西安交通大学网络学院公共课《普通物理》作业集答案

参考答案

第一章 质点运动学参考答案

一、单项选择题：

1 C 2C 3D；4．C；5.B；6. B,7. D 二、填空题： 1.

R

2

2

； 2.加速； 3.加速；4.2i 2tj,2i 2j；5.y 4 x；

6. 2j 7. v ( 10 60t)i (15 40t)j

三、计算题：

80i 45j

第二章 牛顿定律参考答案

一、单项选择题：

1. B；2.B；3.D；4.B；5B；6. A, 7. C; 二、填空题：

1. 20N；2. 12N, 3. ①v0/4gsin ； 三、计算题：

1. 解：（1）由牛顿第二定律 m

2

dv

cv dtdvc

分离变量 dt

vm

积分可得 v v0e（2）由上式 dx v0e积分可得 x

ct/m

ct/m

dt

m

v0(1 e ct/m) c

dvF

2. 解：由牛顿第二定律 12t 4

dtmdx

积分得 v v0 6t2 4t

dt

再积分得 x x0 v0t 2t 2t

代入v0和x0得 v 6t 4t 6 m/s

x 2t 2t 6t 5 m

第三章 动量守恒定律和能量守恒定律参考答案

一、单项选择题：

1. D；2. A 3. B 4. A; 5. A; 二、填空题： 1

.

3

2

2

32

；2.IP 2mv0sin j；3.ML(M m)， mL(M m)；4. 2mv0j；

三、计算题：

1.（1）由功能原理，摩擦力做功

W Ek Ek0

（2）又由功的定义，摩擦力做功

121232

mv mv0 mv0

228

W

因此可得

f dl 2 r mg

23v0

16 rg

120 mv0

4（3）静止前运行圈数 n 圈

23 mv08v

2. 解：水平方向动量守恒 mv m m v

2

由题意，在最高点 FT 0 则

m vh

m g

l

m g2l 由机械能守恒 mvmvh

解之，得弹丸所需速率的最小值为

2

2

2

v

2m

gl m

3..取球形屋面球心为重力势能零参考点，由机械能守恒，有

mgR mv22 mgRsin

根据牛顿第二定律，有

F mgsinN

冰块离开屋面的条件是

m2 R

FN 0

由以上三式解得

v

arcsin3 k( l)

2

2

2 mg(3r) mvC2 （1）

4．解：取小球开始时在位置A为重力势能的参考点，由系统的机械能守恒定律，有

小球要刚好通过最高点C的条件是

FN 0 （2） 由牛顿第二定律，有

FN mg mvC （3） 由（1），（2），（3）式解得：

k 7mgr( l)

5．由动量守恒定律 m1v10 m2v20 m1v1 m2v2 由机械能守恒定律

22

1111222

m1v10 m2v20 m1v12 m2v2

2222

m1(v10 v1) m2(v2 v20) m1(v10 v1) m2(v2 v20) v10 v1 v2 v20 v10 v20 v2 v1

2

2

2

2

v1

(m1 m2)v10 2m2v20

m1 m2(m2 m1)v20 2m1v10

m1 m2

v2

6．在沿斜面的方向上动量守恒 mV0COS (m m)V1

上滑过程机械能守恒 (m m)V1 (m m)V2 (m m)gh

2

2

解得：V2

2

(V0COS ) 2gh

第四章 刚体的转动参考答案

一、单项选择题： 1. A

二、填空题：

1. ①ml2／3; 2. ①3mR2/2； 三、计算题：

1. 解：设A段绳子中的张力为TA，B段绳子中的张力为TB，物体A的加速度为a.可以分别列出物体A、B和定滑轮的动力学方程

TA mgsin30 mamg TB maTBR TAR J

式中J

1a

2m R2 mR2为滑轮的转动惯量， 为滑轮的角加速度。

R2

a

g

62

解上面的方程组可得 TA mg

35TB mg

6

2.设AC段绳子中的张力为TAC，BC段绳子中的张力为TBC，滑块A的加速度为a，可

TAC ma

以分别列出物体A、B和定滑轮的动力学方程 mg TBC ma

TBCR TACR J

式中J

1a

2m R2 mR2为滑轮的转动惯量， 为滑轮的角加速度。2分

R2

a

g

3

1

mg 32 mg3

解上面的方程组可得 TAC

TBC

3.设子弹射入后棒的角速度为ω，由角动量守恒定律和机械能守恒定律分别可列出下面两式：

1

mva m l2 ma2

3

1 122 2 m l ma mga(1 cos30) m gl(1 cos30)2 3

解上面两式得v

1

mag

(2 3)(m l 2ma)(m l2 3ma2) 6

4．m1g T1 m1a T2 m2g m2a T1R T2R J 则. a

1

(2m)Ra 2

m1 m2

g

m1 m2 m

2m2 m2m1 m

m1g T2 m2g

m1 m2 mm1 m2 m

T1

5 解：J1 1 (J1 J2) J2 E

1

J1 J1 20.0kg m2 2

112

(J1 J2) 2 J1 1 1.32 104J 22

/2

6. 解： 转动动能定理求解

W Md mg

2cos d mg2

由 mg

L

2

1Jw 0得w 3g

L

第六章 热力学基础参考答案

一、单项选择题：

1．C 2．B

二、填空题：

1．15%

三、计算题：

1.解：由题意 n

M

p1V1

4.41 10 2mol RT1

Cp 29.44J mol 1 K 1 CV 21.12J mol 1 K 1

（1）等压过程系统吸热 Qp

pdV E nC

P

(T2 T1) 129.8J

等体过程系统吸热 QV E nCV(T2 T1) 93.1J （2）等压过程作功 Ap

pdV

T2

M

T1

RdT 36.6J

等体过程作功 AV 0

2.解：等温过程气体作功 A nRTln

V2

6.91 103J V1

3

等温过程系统吸热 Q A 6.91 10J

3.解：等温膨胀作功 AT

M

RTln

V2p p1V1ln1 V1p2

等温过程 p1V1 p2V2 等压压缩作功 Ap

pdV p

2

(V1 V2)

总功 A AT Ap p1V1ln

p1

p2V1 p1V1 55.7J p2

4.解：绝热压缩 p2 (

V1

)p1 9.61 105Pa V2

T2 (

5.解：由p ( A

V1 1

)T1 5.71 102K V2

V1

)p1 氢气绝热压缩作功 V

V2V1

pdV p1(

V1 pV

)dV 1[V2(1) V1] 23.0J V1 V2

6.解：由 1

T2T

1 2 T1 T1

则 T T T (

11

)T2 93.3K 1 1

T2Q2

60% 8.7 而e

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