大学物理-作业与答案
《大学物理I》作业-No.03 角动量与角动量守恒-A-参考答案
《大学物理I 》作业 No.03 角动量 角动量守恒定律 （A 卷）班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______一、选择题[ ]1、一质点沿直线做匀速率运动时，(A) 其动量一定守恒，角动量一定为零。
(B) 其动量一定守恒，角动量不一定为零。
(C) 其动量不一定守恒，角动量一定为零。
(D) 其动量不一定守恒，角动量不一定为零。
答案：B答案解析：质点作匀速直线运动，很显然运动过程中其速度不变，动量不变，即动量守恒；根据角动量的定义v m r L⨯=，质点的角动量因参考点（轴）而异。
本题中，只要参考点（轴）位于质点运动轨迹上，质点对其的角动量即为零，其余位置均不会为零。
故(B)是正确答案。
[ ]2. 两个均质圆盘A 和B 密度分别为A ρ和B ρ，若A ρ>B ρ，两圆盘质量与厚度相同，如两盘对通过盘心且垂直于盘面的轴的转动惯量各为A J 和B J ，则 (A) A J >B J(B) B J >A J(C) A J ＝B J(D) A J 、B J 哪个大，不能确定答案：B答案解析：设A 、B 联盘厚度为d ，半径分别为A R 和B R ，由题意，二者质量相等，即B B A A d R d R ρπρπ22=因为B A ρρ>，所以22B A R R <，由转动惯量221mR J =，则B A J J <。
[ ]3．对于绕定轴转动的刚体，如果它的角速度很大，则 (A) 作用在刚体上的力一定很大 (B) 作用在刚体上的外力矩一定很大(C) 作用在刚体上的力和力矩都很大 (D) 难以判断外力和力矩的大小答案：D 答案解析：由刚体质心运动定律和刚体定轴转动定律知：物体所受的合外力和合外力矩只影响物体运动的加速度和角加速度，因此无法通过刚体运动的角速度来判断外力矩的大小，正如无法通过速度来判断物体所受外力的大小一样。
(配合教材上册)大学物理学课后作业与自测题参考答案与部分解析
dt dx dt
dx
K
0
v0 K
K
答案 (1)3°36′；(2)0.078
解析 (1)轮胎不受路面左右方向的力，而法向力应在水平方向上．
因而有 Nsin θ＝mv21，Ncos θ＝mg，所以 tan θ＝ v21 ，代入数据可得θ＝3°36′．
R
Rg
(2)当有横向运动趋势时，轮胎与地面间有摩擦力，最大值为μN′，这里 N′为该时刻地面对车的支
Rcot α． at
(2)S＝1att2＝1Rcot α． 22
2－4 2－5
答案
R－b cc
解析 v＝s′＝b＋ct，at＝c，an＝vR2＝(b＋Rct)2，令 at＝an，得 t＝
R－b． cc
答案 北偏东 19.4°，170 km/h
解析 设下标 A 指飞机，F 指空气，E 指地面，由题可知：
v0 v
0
作业 2
ABBCF
2－2
(1)gsin θ；gcos θ；(2)－g；2 3v2；(3)v0＋bt； 2 3g
b2＋(v0＋bt)4；(4)1ct3；2ct；c2t4；(5)69.8 m/s
R2
3
R
2－3 答案 (1) Rcot α；(2)1Rcot α
at
2
解析 (1)物体的总加速度 a 为 a＝at＋an，tan α＝aant＝(aattt)2＝aRtt2，t＝ R
解析 (1)dx＝vdt，dx＝vdt＝v，adx＝vdv， adx ＝ vdv ， (－kx)dx ＝ vdv ，－1kx2＝1v2＋C，因
dv dv a
22
为质点静止于 x＝x0，所以 C＝－1kx20，所以 v＝± k(x20－x2)． 2
江西理工大学大学物理(下)习题册及答案详解
班级_____________ 学号___________姓名________________ 简谐振动1. 一质点作谐振动, 振动方程为X=6COS (8πt+π/5) cm, 则t=2秒时的周相为:π5116, 质点第一次回到平衡位置所需要的时间为:s 0375.0.2. 一弹簧振子振动周期为T 0, 若将弹簧剪去一半, 则此弹簧振子振动周期T 和原有周期T 0之间的关系是:022T T =.3. 如图为以余弦函数表示的谐振动的振动曲线, 则其初周相φ=3π-,P 时刻的周相为:0.4. 一个沿X 轴作谐振动的弹簧振子, 振幅为A , 周期为T , 其振动方程用余弦函数表示, 如果在t=0时, 质点的状态分别是:(A) X 0=－A; (B) 过平衡位置向正向运动;(C) 过X=A/2 处向负向运动; (D) 过A x 22-= 处向正向运动.2 1 0 P t(s) X(m)试求出相应的初周相之值, 并写出振动方程.)2cos()(ππ+=t TA x A ; )22cos()(ππ-=t T A x B)32cos()(ππ+=t T A x C ; )452cos()(ππ+=t T A x D5.一质量为0.2kg 的质点作谐振动，其运动议程为:X=0.60 COS(5t －π/2)(SI)。
求(1)质点的初速度；(2)质点在正向最大的位移一半处所受的力。
解(1))5sin(00.32π--==t dtdxv 10.00.3,0-==s m v t(2)x x dtdv a 2520-=-==ω 22.5.7,30.0--===s m a m x AN ma F 5.1-==班级_____________ 学号___________姓名________________简谐振动的合成1. 两个不同的轻质弹簧分别挂上质量相同的物体1和2, 若它们的振幅之比A 2 /A 1=2, 周期之比T 2 / T 1=2, 则它们的总振动能量之比E 2 / E 1 是( A )(A) 1 (B) 1/4 (C) 4/1 (D) 2/11)()(;)(2222221122112=⋅==A A T T E E T A m E π2.有两个同方向的谐振动分别为X 1=4COS(3t+π/4)cm ，X 2 =3COS(3t －3π/4)cm, 则合振动的振幅为:cm A 1=, 初周相为:4πφ=. 3. 一质点同时参与两个同方向, 同频率的谐振动, 已知其中一个分振动的方程为X 1=4COS3t cm, 其合振动的方程为分振动的振幅为A 2 =cm 44. 动方程分别为X 1=A COS(ωt+π/3), X 2 =A COS (ωt+5π/3), X 3 =A COS(ω程为:)6cos(3πω+=t A x5. 频率为v 1和v 2的两个音叉同时振动时，可以听到拍音，可以听到拍音，若v 1＞v 2，则拍的频率是(B )(A)v 1+v 2 (B)v 1－v 2 (C)(v 1+v 2)/2 (D)(v 1－v 2)/26.有两个同方向，同频率的谐振动，其合成振动的振幅为0.20m ，周相与第一振动周相差为π/6。
(配合教材下册)大学物理学课后作业与自测题参考答案与部分解析
x＋R， R
令dФ＝0，得Ф最大时 x＝1( 5－1)R．
dx
2
24－4 答案 μ0 ·I2(R＋d)(1＋π)－RI1，方向⊙
2π
R(R＋d)
解析 圆电流产生的磁场 B1＝μ20RI2，方向⊙，长直导线电流的磁场 B2＝2μπ0IR2，方向⊙，导体管电流
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产 生 的 磁 场 ， B3 ＝ μ0I1 ， 方 向 ， 所 以 ， 圆 心 Ｏ 点 处 的 磁 感 强 度 B ＝ B1 ＋ B2 － B3 ＝ 2π(d＋R)
B＝2Sρgtan α≈9.35×10－3 T． I
26－4 答案 πkωBR5，方向在纸面内且垂直 B 向上 5
解析 在圆盘上取一个半径为 r、宽度为 dr 的圆环，其环上电荷为 dq＝σ2πrdr，圆环以角速度ω旋 转，其圆电流为 dI＝σrωdr，其磁矩大小为 dm＝πr2dI＝πr2(kr)ωrdr，则圆环上电流所受的磁力矩为
28－4 答案 0.01 T
28－4
解析
εi＝|ddФt |，i＝Rεi＝R1|ddФt |，而
i＝dq，得 dt
dq＝idt＝1|dФ|， R
Q dq ＝1
0
R
0
dФ，Q＝1Ф， R
Ф＝RQ＝π×10－5 Wb，因为Ф＝πr2B，所以 B＝0.01 T．
答案 －μ0Ivln a＋b，方向为 N→M，μ0Ivln a＋b
dM＝Bdm＝πkωr4dr，所以，圆盘所受总磁力矩 M＝ dM ＝ R πkωr4dr＝πkωBR5，M 的方向在纸面
0
5
内且垂直 B 向上．
26－5 答案 (1)πa2BI0sin2 ωt；(2)1BI0ωπa2 2
南通大学大学物理下作业题及答案
大学物理 B（二）第一次作业详解
王全制作
解：
由于任一点电荷所受合力均为零，所以
QQ2 4 πε0d 2
+
Q2 4 πε0 (2d )2
=0
Q2
=
−
Q 4
Q1 、Q3 在 y 轴上某点（0， h ）的电场强度为：
Qh
3 (此过程就省略了)
2 πε0 (d 2 + h2 )2
∫ ∫ W
=
∞Q 04
2
Qh πε0 (d 2 +
r 处有一点电荷q，求球心的电势．
解：根据静电平衡条件，在金属腔内测带电量为 − q ，
在金属腔外侧带电量为 Q + q ，由
dV
=
dq 4πε 0r
可得
Q −Q
q
内部电荷 q
在球心处的电势为：V
=
q 4πε 0r
金属腔内测感应电荷 −
q
在球心处的电势为：V
=
−q 4πε 0 a
金属腔外侧感应电荷 Q
=
πε 0
ln d R
=
3.14 × 8.85 ×10−12
ln
0.5 3.26 ×10−3
= 5.52 pF
oP
x
x d−x
d
9-24 如图， C1 = 10µF ， C2 = 5.0µF ， C3 = 5.0µF ．
（1）求 A 、 B 间电容；（2） A 、 B 间加上100V 的电压，求 C2 上的电压和电荷量；（3）
向地球中心．试计算地球所带的总电荷量；（2）在离地面1500m 处，电场强度降为 24V / m ， 方向仍指向地球中心．试计算这1500m 厚的大气层里中的带电量及平均电荷密度．
大学物理作业答案(上)
A在时间t内作匀加速运动，t秒末的速度vA＝at．当子弹射入B时，B将加速
而A则以vA的速度继续向右作匀速直线运动．
vA＝at＝6 m/s
取A、B和子弹组成的系统为研究对象，系统所受合外力为零，故系统的动
量守恒，子弹留在B中后有
mv 0 mAv A (m mB )v B
vB
mv 0 mAv A m mB
量m1=
1m 2
的小球.将右边小球约束,使之不动. 使左边两小球绕竖直轴对称匀速
地旋转, 如图所示.则去掉约束时, 右边小球将向上运动, 向下运动或
保持不动?说明理由.
答：右边小球不动
理由：右边小球受约束不动时，
在左边对任一小球有
1m 2
1
ｍ2
m
m
式中T1为斜悬绳中张 力，这时左边绳竖直
T1 cos m1g 0
质量以及滑轮与其轴之间的摩擦都可忽略不
计，绳子不可伸长，m1与平面之间的摩擦也
可不计，在水平外力F的作用下，物体m1与
F
m1
T
m2
F m2 g
m2的加速度a＝___m__1____m__2___，
绳中的张力T＝_m__1m__2m__2_(_F____m_1_g_)_．
4.质量相等的两物体A和B，分别固定在弹簧的两端， A 竖直放在光滑水平面C上，如图所示．弹簧的质量 与物体A、B的质量相比，可以忽略不计．若把支持 面C迅速移走，则在移开的一瞬间，
dx dt dx
10 6x2 2 vdv
v
2 vdv
4 (10 6x2 )dx v 13m/ s
dx 0
0
解2：用动能定理，对物体
大学物理大作业答案(2024)
引言概述：正文内容：一、力学1.牛顿三定律的应用解释牛顿第一定律的原理，并给出实际应用的例子。
找出物体的质心，并计算其位置坐标。
利用牛顿第二定律计算物体所受的合力和加速度。
2.作用力和反作用力解释作用力和反作用力的概念，并给出相关案例。
计算物体所受的作用力和反作用力的大小和方向。
应用牛顿第三定律解决实际问题。
3.动能和动能守恒计算物体的动能，并解释其物理意义。
说明动能守恒定律的原理，给出相应的实例。
利用动能守恒定律解决能量转化问题。
4.力学振动和波动解释简谐振动的特征和公式，并计算相关参数。
介绍波的基本概念和性质，并给出波动方程的解释。
分析机械波的传播和干涉现象。
5.万有引力和天体运动介绍万有引力定律的公式和原理。
计算引力和重力的大小和方向。
描述行星运动的轨道和速度，并解释开普勒定律。
二、热学1.理想气体定律和状态方程解释理想气体和实际气体的区别。
推导理想气体定律，解释每个变量的含义。
计算理想气体的性质和状态。
2.热力学第一定律和功解释热力学第一定律的原理，并给出相应公式。
计算系统的内能变化和热量的传递。
分析功的定义和计算方法。
3.热力学第二定律和熵介绍热力学第二定律的概念和表述方法。
计算熵的变化和热力学过程的可逆性。
解释热力学第二定律对能量转化的限制。
4.热传导和热辐射分析热传导的机制和方法，并计算热传导的速率。
描述热辐射的特性和功率密度。
利用热传导和热辐射解决实际问题。
5.热力学循环和效率给出常见热力学循环的定义和示意图。
计算热力学循环的效率和功率输出。
分析热力学循环的改进方法和应用。
三、电磁学1.静电场和电势描述静电场的特性和形成原理，并给出电势的定义。
计算电场和电势的大小和方向。
利用电势差解决电荷移动和电场中的工作问题。
2.电场和电场强度推导库仑定律和电场强度公式。
计算由点电荷、带电导体和带电平面产生的电场。
分析电场中带电粒子受力和加速度。
3.电容和电容器解释电容和电容器的概念和原理，并计算其电容量。
大学物理课后作业10.1
I
大学物理
6、 一铜板厚度为D=1.00mm, 放置在磁感应强度为 B=1.35T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导体的侧表 面,如图4所示,现测得铜板上下两面电势差为 V=1.10×10 5 V,已知铜板中自由电子数密度 n=4.20×1028m3, 则此铜板中的电流为： (A) 22.2A； (B) 30.8A； B (C) 54.8A； (D) 82.2A D I V IB 1 IB
2m R T h v xT qB qB BRq 64 vy 107 m / s m 91 hqB 80 vx 107 m / s 2m 91 mvy
2 2 v vx vy 7.6 106 m / s
R U 为R的无限长导体薄壁管 (厚度忽略)沿轴向割去一宽度为h(h <<R)的无限长 狭缝后，再沿轴向均匀地流有电流，其面电流的 线密度为i，则管轴线上磁感应强度的大小 是 0 ih 。 o R 2 R
8R
大学物理
3、如图15所示，一根半径为R的无限长载流直导体， 内有一半径为R的圆柱形空腔，其轴与直导体的轴平 行，两轴相距为 d。电流I沿轴向流过，并均匀分布在 横截面上。试求空腔中任意一点的磁感应强度。 解：此电流可认为是由半径为R的无 限长圆柱电流I1和一个同电流密度的 反方向的半径为R的无限长圆柱电流 I2组成。 I1=JR2 I2=JR 2 J=I/[ (R2R 2)] 它们在空腔内产生的磁感应强度分别为 B1=0r1J/2 B2=0r2J/2 方向如图。 R O 2R
量为
0 I 0 L a b . ln 2 a
s s
m dm Bds
a b
a
0 I 0 L a b ln 2 a
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求在 t=0 到 t=2s 时间内，作用在该质点上的合力所做的功。
质点的速度就是 V＝dr / dt ＝5* t^2 i ＋0 j 即质点是做直线运动，在 t ＝0 时速度为 V0＝ 0；在 t ＝2 秒时，速度为 5*2^2 ＝20 m/s 由动能定理得所求合力做的功是
V1＝
W合＝（ m*V1^2 / 2）－（ m*V0^2 / 2）＝ m*V1^2 / 2＝0.1*20^2 / 2＝ 20 焦 耳
上，悬线与竖直方向的夹角为
，
m
求小车的加速度和绳的张力。
绳子的拉力 F，将其水平和竖直正交分解为 竖直： Fcosα=mg 水平： Fsin α=ma a=gtan α 方向水平向右
Fsin α 和 Fcosα
3、一质量为 0.10kg 的质点由静止开始运动，运动函数为
r 5 t 3i 2j （ SI 单位） 3
T1 m1a 50 7.62 381N T2 m2 (g a) 200 (9.81 7.62) 438 N
第四章 静止电荷的电场
1、如图所示：一半径为 R 的半圆环上均匀分布电
y
荷 Q（ >0） ,求环心处的电场强度。
解： 由上述分析，点 O 的电场强度
O
x
由几何关系 dl Rd ，统一积分变量后，有
专业班级：
《大学物理》课后作业题
姓名：
学号：
作业要求：题目可打印，答案要求手写，该课程考试时交作业。
1、质点的运动函数为：
x 2t; y 4t 2
第一章
，
5
质点力学
式中的量均采用 SI 单位制。求： （ 1）质点运动的轨道方程； （ 2） t1 1s 和 t 2 2s时，
质点的位置、速度和加速度。
1、用消元法
W 9Q 2 5Q 2
Q2
4C 2C 4C
（ 4 分）
并联后总能量减少了。这是由于电容并联时极板上的电荷重新分配消耗能量的结果。
第六章 稳恒电流的磁场
1、如图所示，几种不同形状平面载流导线的电流均为 大？
I，它们在 O 点的磁感应强度各为多
I
R O
(a)
R O
I (b)
R
I
O
(c)
解 : (a) 长直电流对点 O 而言，有 I d? r=0 ，因此它在点 O 产生的磁场为零，则点
4
Q2 0d
Q1 4
Q3 0( 2d )
0
1
1
Q2 解得
4 Q3
Q 4
在任一点电荷所受合力均为零时
Q2
1Q 4 。并由电势的叠加得
Q1、 Q3 在点 O 电势
Vo
Q1 4 0d
Q3 4 0d
Q 2 0d
将 Q2 从点 O 推到无穷远处的过程中，外力作功
Q2
W
Q 2Vo 8 0d
第五章 静电场中的导体和电介质
方向沿 y 轴负方向。
2、如图所示：有三个点电荷 Q1， Q2， Q3 沿一条直线等间距分布，已知其中任一点电荷所 受合力均为零，且 Q1=Q 3=Q 。求在固定 Q1，Q3 的情况下，将 Q2 从 O 点移动到无穷远处 外力所做的功。
y
Q1
O Q2
Q3
d
d
解： ： 由题意 Q1 所受的合力为零
Q1
第二章 刚体力学 1、在图示系统中，滑轮可视为半径为 R、质量为 m0
的匀质圆盘。 设绳与滑轮之间无滑动， 水平面光滑， 并且 m1=50kg ， m2=200kg ， m0=15kg ， R=0.10m ， 求物体的加速度及绳中的张力。
解 将体系隔离为 m1 ， m0 ， m2 三个部分， 对 m1
1、如图所示，一个接地导体球，半径为
R，原来不带电，今将一点电荷 q 放
q
在球外距离球心 r 的地方，求球上感
生电荷总量
r
解：因为导体球接地，故其电势为零，
即
0
设导体球上的感应电量为 Q
由导体是个等势体知：
o 点的电势也为 0 由电势叠加原理有关系式：
Q
q
R
0 由此解得 Q
q
4 0R 4 0r
r
R O
O 处总的
2、如图所示， 一长直导线通有电流 I1=30A ，矩形回路通
有 电 流 I 2=20A 。 求 作 用 在 回 路 上 的 合 力 。 已 知
I1
d=1.0cm， b=8.0cm， l =0.12m 。
I2
l
解：如图所示， BC和 DA 两段导线所受安培力 F2和Ｆ1 的
大小相等，方向相反，两力的矢量和为零。 AB 和 CD 两
2、电容均为 C 的两个电容器分别带电 Q 和 2Q，求这两个电容器并联前后总能量的变化。
解 在并联之前，两个电容器的总能量为
Q2 (2Q) 2 5Q2
W1 2C 2C
2C
在并联之后，总电容为 2C ，总电量为 3Q ，于是
（ 3 分）
(3Q ) 2 9Q 2 W2
2( 2C ) 4C
（ 3 分）
并联后总能量的变化为
和 m2分别列牛顿方程，有
m2 g T2 m2 a
T1 m1a
T2 R T1R
因滑轮与绳子间无滑动，则有运动学条件
1 MR 2 2
aR
联立求解由以上四式，可得
m2 g
1
m1
m2
MR 2
由此得物体的加速度和绳中的张力为
T1 m2
aR
m2 g
1
m1 m2
M
2
200 9.81
7.62m s 2
50 200 0.5 15
t=x/2
轨迹方程为 y=x2+5
2、运动的合成
x 方向上的速度为 x'=2 ， y 方向上的速度为 y'=8t+5
将 t 带入分别求出 x 和 y 方向上的速度
然后合成
x 方向上的加速度为 x''=0 y 方向上的加速度为 y''=8
所以加速度为 8
2、如图所示，把质量为 m 的小球悬
挂在以恒加速度水平运动的小车
磁感强度为 1/4 圆弧电流所激发，故有 B0
0I 方向垂直纸面向外。 8R
(b) 将载流导线看作圆电流和长直电流，由叠加原理得
B0
0I
0I
B0
0I 4R
0I 4R
1/2 圆电流和两段半无限长直电流，由叠加原理可得
0I
0I
0I 方向垂直纸面向外。
4 R 4R 2 R
图
合力的方向向左，指向直导线。
第七章 电磁感应 位移电流 电磁波 1、有一面积为 0.5m2 的平面线圈，把它放入匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直。当
dB/dt=2 ×10-2T·s-1 时，线圈中感应电动势的大小是多少？
d
b
段导线，由于载流导线所在处磁感应强度不等，所受安
培力 F3和 F4 大小不等，且方向相反，因此线框所受的力为这两个力的合力。
F3
0I 1I 2a F4
0I 1I 2a
2d
2 (d b)
故线框所受合力的大小为
F F3 F4
0 I1I 2a
0I 1I 2a 1.28 10 3 N
2 d 2 (d b)