物理學(xué)第五版上冊(cè)答案

1、大學(xué)物理課后習(xí)題答案（上）大學(xué)物理課后習(xí)題答案（上）大學(xué)物理課后習(xí)題答案（上）第1頁(yè)共81頁(yè)4141分析與解分析與解力對(duì)軸之力矩通常有三種情況：其中兩種情況下力矩為零：一是力的作用線通過(guò)轉(zhuǎn)力對(duì)軸之力矩通常有三種情況：其中兩種情況下力矩為零：一是力的作用線通過(guò)轉(zhuǎn)軸，二是力平行于轉(zhuǎn)軸軸，二是力平行于轉(zhuǎn)軸(例如門(mén)的重力并不能使門(mén)轉(zhuǎn)例如門(mén)的重力并不能使門(mén)轉(zhuǎn))不滿足上述情況下的作用力不滿足上述情況下的作用力(含題述作用力垂直于含題述作用力垂直于轉(zhuǎn)

2、軸的情況轉(zhuǎn)軸的情況)對(duì)軸之矩不為零，但同時(shí)有兩個(gè)力作用時(shí)，只要滿足兩力矩大小相等，方向相反，兩力矩對(duì)對(duì)軸之矩不為零，但同時(shí)有兩個(gè)力作用時(shí)，只要滿足兩力矩大小相等，方向相反，兩力矩對(duì)同一軸的合外力矩也可以為零，由以上規(guī)則可知同一軸的合外力矩也可以為零，由以上規(guī)則可知(1)(2)(1)(2)說(shuō)法是正確對(duì)于說(shuō)法是正確對(duì)于(3)(4)(3)(4)兩種說(shuō)法，如作用于剛兩種說(shuō)法，如作用于剛體上的兩個(gè)力為共點(diǎn)力，當(dāng)合力為零時(shí)，它們對(duì)同一軸的合外力矩也

3、一定為零，反之亦然但如這兩個(gè)體上的兩個(gè)力為共點(diǎn)力，當(dāng)合力為零時(shí)，它們對(duì)同一軸的合外力矩也一定為零，反之亦然但如這兩個(gè)力為非共點(diǎn)力，則以上結(jié)論不成立，故力為非共點(diǎn)力，則以上結(jié)論不成立，故(3)(4)(3)(4)說(shuō)法不完全正確綜上所述，應(yīng)選說(shuō)法不完全正確綜上所述，應(yīng)選(B)(B)4242分析與解分析與解剛體中相鄰質(zhì)元之間的一對(duì)內(nèi)力屬于作用力與反作用力，且作用點(diǎn)相同，故對(duì)同一剛體中相鄰質(zhì)元之間的一對(duì)內(nèi)力屬于作用力與反作用力，且作用點(diǎn)相同，故對(duì)

4、同一軸的力矩之和必為零，因此可推知?jiǎng)傮w中所有內(nèi)力矩之和為零，因而不會(huì)影響剛體的角加速度或角動(dòng)量軸的力矩之和必為零，因此可推知?jiǎng)傮w中所有內(nèi)力矩之和為零，因而不會(huì)影響剛體的角加速度或角動(dòng)量等，故等，故(1)(2)(1)(2)說(shuō)法正確對(duì)說(shuō)法說(shuō)法正確對(duì)說(shuō)法(3)(3)來(lái)說(shuō)，題述情況中兩個(gè)剛體對(duì)同一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量因形狀、大小不同有來(lái)說(shuō)，題述情況中兩個(gè)剛體對(duì)同一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量因形狀、大小不同有可能不同，因而在相同力矩作用下，產(chǎn)生的角加速度不一定相同，因

5、而運(yùn)動(dòng)狀態(tài)未必相同，由此可見(jiàn)應(yīng)可能不同，因而在相同力矩作用下，產(chǎn)生的角加速度不一定相同，因而運(yùn)動(dòng)狀態(tài)未必相同，由此可見(jiàn)應(yīng)選(B)(B)4343分析與解分析與解如圖所示，在棒下落過(guò)程中，重力對(duì)軸之矩是變化的，其大小與棒和水平面的夾角如圖所示，在棒下落過(guò)程中，重力對(duì)軸之矩是變化的，其大小與棒和水平面的夾角有關(guān)當(dāng)棒處于水平位置，重力矩最大，當(dāng)棒處于豎直位置時(shí)，重力矩為零因此在棒在下落過(guò)程中重有關(guān)當(dāng)棒處于水平位置，重力矩最大，當(dāng)棒處于豎直位置時(shí)

6、，重力矩為零因此在棒在下落過(guò)程中重力矩由大到小，由轉(zhuǎn)動(dòng)定律知，棒的角加速亦由大到小，而棒的角速度卻由小到大力矩由大到小，由轉(zhuǎn)動(dòng)定律知，棒的角加速亦由大到小，而棒的角速度卻由小到大(由機(jī)械能守恒亦可判由機(jī)械能守恒亦可判斷角速度變化情況斷角速度變化情況)，應(yīng)選，應(yīng)選(C)(C)4444分析與解分析與解對(duì)于圓盤(pán)一子彈系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，并無(wú)外力矩作用，故系統(tǒng)對(duì)軸對(duì)于圓盤(pán)一子彈系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，并無(wú)外力矩作用，故系統(tǒng)對(duì)軸O的角動(dòng)量守恒，故的角動(dòng)量守恒，故L不變，

7、此時(shí)應(yīng)有下式成立，即變，此時(shí)應(yīng)有下式成立，即ωJωJdmdm???00vv式中式中mvmvD為子彈對(duì)點(diǎn)為子彈對(duì)點(diǎn)O的角動(dòng)量的角動(dòng)量ω０為圓盤(pán)初始角速度，為圓盤(pán)初始角速度，J為子彈留在盤(pán)中后系統(tǒng)對(duì)軸為子彈留在盤(pán)中后系統(tǒng)對(duì)軸O的轉(zhuǎn)動(dòng)慣的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，量，J0為子彈射入前盤(pán)對(duì)軸為子彈射入前盤(pán)對(duì)軸O的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量由于的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量由于J＞J0，則，則ω＜ω０故選故選(C)(C)4545分析與解分析與解由于衛(wèi)星一直受到萬(wàn)有引力作用，故其動(dòng)量不可能守恒，但由于

8、萬(wàn)有引力一直指向由于衛(wèi)星一直受到萬(wàn)有引力作用，故其動(dòng)量不可能守恒，但由于萬(wàn)有引力一直指向地球中心，則萬(wàn)有引力對(duì)地球中心的力矩為零，故衛(wèi)星對(duì)地球中心的角動(dòng)星守恒，即地球中心，則萬(wàn)有引力對(duì)地球中心的力矩為零，故衛(wèi)星對(duì)地球中心的角動(dòng)星守恒，即rmvmv＝恒量，式＝恒量，式中r為地球中心指向衛(wèi)星的位矢當(dāng)衛(wèi)星處于橢圓軌道上不同位置時(shí)，由于｜為地球中心指向衛(wèi)星的位矢當(dāng)衛(wèi)星處于橢圓軌道上不同位置時(shí)，由于｜r｜不同，由角動(dòng)量守恒｜不同，由角動(dòng)量守恒知衛(wèi)

9、星速率不同，其中當(dāng)衛(wèi)星處于近地點(diǎn)時(shí)速率最大，處于遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)速率最小，故衛(wèi)星動(dòng)能并不守恒，知衛(wèi)星速率不同，其中當(dāng)衛(wèi)星處于近地點(diǎn)時(shí)速率最大，處于遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)速率最小，故衛(wèi)星動(dòng)能并不守恒，但由萬(wàn)有引力為保守力，則衛(wèi)星的機(jī)械能守恒，即衛(wèi)星動(dòng)能與萬(wàn)有引力勢(shì)能之和維持不變，由此可見(jiàn)，但由萬(wàn)有引力為保守力，則衛(wèi)星的機(jī)械能守恒，即衛(wèi)星動(dòng)能與萬(wàn)有引力勢(shì)能之和維持不變，由此可見(jiàn)，應(yīng)選應(yīng)選(B)(B)4646分析分析這是剛體的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律與質(zhì)

10、點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有類(lèi)似的關(guān)這是剛體的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律與質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有類(lèi)似的關(guān)系，本題為勻變速轉(zhuǎn)動(dòng)系，本題為勻變速轉(zhuǎn)動(dòng)解(1)(1)由于角速度由于角速度ω＝2π2πn(n為單位時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)為單位時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù))，根據(jù)角加速度的定義，根據(jù)角加速度的定義，在勻變速，在勻變速tωαdd?轉(zhuǎn)動(dòng)中角加速度為轉(zhuǎn)動(dòng)中角加速度為??200srad1.13π2???????tnntωωα(2)(2)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度為發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)過(guò)的角

11、度為??0020π221nntωωtαtωθ??????在1212s內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)為內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)為大學(xué)物理課后習(xí)題答案（上）大學(xué)物理課后習(xí)題答案（上）大學(xué)物理課后習(xí)題答案（上）第3頁(yè)共81頁(yè)410410分析分析由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的可加性，求解第一問(wèn)可有兩種方法：一是由定義式由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的可加性，求解第一問(wèn)可有兩種方法：一是由定義式計(jì)算，式計(jì)算，式mrJd2??中dm可取半徑為可取半徑為r、寬度為、寬度為dr窄圓環(huán)；二是用補(bǔ)償法可將剩余部

12、分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量看成是原大圓盤(pán)和挖去的窄圓環(huán)；二是用補(bǔ)償法可將剩余部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量看成是原大圓盤(pán)和挖去的小圓盤(pán)對(duì)同一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的差值至于第二問(wèn)需用到平行軸定理小圓盤(pán)對(duì)同一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的差值至于第二問(wèn)需用到平行軸定理解挖去后的圓盤(pán)如圖挖去后的圓盤(pán)如圖(b)(b)所示所示(1)(1)解1由分析知由分析知2232222203215d2dπ2πdmRrrRmrrRmrmrJRRRR???????解2整個(gè)圓盤(pán)對(duì)整個(gè)圓盤(pán)對(duì)OOOO軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

13、為，挖去的小圓盤(pán)對(duì)，挖去的小圓盤(pán)對(duì)OOOO軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2121mRJ?，由分析知，剩余部分對(duì)，由分析知，剩余部分對(duì)OOOO軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2222232122ππ21mRRRRmJ??????????????????????22103215mRJJJ???(2)(2)由平行軸定理，剩余部分對(duì)由平行軸定理，剩余部分對(duì)O′O′軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為22222032392ππ3215mRRRRmmmRJ???????

14、?????????????411411分析分析在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，飛輪和重物的運(yùn)動(dòng)形式是不同的飛輪作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而重物是作落體運(yùn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，飛輪和重物的運(yùn)動(dòng)形式是不同的飛輪作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而重物是作落體運(yùn)動(dòng)，它們之間有著內(nèi)在的聯(lián)系由于繩子不可伸長(zhǎng)，并且質(zhì)量可以忽略這樣，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，就可動(dòng)，它們之間有著內(nèi)在的聯(lián)系由于繩子不可伸長(zhǎng)，并且質(zhì)量可以忽略這樣，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，就可根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)定律和牛頓定律聯(lián)合來(lái)確定，其中重物的加速度，可通過(guò)它下落時(shí)的勻加速

15、運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)確定根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)定律和牛頓定律聯(lián)合來(lái)確定，其中重物的加速度，可通過(guò)它下落時(shí)的勻加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)確定該題也可用功能關(guān)系來(lái)處理將飛輪、重物和地球視為系統(tǒng)，繩子張力作用于飛輪、重物的功之和該題也可用功能關(guān)系來(lái)處理將飛輪、重物和地球視為系統(tǒng)，繩子張力作用于飛輪、重物的功之和為零，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒利用勻加速運(yùn)動(dòng)的路程、速度和加速度關(guān)系，以及線速度和角速度的關(guān)系，為零，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒利用勻加速運(yùn)動(dòng)的路程、速度和加速度關(guān)系，以及線速度和角速度的