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大学物理学(第三版)
课后习题3答案详解.doc 12页
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大学物理学(第三版)
课后习题3答案详解
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(1) 有一半径为R的水平圆转台，可绕通过其中心的竖直固定光滑轴转动，转动惯量为J，开始时转台以匀角速度ω0转动，此时有一质量为m的人站在转台中心，随后人沿半径向外跑去，当人到达转台边缘时，转台的角速度为
(A)　　　　　　(B)
(C) 　　　　　　　(D)
[答案： (A)]
(2) 如题3.1（2）图所示，一光滑的内表面半径为10cm的半球形碗，以匀角速度ω绕其对称轴OC旋转，已知放在碗内表面上的一个小球P相对于碗静止，其位置高于碗底4cm，则由此可推知碗旋转的角速度约为
(A)13rad/s　　　　　　　　　(B)17rad/s
(C)10rad/s　　　　　　　　　(D)18rad/s
　　　　　　 (a)
题3.1（2）图
[答案： (A)]
(3)如3.1(3)图所示，有一小块物体，置于光滑的水平桌面上，有一绳其一端连结此物体，；另一端穿过桌面的小孔，该物体原以角速度w在距孔为R的圆周上转动，今将绳从小孔缓慢往下拉，则物体
（A）动能不变，动量改变。
（B）动量不变，动能改变。
（C）角动量不变，动量不变。
（D）角动量改变，动量改变。
（E）角动量不变，动能、动量都改变。
[答案： (E)]
(1) 半径为30cm的飞轮，从静止开始以0.5rad·s-2的匀角加速转动，则飞轮边缘上一点在飞轮转过240?时的切向加速度aτ=　　　　　　　　，法向加速度an=　　　　　　　　。
(2) 如题3.2（2）图所示，一匀质木球固结在一细棒下端，且可绕水平光滑固定轴O转动，今有一子弹沿着与水平面成一角度的方向击中木球而嵌于其中，则在此击中过程中，木球、子弹、细棒系统的　　　　　　　　守恒，原因是　　　　　　　　。木球被击中后棒和球升高的过程中，对木球、子弹、细棒、地球系统的　　　　　　　　守恒。
题3.2（2）图
[答案：对o轴的角动量守恒，因为在子弹击中木球过程中系统所受外力对o轴的合外力矩为零，机械能守恒]
(3) 两个质量分布均匀的圆盘A和B的密度分别为ρA和ρB (ρA&ρB)，且两圆盘的总质量和厚度均相同。设两圆盘对通过盘心且垂直于盘面的轴的转动惯量分别为JA和JB，则有JA　　JB 。（填&、&或=）
[答案： &]
3.3刚体平动的特点是什么？平动时刚体上的质元是否可以作曲线运动？
解：刚体平动的特点是：在运动过程中，内部任意两质元间的连线在各个时刻的位置都和初始时刻的位置保持平行。平动时刚体上的质元可以作曲线运动。
3.4刚体定轴转动的特点是什么？刚体定轴转动时各质元的角速度、线速度、向心加速度、切向加速度是否相同？
解：刚体定轴转动的特点是：轴上所有各点都保持不动，轴外所有各点都在作圆周运动，且在同一时间间隔内转过的角度都一样；刚体上各质元的角量相同，而各质元的线量大小与质元到转轴的距离成正比。因此各质元的角速度相同，而线速度、向心加速度、切向加速度不一定相同。
3.5刚体的转动惯量与哪些因素有关？请举例说明。
解：刚体的转动惯量与刚体的质量、质量的分布、转轴的位置等有关。如对过圆心且与盘面垂直的轴的转动惯量而言，形状大小完全相同的木质圆盘和铁质圆盘中铁质的要大一些，质量相同的木质圆盘和木质圆环则是木质圆环的转动惯量要大。
3.6 刚体所受的合外力为零，其合力矩是否一定为零？相反，刚体受到的合力矩为零，其合外力是否一定为零？
解：刚体所受的合外力为零，其合力矩不一定为零；刚体受到的合力矩为零，其合外力不一定为零。
3.7 一质量为的质点位于()处，速度为, 质点受到一个沿负方向的力的作用，求相对于坐标原点的角动量以及作用于质点上的力的力矩．
解: 由题知，质点的位矢为
作用在质点上的力为
所以，质点对原点的角动量为
作用在质点上的力的力矩为
3.8 哈雷彗星绕太阳运动的轨道是一个椭圆．它离太阳最近距离为＝8.75×1010m 时的速率是＝5.46×104?m·s-1，它离太阳最远时的速率是＝9.08×102m·s-1?这时它离太阳的距离是多少?(太阳位于椭圆的一个焦点。)
解: 哈雷彗星绕太阳运动时受到太阳的引力——即有心力的作用，所以角动量守恒；又由于哈雷彗星在近日点及远日点时的速度都与轨道半径垂直，故有
3.9 物体质量为3kg，=0时位于, ，如一恒力作用在物体上,求3秒后，(1)物体动量的变化；(2)相对轴角动量的变化．
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江苏苏北三市2016届高三物理三模试题（有答案）
作者：佚名 试题来源：网络 点击数：
江苏苏北三市2016届高三物理三模试题（有答案）
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文章来源天添资源网 w ww.tT z Y w.C Om 苏北三市高三年级第三次模拟考试物&&& 理 注意：本满分120分，考试时间100分钟．请将答案填写在答题卡上，直接写在上不得分．一、单项：本题共5小题，每小题3分，共15分．每小题只有一个选项符合题意．1．如图所示，一个质量m=1kg的小环套在倾角为37°的光滑固定直杆上，为使小环能够静止不动，需对它施加一个水平拉力F．已知重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6．则F的大小和方向分别是A．7.5N，水平向左&&&B．7.5N，水平向右&C．13.3N，水平向左&&&D．13.3N，水平向右2．内壁光滑的牛顿管抽成真空，现让牛顿管竖直倒立，同时水平向右匀速移动，则管中羽毛的运动轨迹可能是
3．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1:n2=1:2，副线圈与阻值R=10Ω的电阻相连，原线圈两端所加的电压u= sin100πt（V），下列说法正确的是A．交流电压表的示数为14.1VB．原线圈中的电流为4AC．电阻R消耗的电功率为400WD．副线圈中交流电的频率为100Hz4．一对平行金属板带有等量异种电荷，如果金属板不是足够大，两板之间的电场线就不是相互平行的直线，如图所示，C、D、E、F为金属板表面上的不同位置．关于该电场，下列说法正确的是A．A点的场强小于B点的场强B．A点的电势低于B点的电势C．一带电粒子分别从C移到D和从E移到F，电场力做功相等D．带正电粒子从P点沿平行于极板方向射入，它将做类平抛运动5．光滑水平地面上有一静止的木块，子弹水平射入木块后未穿出，子弹和木块的v-t图象如图所示．已知木块质量大于子弹质量，从子弹射入木块到达到稳定状态，木块动能增加了50J，则此过程产生的内能可能是 A．10J&&&&&&&&&& B．50J&C．70J&&&&&&&&&& D．120J二、多项：本题共4小题，每小题4分，共16分．每题有多个选项符合题意，全&&& 部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分．6．如图所示，A为巨磁电阻，当它周围的磁场增强时，其阻值增大；C为电容器．当有磁铁靠近A时，下列说法正确的有A．电流表的示数减小B．电容器C的电荷量增大C．电压表的示数变小D．电源内部消耗的功率变大7．日，美国天文学家Michael Brown推测：太阳系有第九个大行星，其质量约为地球质量的10倍，直径约为地球直径的4倍，到太阳的平均距离约为地球到太阳平均距离的600倍，万有引力常量G已知．下列说法正确的有A．该行星绕太阳运转的周期在1～2万年之间B．由题中所给的条件可以估算出太阳的密度C．该行星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度D．该行星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度8．如图所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管，则下列说法正确的有A．当S闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮B．当S闭合时，L1一直不亮，L2逐渐变亮C．当S断开时，L2立即熄灭D．当S断开时，L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭9．如图所示，半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内，AB、CD是圆环相互垂直的两条直径，C、D两点与圆心O等高．一个质量为m的光滑小球套在圆环上，一根轻质弹簧一端连在小球上，另一端固定在P点，P点在圆心O的正下方 处．小球从最高点A由静止开始沿逆时针方向下滑，已知弹簧的原长为R，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g．下列说法正确的有A．弹簧长度等于R时，小球的动能最大B．小球运动到B点时的速度大小为& C．小球在A、B两点时对圆环的压力差为4mg D．小球从A到C的过程中，弹簧对小球做的功等于小球机械能的增加量三、：本题共4小题，满分42分．请将解答填在答题卡相应的位置．10．（8分）用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系．⑴下列操作中正确的有& ▲& A．调节滑轮的高度，使拉小车的细线与长木板保持平行B．实验时，先放开小车后再接通打点计时器的电源C．增减小车上的砝码后不需要重新调节长木板的倾角D．小车撞击到滑轮后立即关闭电源
⑵若砂和砂桶的质量为m，小车和砝码的质量为M，此实验&& ▲&& (选填“需要”或“不需要”)满足M≫m的条件．⑶图乙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未标出．量出相邻的计数点之间的距离分别为：xAB=3.20cm、xBC=3.63 cm、xCD=4.06 cm、xDE=4.47 cm，xEF=4.89 cm，xFG=5.33cm．已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加速度a=& ▲& m/s2．(结果保留两位有效数字)⑷某同学利用图示装置，将小车更换为木块，在长木板保持水平的情况下，测定木块与木板间的动摩擦因数μ．某次实验中砂和砂桶的质量为m，木块的质量为M，利用纸带测出的加速度为a，力传感器的读数为F，重力加速度为g．则μ=&& ▲&& ．（试用上述字母表示）&11．（10分）某物理实验小组利用实验室提供的器材测定电压表V1的内阻，可选用的器材如下：A．待测电压表V1：量程3V，内阻约3kΩB．电压表V2：量程15V，内阻约20 kΩ C．电流表A：量程3A，内阻约0.1Ω D．定值电阻R0：9.0kΩE．滑动变阻器R1：0~200ΩF．滑动变阻器R2：0~2kΩG．电源E：电动势约为12V，内阻忽略不计H．开关、导线若干⑴现用多用电表测电压表V1的内阻，选择倍率“×100”挡，其它操作无误，多用电表表盘示数如图所示，则电压表V1的内阻约为&& ▲&& Ω．⑵为了准确测量电压表V1的内阻，两位同学根据上述实验器材分别设计了如图甲和乙两个测量电路，你认为&&&&&& ▲&&&&& （选填“甲”或“乙”）更合理，并在实物图中用笔画线代替导线将电路图补充完整．
⑶该实验中滑动变阻器应该选用 ▲ （选填“R1”或“R2”）．⑷用已知量R0和V1、V2的示数U1、U2来表示电压表V1的内阻RV1=&& ▲&& ．12．【选做题】本题包括A、B、C三小题，请选定其中两题，并在相应答题区域内作答．若三题都做，则按A、B两题评分．A．[选修3-3]（12分）⑴下列说法正确的是& ▲& A．空气中水蒸气的压强越大，空气的相对湿度就越大 B．单晶体具有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点C．水龙头中滴下的水滴在空中呈球状是由表面张力引起的D．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大⑵一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，压强随体积变化的关系如图所示．气体在状态A时的内能& ▲& 状态B时的内能（选填“大于”、“小于”或“等于”）；由A变化到B，气体对外界做功的大小& ▲& （选填“大于”、“小于” 或“等于”）气体从外界吸收的热量．⑶如图所示，用销钉固定的活塞把导热气缸分隔成两部分，A部分气体压强PA=6.0×105 Pa，体积VA=1L；B部分气体压强PB=2.0×105 Pa，体积VB=3L．现拔去销钉，外界温度保持不变，活塞与气缸间摩擦可忽略不计，整个过程无漏气，A、B两部分气体均为理想气体．求活塞稳定后A部分气体的压强．
B．[选修3-4]（12分）⑴下列说法正确的是&& ▲&&& A．机械波能发生多普勒效应，电磁波则不能B．全息照片利用了激光平行度好的特点C．考虑相对论效应，沿杆方向高速运动的杆长度比静止时短D．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变窄 ⑵如图甲所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0.2s时刚好传播到x1=4m处．波源在坐标原点，其振动图象如图乙所示，则这列波的波速为& ▲&& m/s．从甲图所示时刻起，再经& ▲&& s，x2=42m处的质点P第一次处于波峰．
⑶“雪碧”的广告词中“晶晶亮，透心凉”描述了光在水中发生全反射的现象．一个边长为L的正方形玻璃杯中盛有雪碧汽水，假设在玻璃杯正中间处有一个小气泡，一束从杯子左下角入射的光在小气泡处恰好发生全反射并从玻璃杯的右下角射出，如图所示．已知 =45°，光速为c，杯子厚度不计．求：①汽水的折射率n；②该束光在汽水中传播的时间t.C．[选修3-5]（12分）⑴下列说法正确的是& ▲& A．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象B．天然放射性现象说明原子具有复杂的结构C．一个氘核的质量小于一个质子和一个中子的质量和D．已知钴60的半衰期为5.27年，则任一个钴60原子核都将在5.27年内发生衰变⑵如图所示为氢原子的能级图，n为量子数．若氢原子由n=3跃迁到n=2的过程释放出的光子恰好能使某种金属产生光电效应，则一群处于n=4的氢原子在向基态跃迁时，产生的光子中有 ▲ 种频率的光子能使该金属产生光电效应，其中光电子的最大初动能Ekm=& ▲& eV．⑶质量为2kg 的物体B静止在光滑水平面上，一质量为1kg的物体A以2.0m/s的水平速度和B发生正碰，碰撞后A以0.2m/s的速度反弹，求碰撞过程中系统损失的机械能．
四、：本题共3小题，共47分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．13．（15分）如图所示，以MN为下边界的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外， MN上方有一单匝矩形导线框abcd，其质量为m，电阻为R，ab边长为l1，bc边长为l2，cd边离MN的高度为h．现将线框由静止释放，线框下落过程中ab边始终保持水平，且ab边离开磁场前已做匀速直线运动，求线框从静止释放到完全离开磁场的过程中⑴ab边离开磁场时的速度v；⑵通过导线横截面的电荷量q；⑶导线框中产生的热量Q．
14．(16分)光滑管状轨道ABC由直轨道AB和圆弧形轨道BC组成，二者在B处相切并平滑连接，O为圆心，O、A在同一条水平线上，OC竖直．一直径略小于圆管直径的质量为m的小球，用细线穿过管道与质量为M的物块连接，将小球由A点静止释放，当小球运动到B处时细线断裂，小球继续运动．已知弧形轨道的半径为R= m，所对应的圆心角为53°，sin53°=0.8，g=10m/s2．⑴若M=5m，求小球在直轨道部分运动时的加速度大小．⑵若M=5m，求小球从C点抛出后下落高度h= m时到C点的水平位移．⑶M、m满足什么关系时，小球能够运动到C点？
15.（16分）如图a所示，匀强磁场垂直于xOy平面，磁感应强度B1按图b所示规律变化（垂直于纸面向外为正）．t=0时，一比荷为 C/kg的带正电粒子从原点沿y轴正方向射入，速度大小 ，不计粒子重力．⑴求带电粒子在匀强磁场中运动的轨道半径．⑵求 时带电粒子的坐标．⑶保持b中磁场不变，再加一垂直于xOy平面向外的恒定匀强磁场B2，其磁感应强度为0.3T，在t=0时，粒子仍以原来的速度从原点射入，求粒子回到坐标原点的时刻．
物理第三次调研考试参考答案一、二选择题（1-5题每题3分，6-9题每题4分，共31分）1&2&3&4&5&6&7&8&9A&C&B&C&D&AB&ACD&BD&CD三、10．（8分）⑴AC （2分） ⑵不需要（2分）&& ⑶ 0.42 （2分） ⑷& （2分）&& 11．（10分） ⑴3400（2分）& ⑵乙（2分） 连图（2分）&&& ⑶R1（2分）⑷ （2分） 12．【选做题】12A．（12分）⑴CD （4分）&&&& ⑵& 等于（2分）& 等于（2分） ⑶拔去销钉，待活塞稳定后，&&&&&&&&&&&&&&&&&& ①&&&&&& （1分）根据玻意耳定律，对A部分气体，&&&&&&&&& ②&&&&&&&&&&&&&&& （1分）对B部分气体，&&&&&&&&& ③&&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）由①②③联立：&&&&&&& Pa&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）12B．（12分）&& ⑴C（4分）&&&&& ⑵ 20& （2分）& 2（2分）&&& ⑶ ①由全反射条件&& &&&&&&&&&& （1分）得汽水的折射率&& &&&&&& （1分）&&&& ②光在汽水中传播的速度&& &&&&&& （1分）由几何关系知，光在汽水中传播的路程&& 光的传播时间&& &&&&&&& （1分）12C．（12分）&⑴C （4分）&&&& ⑵ 5（2分）& 10.86 （2分）⑶ 利用动量守恒定律，&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）解得： m/s&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）损失的机械能为:&&&&&&& （2分）四、13．（15分）解：（1）线框匀速运动时，& ①&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&& ②&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&& ③&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）& ④& （1分）由①②③④联立：&&&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）（2）导线框穿过磁场的过程中，&&& ⑤&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）&&& ⑥&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）&&&&&& &&& ⑦&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）由⑤⑥⑦联立：&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （2分）（3）导线框穿过磁场的过程中，利用能量守恒定律，&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （3分）&带入（1）中的速度，解得：&&&&&&&&&&&&&&&&& （2分）14．（16分）（1）设细线中张力为F，对小球：F-mgsin53°=ma&&&&&& （1分）&&&&&& 对物块：Mg-F=Ma&&&&&&&&&&&&&& （1分）&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 联立解得 a=7m/s2&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （2分）
(2)在RtΔOAB中，得xAB=R/tan53°&&&&&&&&&&&&&&&&& 由& ，解得v=2 m/s（1分）从B到C，根据机械能守恒，有 （2分）小球离开C后做平抛运动，x=vCt&&&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& h=&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）&&&& 解得 m&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）(3)小球A→B：M、m系统机械能守恒&&& （2分）&线断后，小球B→C， &&&&&&&&&&&& （2分）&&& 联立，解得&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （2分）15．（16分）解：（1）带电粒子在匀强磁场中运动，洛仑兹力提供向心力，&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （2分）代入数据解得：r =1m&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）（2）带电粒子在磁场中运动的周期，&s&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）在0~ s过程中，粒子运动了 ，圆弧对应的圆心角，&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）在 s ~ s过程中，粒子又运动了 ，圆弧对应的圆心角，&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）轨迹如图a所示，根据几何关系可知，横坐标： m&& （2分）纵坐标： m&&&&&&& （2分） 带电粒子的坐标为（3.41m，-1.41m）（3）施加B2=0.3T的匀强磁场与原磁场叠加后，如图b所示，①当 (n=0,1,2,…)时， &s&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）②当 (n=0,1,2,…)时， &&&&&&&&&&&&&&&&& （1分）粒子运动轨迹如图c所示，则粒子回到原点的时刻为，&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （2分）& (n=0,1,2,…)&&&&&&&&&&& （2分）
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（2009上海物理第3题）．两带电量分别为q和－q的点电荷放在x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是图（&&&&&& ）
【点评】两个相距L的等量异种点电荷连线上任一点的电场强度可表示为E=kq/x2+kq/(L-x)2=kq&，在连线中点，即x=L/2，场强最小，其场强最小值为E=8 kq/L2。此题考查两等量异号点电荷的电场强度随x变化的图象。
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