\,又因为两暗纹中间没有其他波长的光消失，因此k? = k\ — \ •光程差方程化为两个2加仙=册 + 1/2, 2nd/^2 =局 + 1/2, 左式减右式得2nd/k\ ・ 2nd//，2 = 1，解得6.12白光照射到折射率为1.33的肥皂上（肥皂膜置于空气中，若从正面垂直方向观察, 皂膜呈黄色（波长2 = 590.5nm ）,问膜的最小厚度是多少？［解答］等倾干涉光程差为6 = 2ndcosy +》',从下面垂直方向观察时，入射角和折射角都为零，即y = 0；由于肥皂膜上下两面都是空气, 所以附加光程差3' = A /2 ・对于黄色的明条纹，有<5 = kX,所以膜的厚度为,伙一1/2）2a =- ---------- ・2n当k=\时得最小厚度J = 11 l （nm ）.7.7 一衍射光栅，每厘米有400条刻痕，亥I ］痕宽为1.5x10%,光栅后放一焦距为lm 的 的凸透镜，现以2 = 500mn 的单色光垂直照射光栅，求：（1） 透光缝宽为多少？透光缝的单缝衍射屮央明纹宽度为多少？（2） 在该宽度内，有儿条光栅衍射主极大明纹？［解答］（1）光栅常数为a +b = 0.01/400 = 2.5xl0_5（m ）,由于刻痕宽为1.5x10%,所以透光缝宽为a =（a +b ） - b = 1 .Ox 1 Opm ）.根据单缝衍射公式可得中央明纹的宽度为△为=1j7Ja = 100（mm ）.（2）由于（G + b ）/a = 2.5 = 5/2,因此，光栅干涉的第5级明纹出现在单缝衍射的第2级暗纹处，因而缺级；其他4根条纹各 有两根在单缝衍射的屮央明纹和一级明纹屮，因此单缝衍射的屮央明纹宽度内有5条衍射主 极大明纹，英中一条是中央衍射明纹.7.8波长为600 nm 的单色光垂直入射在一光栅上，第二、第三级主极大明纹分别出现 在sin" = 0.2及sin 〃=0.3处，第四级缺级，求：（1） 光栅常数；（2） 光栅上狭缝的宽度；（3） 屏上一共能观察到多少根主极大明纹？［解答］（1）（2）根据光栅方程得2说—入） =535.8(nm).(a + b)sin〃2 = 22；由缺级条件得(a^b)/a = k/k\其中k'=l, k = 4・解缺级条件得b = 3a,代入光栅方程得狭缝的宽度为a = A/2sin^2 = 1500(nm).刻痕的宽度为b = 3a = 4500(nm),光栅常数为a +b = 6000(nm).(3)在光栅方程中(a + b)sin0 = kk,令sin/9 =1,得k =(a + b)/A = 10.由于0 = 90°的条纹是观察不到的，所以明条纹的最高级数为9.又由于缺了4和8级明条纹，所以在屏上能够观察到2x7+1 = 15条明纹.5.15两波在一很长的弦在线传播，设其表达式为：^=6.0cos-(0.02x-8.0/),2TT^2=6.0COS-(0.02X +8.0/),用厘米、克、秒(cm,g,s)制单位，求：(1)各波的频率，波长、波速；(2)节点的位置；(3)在哪些位置上，振幅最大？［解答］(1)两波可表示为：t x t xy x = 6.0cos2龙( ------- :—),y2 = 6.0cos2龙(——+ ——),10.5 200 八0.5 200可知它们的周期都为：T=0.5(s),频率为：v= l/T=2(Hz)；波长为：A = 200(cm)；波速为：u = k/T = 400(cm s_,).(2)位相差=7LX750,当△卩=(2£+1)兀时，可得节点的位置兀=50(2(+l)(cm), (£ = 0,1, 2,...).(3)当厶(p = 2kn吋，可得波腹的位置x=100k(cm),伙=0, 1, 2,...).。
大学物理下册期末复习计算题
大学物理下册期末复习计算题第7章真空中的静电场*1.一半径为R 的带电导体球，电荷为-Q 。
求：球内、外任意一点的电场强度。
1.解：由高斯定理可求出电场强度的分布（1分）∑⎰=⋅int q S d E（3分）（4分） （2分） （2分）解：由高斯定理可求出电场强度的分布（1分）∑⎰=⋅int q S d E（3分）（4分） （2分） （2分）*2.一半径为R 的带电导体球，电荷为Q 。
求：（1）球内、外任意一点的电场强度；（2）球内、外任意一点电势。
解：由高斯定理可求出电场强度的分布（3分） （2分）当r>R 时 （3分） 当r ≤R 时 （4分）⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-<>-R r R Q R r R r r Q E 4 042020πεπε＝⎪⎩⎪⎨⎧<>R r R r r q E0 420πε＝r qdr r q V r 02044πεπε=⎰∞＝R qdr r q dr V RRr 020440πεπε=+⎰⎰∞＝⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-<>-R r R Q R r R r r Q E 4 0 4202πεπε＝*3. 如图所示，一长为L ，半径为R 的圆柱体，置于场强为E 的均匀电场中，圆柱体轴线与场强方向平行，求穿过圆柱体下列端面的电通量。
（1）左端面（2）右端面 （3）侧面 （4）整个表面解： 根据电通量定义 （1）左端面⎰⎰⎰-=-==⋅=121cos s s R E dS E EdS s d E ππφ（4分）（2）右端面⎰⎰===⋅=2030cos R E ES EdS s d E s πφ（4分） （3）侧面⎰⎰==⋅=02cos 2πφEdS s d E s （1分）（4）整个表面0321=++=s s s s φφφφ（3分）4. 三个点电荷1q 、2q 和3q -在一直线上，相距均为R 2，以1q 与2q 的中心O 作一半径为R 2的球面，A 为球面与直线的一个交点，如图。
《大学物理》期末复习试卷及答案(二)
第4章 冲量和动量§4.2 质点系的动量定理一．选择题和填空题1. 如图所示．一斜面固定在卡车上，一物块置于该斜面上．在卡车沿水平方向加速起动的过程中，物块在斜面上无相对滑动. 此时斜面上摩擦力对物块的冲量的方向 (A) 是水平向前的． (B) 只可能沿斜面向上． (C) 只可能沿斜面向下．(D) 沿斜面向上或向下均有可能． ［ ］2. 如图所示，圆锥摆的摆球质量为m ，速率为v ，圆半径为R ，当摆球在轨道上运动半周时，摆球所受重力冲量的大小为(A) 2m v ． (B) 22)/()2(v v R mg m π+(C) v /Rmg π．(D) 0．［ ］3. 设作用在质量为1 kg 的物体上的力F ＝6t ＋3（SI ）．如果物体在这一力的作用下，由静0到2.0 s 的时间间隔内，这个力作用在物体上的冲量大小Ｉ＝__________________．二．计算题1. 矿砂从传送带A 落到另一传送带B （如图），其速度的大小v 1＝4 m/s ，速度方向与竖直方向成30︒角，而传送带B 与水平成15︒角，其速度的大小v 2＝2 m/s ．如果传送带的运送量恒定，设为m q ＝2000 kg/h ，求矿砂作用在传送带B 上的力的大小和方向．θmmvR30°15°B1v 2vA§4.3 质点系动量守恒定律一． 选择题和填空题在水平冰面上以一定速度向东行驶的炮车，向东南（斜向上）方向发射一炮弹，对于炮车和炮弹这一系统，在此过程中（忽略冰面摩擦力及空气阻力） (A) 总动量守恒． (B) 总动量在炮身前进的方向上的分量守恒，其它方向动量不守恒． (C) 总动量在水平面上任意方向的分量守恒，竖直方向分量不守恒．(D) 总动量在任何方向的分量均不守恒． ［ ］质量为1 kg 的球A 以5 m/s 的速率和另一静止的、质量也为1 kg 的球B 在光滑水平面上碰撞后球B 以2.5 m/s 的速率，沿与A 原先运动的方向成60°的方向运动，则球A 的速率为__________________________，方向为________________________________. 两块并排的木块Ａ和Ｂ，质量分别为m 1和m 2 ，静止地放置在光滑一子弹水平地穿过两木块，设子弹穿过两木块所用的时间分别为∆t 1 和∆t 2 ,木块对子弹的阻力为恒力F ，则子弹穿出后，木块A 的速度大小为_________________________________，木块B 的速度大小为______________________．二．计算题1. 质量为M 的木块在光滑的固定斜面上，由A 点从静止开始下滑，当经过路程l 运动到B 点时，木块被一颗水平飞来的子弹射中，子弹立即陷入木块内．设子弹的质量为m ，速度为v，求子弹射中木块后，子弹与木块的共同速度．质量为M ＝1.5 kg 的物体，用一根长为l ＝1.25 m 今有一质量为m ＝10 g 的子弹以v 0＝500 m/s 的水平速度射穿物体，刚穿出物体时子弹的速度大小v ＝30 m/s ，设穿透时间极短．求： (1) 子弹刚穿出时绳中张力的大小；(2) 子弹在穿透过程中所受的冲量．M 0v第5章 刚体力学基础 动量矩§5.2 力矩 刚体绕定轴转动微分方程量3. 两个匀质圆盘A 和B 的密度分别为A ρ和B ρ，若ρA ＞ρB ，但两圆盘的质量与厚度相同，如两盘对通过盘心垂直于盘面轴的转动惯量各为J A 和J B ，则 (A) J A ＞J B ． (B) J B ＞J A ．(C) J A ＝J B ． (D) J A 、J B 哪个大，不能确定． ［ ］4. 一个以恒定角加速度转动的圆盘，如果在某一时刻的角速度为ω1＝20πrad/s ，再转60转后角速度为ω2＝30π rad /s ，则角加速度β =_____________，转过上述60转所需的时间Δt ＝________________．5. 一飞轮作匀减速转动，在5 s 内角速度由40π rad ·s -1减到10π rad ·s -1，则飞轮在这5 s 内总共转过了________________圈，飞轮再经______________的时间才能停止转动．6. 一个作定轴转动的物体，对转轴的转动惯量为J ．正以角速度ω0＝10 rad ·s -1匀速转动．现对物体加一恒定制动力矩 M ＝－0.5 N ·m ，经过时间t ＝5.0 s 后， 物体停止了转动．物体的转动惯量J ＝__________．二．计算题§5.3 绕定轴转动刚体的动能 动能定理一．选择题和填空题1. 图(a)为一绳长为l 、质量为m 的单摆．图(b)为一长度为l 、质量为m 能绕水平固定轴O 自由转动的匀质细棒．现将单摆和细棒同时从与竖直线成θ 角度的位置由静止释放，若运动到竖直位置时，单摆、细棒角速度分别以ω 1、ω 2表示．则：(A) 2121ωω=． (B) ω 1 = ω 2．(C) 2132ωω=． (D) 213/2ωω=． ［ ］3.一人站在旋转平台的中央，两臂侧平举，整个系统以2π rad/s 的角速度旋转，转动惯量为 6.0 kg ·m 2．如果将双臂收回则系统的转动惯量变为2.0 kg ·m 2．此时系统的转动动能与原来的转动动能之比E k / E k 0为(A) 2． (B) 3．(C) 2． (D) 3． ［ ］(a)(b)二．计算题2.某人站在水平转台的中央，与转台一起以恒定的转速n 1转动，他的两手各拿一个质量为m 的砝码，砝码彼此相距l 1 (每一砝码离转轴21l 1),当此人将砝码拉近到距离为l 2时(每一砝码离转轴为21l 2)，整个系统转速变为n 2．求在此过程中人所作的功．(假定人在收臂过程中自身对轴的转动惯量的变化可以忽略)§5.4 动量矩和动量矩守恒定律的两端滑动．不考虑转轴的和空气的摩擦，当两球都滑至杆端时，杆的角速度为(A) 2ω 0． (B)ω 0．(C)21 ω 0． (D)041ω． ［ ］上述转动的飞轮啮合，绕同一转轴转动，该飞轮对轴的转动惯量为 前者的二倍．啮合后整个系统的角速度ω＝__________________．6. 有一半径为R 的匀质圆形水平转台，可绕通过盘心O 且垂直于盘面的竖直固定轴OO ＇转动，转动惯量为J ．台上有一人，质量为m ．当他站在离转轴r 处时(r ＜R )，转台和人一起以ω1的角速度转动，如图．若转轴处摩擦可以忽略，问当人走到转台边缘时，转台和人一起转动的角速度ω2＝__________________________．二．计算题1m21v 0v2. 在半径为R 的具有光滑竖直固定中心轴的水平圆盘上，有一人静止站立在距转轴为R 21处，人的质量是圆盘质量的1/10．开始时盘载人对地以角速度ω0匀速转动，现在此人垂直圆盘半径相对于盘以速率v 沿与盘转动相反方向作圆周运动，如图所示． 已知圆盘对中心轴的转动惯量为221MR ．求： (1) 圆盘对地的角速度． (2) 欲使圆盘对地静止，人应沿着R 21圆周对圆盘的速度v 的大小及方向？ω参考答案 第4章 冲量和动量§4.2质点系的动量定理一．选择题和填空题 1. (D) 2. (C)3. 18 N ·s二．计算题1. 解：设在某极短的时间t ∆内落在传送带B 上矿砂的质量为m ，即m=q m t ∆，这时矿砂动量的增量为（参看附图） 图1分12v v vm m m -=∆)( 1212221s m kg 98.375cos 2)(-⋅⋅∆=︒-+=∆t q m m m v v v v v2分设传送带作用在矿砂上的力为F，根据动量定理)(v m t F ∆=∆于是 N 2.213.98/)(==∆∆=m q t m F v2分方向：︒==︒∆2975θ,sin sin )(θm m 2v v 2分 由牛顿第三定律，矿砂作用在传送带B 上的（撞击）力与F大小相等方向相反，即等于2.21 N ，偏离竖直方向1︒，指向前下方． 1分第4章 冲量和动量§4.3质点系动量守恒定律一．选择题和填空题 1. (C)2. 4.33 m/s ；与A 原先运动方向成 -30° 3.二．计算题1. 解：这个问题有两个物理过程：第一过程为木块M 沿光滑的固定斜面下滑，到达B 点时速度的大小为θsin gl 21=v 1分方向：沿斜面向下第二个过程：子弹与木块作完全非弹性碰撞．在斜面方向上，内力的分量远远大于外力，动量近似守恒，以斜面向上为正，则有30︒15︒θ1vm )(vm ∆ 2v m211m m t F +∆22211m t F m m t F ∆∆++V v v )(cos M m M m +=-1θ 3分Mm gl M m +-=θθsin cos 2v V 1分2. 解：(1) 因穿透时间极短，故可认为物体未离开平衡位置．因此,作用于子弹、物体系统上的外力均在竖直方向，故系统在水平方向动量守恒．令子弹穿出时物体的水平速度为v '有 m v 0 = m v +M v 'v ' = m (v 0 - v )/M =3.13 m/s 2分 T =Mg+M v '2/l =26.5 N 2分(2) s N 7.40⋅-=-=∆v v m m t f (设0v方向为正方向) 2分负号表示冲量方向与0v方向相反． 2分第5章 刚体力学基础 动量矩 §5.2力矩 刚体绕定轴转动微分方程量一．选择题和填空题 1. (C) 2. (B) 3.（B)4. 6.54 rad / s 24.8 s5. 62.51.67ｓ6. 0.25 kg ·m 2二．计算题1. 解：(1) ∵ mg －T ＝ma 1分TR ＝J β 2分 a ＝R β 1分 ∴ β = mgR / (mR 2＋J )()R M m mgMR mR mgR +=+=222122 ＝81.7 rad/s 2 1分 方向垂直纸面向外． 1分(2) ∵ βθωω2202-= 当ω＝0 时， rad 612.0220==βωθ 物体上升的高度h = R θ = 6.12×10-2 m 2分(3)==βθω210.0 rad/s方向垂直纸面向外. 2分2. 解：(1) 0＝ω 0＋β tβ＝－ω 0 / t ＝－0.50 rad ·s -2 2分 (2) M r ＝ml 2β / 12＝－0.25 N ·m 2分a(3) θ10＝ω 0t ＋21β t 2＝75 rad 1分第5章 刚体力学基础 动量矩§5.3绕定轴转动刚体的动能 动能定理一．选择题和填空题 1. (D) 2. (A) 3.（D)4. 6π rad/s 237 J5. 角动量gl mM 334二．计算题1.解：选泥团和杆为系统，在打击过程中，系统所受外力对O 轴的合力矩为零，对定轴O 的角动量守恒，设刚打击后两者一起摆起的角速度为ω，则有 1分ωJ lm lm +=v v 21210 ① 2分其中 2/l ⋅=ωv ② 1分在泥团、杆上摆过程中，选杆、泥团、地球为系统，有机械能守恒．当杆摆到最大角度θ 时有()()222121cos 121ωθJ m l g m M +=-+v ③ 3分联立解以上三式可得()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡++-=-gl M m m M m 4331cos 221v θ 3分2.解：(1) 将转台、砝码、人看作一个系统，过程中人作的功W 等于系统动能之增量： W ＝∆E k ＝212210222204)21(214)21(21n ml J n ml J π+-π+2 4分 这里的J 0是没有砝码时系统的转动惯量．(2) 过程中无外力矩作用，系统的动量矩守恒：2π(J 0＋2121ml ) n 1 = 2π (J 0＋2221ml ) n 2 ∴ ()()1222212102n n n l n l m J --= 4分(3) 将J 0代入W 式，得 ()2221212l l n mn W -π= 2分§5.4动量矩和动量矩守恒定律一．选择题和填空题1. (C)2. (B)3.（C)4.（D)5.031ω 6. ()212mR J mr J ++ω2mml 31l 32021vm7.()l m M /3460+v二．计算题1. 解：将杆与两小球视为一刚体，水平飞来小球与刚体视为一系统．由角动量守恒得 1分ωJ l m lm +-=3223200v v （逆时针为正向） ① 2分 又 22)3(2)32(lm l m J += ② 1分将②代入①得 l230v =ω 1分2. 解：(1) 设当人以速率v 沿相对圆盘转动相反的方向走动时，圆盘对地的绕轴角速度为ω，则人对与地固联的转轴的角速度为R R v v221-=-='ωωω ① 2分 人与盘视为系统，所受对转轴合外力矩为零，系统的角动量守恒． 1分设盘的质量为M ，则人的质量为M / 10，有：ωωω'⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+22022211021211021R M MR R M MR ② 2分 将①式代入②式得：R2120v+=ωω ③ 1分(2) 欲使盘对地静止，则式③必为零．即ω0 +2v / (21R )＝0 2分 得： v ＝－21R ω0 / 2 1分式中负号表示人的走动方向与上一问中人走动的方向相反，即与盘的初始转动方向一致．1分3. 解：(1) 角动量守恒：ω⎪⎭⎫ ⎝⎛'+='2231l m ml l m v 2分∴l m m m ⎪⎭⎫ ⎝⎛'+'=31vω＝15.4 rad ·s -1 2分(2) －M r ＝(231ml ＋2l m ')β 2分0－ω 2＝2βθ 2分∴ rM l m m 23122ωθ⎪⎭⎫ ⎝⎛'+=＝15.4 rad 2分。
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δ =2ndcosγ+δ`，
其中γ= 0，由于油膜的折射率比空气的大、比玻璃的小，所以附加光程差δ`= 0．
对于暗条纹，有
δ =(2k+ 1)λ/2，
即2nd=(2k1+ 1)λ1/2=(2k2+ 1)λ2/2．
由于λ2>λ1，所以k2<k1，又因为两暗纹中间没有其他波长的光消失，因此
Δy0=2fλ/a =100(mm)．
（2）由于
(a + b)/a=2.5 =5/2，
因此，光栅干涉的第5级明纹出现在单缝衍射的第2级暗纹处，因而缺级；其他4根条纹各有两根在单缝衍射的中央明纹和一级明纹中，因此单缝衍射的中央明纹宽度内有5条衍射主极大明纹，其中一条是中央衍射明纹．
7.8波长为600nm的单色光垂直入射在一光栅上，第二、第三级主极大明纹分别出现在sinθ= 0.2及sinθ= 0.3处，第四级缺级，求：
，
即 ．证毕
． 2.13如图所示，一小球在弹簧的弹力作用下振动．弹力F= -kx，而位移x=Acosωt，其中k，A和ω都是常数．求在t= 0到t=π/2ω的时间间隔内弹力予小球的冲量．
[解答]方法一：利用冲量公式．根据冲量的定义得
dI = Fdt= -kAcosωtdt，
积分得冲量为 ，
方法二：利用动量定理．小球的速度为
2．8质量为m的物体，最初静止于x0，在力 (k为常数)作用下沿直线运动．证明物体在x处的速度大小v= [2k(1/x– 1/x0)/m]1/2．
[证明]当物体在直线上运动时，根据牛顿第二定律得方程
利用v= dx/dt，可得
，因此方程变为
，
积分得
．
利用初始条件，当x=x0时，v= 0，所以C= -k/x0，因此
（1）透光缝宽为多少？透光缝的单缝衍射中央明纹宽度为多少？
（2）在该宽度内，有几条光栅衍射主极大明纹？
[解答]（1）光栅常数为
a + b= 0.01/400 = 2.5×10-5(m)，
由于刻痕宽为b= 1.5×10-5m，所以透光缝宽为
a=(a + b) –b=1.0×10-5(m)．
根据单缝衍射公式可得中央明纹的宽度为
[解答]以地球为S系，则Δt =10s，Δx =100m．根据洛仑兹坐标和时间变换公式
和 ，
飞船上观察运动员的运动距离为
≈-4×109(m)．
运动员运动的时间为
≈16.67(s)．
在飞船上看，地球以0.8c的速度后退，后退时间约为16.67s；运动员的速度远小于地球后退的速度，所以运动员跑步的距离约为地球后退的距离，即4×109m．
（1）光栅常数；
（2）光栅上狭缝的宽度；
（3）屏上一共能观察到多少根主极大明纹？
[解答]（1）（2）根据光栅方程得
(a + b)sinθ2=2λ；
由缺级条件得(a + b)/a=k/k`，其中k`= 1，k= 4．
解缺级条件得b= 3a，代入光栅方程得狭缝的宽度为
a = λ/2sinθ2= 1500(nm)．
[解答]（1）粒子的非相对论动能为
Ek= m0v2/2，
相对论动能为
E`k=mc2–m0c2，
其中m为运动质量
．
根据题意得
，
设x= (v/c)2，方程可简化为
，
或 ，
平方得
1 =(1 –x2)(1 -x)，
化简得
x(x2–x-1) = 0．
由于x不等于0，所以
x2–x-1 = 0．
解得
，
取正根得速率为
[证明]设行星在近日点和远日点的速度分别为v1和v2，由于只有保守力做功，所以机械能守恒，总能量为
（1）
和 ．（2）
它们所组成的系统不受外力矩作用，所以行星的角动量守恒．行星在两点的位矢方向与速度方向垂直，可得角动量守恒方程
mv1r1=mv2r2，
即v1r1=v2r2．(3)
将（1）式各项同乘以r12得
[解答]等倾干涉光程差为
δ =2ndcosγ+δ`，
从下面垂直方向观察时，入射角和折射角都为零，即γ= 0；由于肥皂膜上下两面都是空气，所以附加光程差
δ`=λ/2．
对于黄色的明条纹，有
δ = kλ，
所以膜的厚度为
．
当k =1时得最小厚度
d =111(nm)．
7.7一衍射光栅，每厘米有400条刻痕，刻痕宽为1.5×10-5m，光栅后放一焦距为1m的的凸透镜，现以λ= 500nm的单色光垂直照射光栅，求：
5.15两波在一很长的弦在线传播，设其表达式为： ，
，用厘米、克、秒（cm,g,s）制单位，求：（1）各波的频率，波长、波速；
（2）节点的位置；（3）在哪些位置上，振幅最大？
[解答]（1）两波可表示为：
， ，
可知它们的周期都为：T= 0.5(s)，频率为：v =1/T= 2(Hz)；波长为：λ =200(cm)；
v =dx/dt = -ωAsinωt，
设小球的质量为m，其初动量为
p1=mv1=0，
末动量为
p2=mv2=-mωA，
小球获得的冲量为
I =p2–p1=-mωA，
可以证明k =mω2，因此
I =-kA/ω．
2．26证明行星在轨道上运动的总能量为 ．式中M和m分别为太阳和行星的质量，r1和r2分别为太阳和行星轨道的近日点和远日点的距离．
刻痕的宽度为
b=3a=4500(nm)，
光栅常数为
a + b= 6000(nm)．
（3）在光栅方程中
(a + b)sinθ = kλ，
令sinθ =1，得
k=(a + b)/λ= 10．
由于θ=90°的条纹是观察不到的，所以明条纹的最高级数为9．又由于缺了4和8级明条纹，所以在屏上能够观察到2×7+1 = 15条明纹．
3.8已知S`系以0.8c的速度沿S系x轴正向运动，在S系中测得两事件的时空坐标为x1=20m，x2=40m，t1= 4s，t2=8s．求S`系中测得的这两件事的时间和空间间隔．
[解答]根据洛仑兹变换可得S`系的时间间隔为
≈6.67(s)．
空间间隔为
≈-1.6×109(m)．
3．11一粒子动能等于其非相对论动能二倍时，其速度为多少？其动量是按非相对论算得的二倍时，其速度是多少？
=0.786c．
（2）粒子的非相对论动量为
p = m0v，
相对论动量为
，
根据题意得方程
．
很容易解得速率为
=0.866c．
6.11光源发出波长可继续变化的单色光，垂直射入玻璃板的油膜上（油膜n= 1.30），观察到λ1=400nm和λ2= 560nm的光在反射中消失，中间无其他波长的光消失，求油膜的厚度．
k2=k1–1．
光程差方程化为两个
2nd/λ1=k1+ 1/2，2nd/λ2=k2+ 1/2，
左式减右式得
2nd/λ1- 2nd/λ2=1，
解得
= 535.8(nm)．
6.12白光照射到折射率为1.33的肥皂上（肥皂膜置于空气中，若从正面垂直方向观察r12=m(v1r1)2/2 -GMmr1，(4)
将（2）式各项同乘以r22得
Er22=m(v2r2)2/2 -GMmr2，(5)
将（5）式减（4）式，利用（3）式，可得
E(r22-r12) =-GMm(r2-r1)，(6)
由于r1不等于r2，所以
（r2+r1)E=-GMm，
故 ．证毕．
3．6一短跑运动员，在地球上以10s的时间跑完了100m的距离，在对地飞行速度为0.8c的飞船上观察，结果如何？
波速为：u=λ/T =400(cm·s-1)．
（2）位相差Δφ= πx/50，
当Δφ =(2k+ 1)π时，可得节点的位置x =50(2k+ 1)(cm)，(k= 0，1，2，…)．