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大学物理课后答案4-8_免费下载
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4第四章_刚体转动
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&&大学物理第四章刚体的转动课件
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物理学简明教马程文蔚第1至8章课后习题答案详解.doc 117页
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物理学简明教马程文蔚第1至8章课后习题答案详解
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1-1　质点作曲线运动,在时刻t质点的位矢为r,速度为v,速率为v,t至(t＋Δt)时间内的位移为Δr,路程为Δs,位矢大小的变化量为Δr(或称Δ｜r｜),平均速度为,平均速率为．(1)根据上述情况,则必有(　　)(A)｜Δr｜=Δs=Δr(B)｜Δr｜≠Δs≠Δr,当Δt→0时有｜dr｜=ds≠dr(C)｜Δr｜≠Δr≠Δs,当Δt→0时有｜dr｜=dr≠ds(D)｜Δr｜≠Δs≠Δr,当Δt→0时有｜dr｜=dr=ds(2)根据上述情况,则必有(　　)(A)｜｜=,｜｜=　　　(B)｜｜≠,｜｜≠(C)｜｜=,｜｜≠(D)｜｜≠,｜｜=分析与解　(1)质点在t至(t＋Δt)时间内沿曲线从P点运动到P′点,各量关系如图所示,其中路程Δs＝PP′,位移大小｜Δr｜＝PP′,而Δr＝｜r｜-｜r｜表示质点位矢大小的变化量,三个量的物理含义不同,在曲线运动中大小也不相等(注：在直线运动中有相等的可能)．但当Δt→0时,点P′无限趋近P点,则有｜dr｜＝ds,但却不等于dr．故选(B)．(2)由于｜Δr｜≠Δs,故,即｜｜≠．但由于｜dr｜＝ds,故,即｜｜＝．由此可见,应选(C)．1-2　一运动质点在某瞬时位于位矢r(x,y)的端点处,对其速度的大小有四种意见,即(1)；　(2)；　(3)；　(4)．下述判断正确的是(　　)(A)只有(1)(2)正确　　　　(B)只有(2)正确(C)只有(2)(3)正确(D)只有(3)(4)正确分析与解　表示质点到坐标原点的距离随时间的变化率,在极坐标系中叫径向速率．通常用符号vr表示,这是速度矢量在位矢方向上的一个分量；表示速度矢量；在自然坐标系中速度大小可用公式计算,在直角坐标系中则可由公式求解．故选(D)．1-3　一个质点在做圆周运动时,则有(　　)(A)切向加速度一定改变,法向加速度也改变(B)切向加速度可能不变,法向加速度一定改变(C)切向加速度可能不变,法向加速度不变(D)切向加速度一定改变,法向加速度不变分析与解　加速度的切向分量aｔ起改变速度大小的作用,而法向分量an起改变速度方向的作用．质点作圆周运动时,由于速度方向不断改变,相应法向加速度的方向也在不断改变,因而法向加速度是一定改变的．至于aｔ是否改变,则要视质点的速率情况而定．质点作匀速率圆周运动时,aｔ恒为零；质点作匀变速率圆周运动时,aｔ为一不为零的恒量,当aｔ改变时,质点则作一般的变速率圆周运动．由此可见,应选(B)．1-4　质点的运动方程为和，式中x,y的单位为m,t的单位为ｓ。试求：(1)初速度的大小和方向；(2)加速度的大小和方向．分析　由运动方程的分量式可分别求出速度、加速度的分量,再由运动合成算出速度和加速度的大小和方向．解　(1)速度的分量式为当t＝0时,vox＝-10m·ｓ-1,voy＝15m·ｓ-1,则初速度大小为设vo与x轴的夹角为α,则α＝123°41′(2)加速度的分量式为,则加速度的大小为设a与x轴的夹角为β,则β＝-33°41′(或326°19′)1-5　质点沿直线运动,加速度a＝4-t2,式中a的单位为m·ｓ-2,t的单位为ｓ．如果当t＝3ｓ时,x＝9m,v＝2m·ｓ-1,求质点的运动方程．分析　本题属于运动学第二类问题,即已知加速度求速度和运动方程,必须在给定条件下用积分方法解决．由和可得和．如a＝a(t)或v＝v(t),则可两边直接积分．如果a或v不是时间t的显函数,则应经过诸如分离变量或变量代换等数学操作后再做积分．解　由分析知,应有得(1)由得(2)将t＝3ｓ时,x＝9m,v＝2m·ｓ-1代入(1)(2)得v0＝-1m·ｓ-1,x0＝0.75m．于是可得质点运动方程为1-6　飞机以100m·ｓ-1的速度沿水平直线飞行,在离地面高为100m时,驾驶员要把物品空投到前方某一地面目标处,问：(1)此时目标在飞机正下方位置的前面多远？分析　物品空投后作平抛运动．忽略空气阻力的条件下,由运动独立性原理知,物品在空中沿水平方向作匀速直线运动,在竖直方向作自由落体运动．到达地面目标时,两方向上运动时间是相同的．因此,分别列出其运动方程,运用时间相等的条件,即可求解．此外,平抛物体在运动过程中只存在竖直向下的重力加速度．为求特定时刻t时物体的切向加速度和法向加速度,只需求出该时刻它们与重力加速度之间的夹角α或β．由图可知,在特定时刻t,物体的切向加速度和水平线之间的夹角α,可由此时刻的两速度分量vx、vy求出,这样,也就可将重力加速度g的切向和法向分量求得．解　(1)取如图所示的坐标,物品下落时在水平和竖直方向的运动方程分别为x＝vt,　y＝1/2gt2飞机水平飞行速度v＝100m·s-1,飞机离地面的高度y＝100m,由上述两式可得目标在飞机正下方前的距离1-7　一质点沿半径为R的圆周按规律运动,v
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物理学简明教程马文蔚第1至8章课后习题答案详解讲解.doc119页
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1 -1　质点作曲线运动,在时刻t 质点的位矢为r,速度为v ,速率为v,t 至 t ＋Δt 时间内的位移为Δr, 路程为Δs, 位矢大小的变化量为Δr
或称Δ｜r｜ ,平均速度为,平均速率为．
根据上述情况,则必有 A
｜Δr｜≠ Δs ≠ Δr,当Δt→0 时有｜dr｜
｜Δr｜≠ Δr ≠ Δs,当Δt→0 时有｜dr｜
｜Δr｜≠ Δs ≠ Δr,当Δt→0 时有｜dr｜
根据上述情况,则必有 A
｜｜≠,｜｜≠
｜｜≠,｜｜
分析与解　 1
质点在t 至 t ＋Δt 时间内沿曲线从P 点运动到P′点,各量关系如图所示, 其中路程Δs ＝PP′, 位移大小｜Δr｜＝PP′,而Δr ＝｜r｜-｜r｜表示质点位矢大小的变化量,三个量的物理含义不同,在曲线运动中大小也不相等 注：在直线运动中有相等的可能 ．但当Δt→0 时,点P′无限趋近P点,则有｜dr｜＝ds,但却不等于dr．故选 B ．
由于｜Δr ｜≠Δs,故,即｜｜≠．
但由于｜dr｜＝ds,故,即｜｜＝．由此可见,应选 C ．
1 -2　一运动质点在某瞬时位于位矢r x,y 的端点处,对其速度的大小有四种意见,即
1 ；　 2 ；　 3 ；　 4 ．
下述判断正确的是 A
只有 2 正确
分析与解　表示质点到坐标原点的距离随时间的变化率,在极坐标系中叫径向速率．通常用符号vr表示,这是速度矢量在位矢方向上的一个分量；表示速度矢量；在自然坐标系中速度大小可用公式计算,在直角坐标系中则可由公式求解．故选 D ．
1 -　一个质点在做圆周运动时,则有 A
切向加速度一定改变,法向加速度也改变
切向加速度可能不变,法向加速度一定改变
切向加速度可能不变,法向加速度不变
切向加速度一定改变,法向加速度不
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1.75亿学生的选择
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1.75亿学生的选择
一滑冰者绕自身竖直轴旋转,其动能为Eo,转动惯量为Jo,若他将手臂收拢,转动惯量变为2/3Jo,求动能答案3/2Eo ,根据角动量守恒,但多出的动能从哪里获得的?
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设：开始角速度为：ω1,收拢后的角速度为：ω2则有：Eo=Joω1^2/2由角动量守恒：Joω1=2Joω2/3,则有：ω2=3ω1/2则有：E=Joω2^2/2=（9/4）Joω1^2/2=9Eo/4故：答案并不是3/2Eo ,而是9Eo/4.多出了的动能来自人收拢手臂所做的功.
不对吧，第二个状态转动惯量也变小了啊，变为原来的2/3了
还有人收手臂做功的？
由角动量守恒：转动惯量变小，则角速度增大，但是角动能与转动惯量成正比，而与角速度的平方成正比，故当角速度同比增大，而转动惯量同比减小时，动能是增大的。
手臂收拢人当然要做功。
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