西南交大 大学物理 英文 试题 答案No.A1-4
西南交大大物试卷答案04A
《大学物理》作业 No 4 能量、能量守恒定律
一、选择题
1. 一个质点同时在几个力作用下的位移为)S I (654k
j i r
+-=∆, 其中一个力为恒
力)S I (953k
j i F
+--=,则此力在该位移过程中所作的功为
[ A ] J 76)A (
J 19)B ( J 71)C (
J 76)D (-
解:由功的定义,F
力的功为
(J)67542512)654()953(=++-=+-⋅+--=∆⋅=k j i k j i r F A
2. 一质点在如图所示的坐标平面内作圆周运动,有一力
)(0j y i x F F
+=作用在质点上。在该质点从坐标原点运动
到)2,0(R 位置过程中,力F
对它所作的功为
[ B ] 20)A (R F 202)B (R F 2
03)C (R F
2
04)D (R F
解:由功的定义,F
力的功为
⎰⎰⎰+=⋅=y F x F r F A y x d d d
2020
000
02d d R F y y F x x F R
=+=⎰
⎰
3. 对功的概念有以下几种说法:
(1) 保守力作正功时,系统内相应的势能增加。
(2) 质点运动经一闭合路径,保守力对质点作的功为零。
(3) 作用力和反作用力大小相等、方向相反,所以两者所作的功的代数和必然为零。 在上述说法中:
[ C ] (A) (1)、(2)是正确的; (B) (2)、(3)是正确的;
(C) 只有(2)是正确的; (D) 只有(3)是正确的。 解: (1) 不对。0,时0,<∆>∆-=p p E A E A 保保,势能减小。
大学物理(西南交大)作业参考答案1
NO.1 质点运动学和牛顿定律
班级 姓名 学号 成绩
一、选择
1. 对于沿曲线运动的物体,以下几种说法中哪种是正确的: [ B ] (A) 切向加速度必不为零. (B) 法向加速度必不为零(拐点处除外). (C) 由于速度沿切线方向,法向分速度必为零,因此法向加速度必为零. (D) 若物体作匀速率运动,其总加速度必为零.
(E) 若物体的加速度a
为恒矢量,它一定作匀变速率运动.
2.一质点作一般曲线运动,其瞬时速度为V ,瞬时速率为V ,某一段时间内的平均速度为V
,平均速率为V ,
它门之间的关系为:[ D ]
(A )∣V ∣=V ,∣V ∣=V ; (B )∣V ∣≠V ,∣V
∣=V ; (C )∣V ∣≠V ,∣V ∣≠V ; (D )∣V ∣=V ,∣V
∣≠V .
3.质点作曲线运动,r 表示位置矢量,v 表示速度,a
表示加速度,S 表示路程,a τ表示切向加速度,下列表达式中, [ D ]
(1) d /d t a τ=v , (2) v =t r d /d , (3) v =t S d /d , (4) d /d t a τ=
v .
(A) 只有(1)、(4)是对的. (B) 只有(2)、(4)是对的.
(C) 只有(2)是对的. (D) 只有(1)、(3)是对的.(备注:经过讨论认为(1)是对的)
4.某物体的运动规律为t k t 2
d /d v v -=,式中的k 为大于零的常量.当0=t 时,初速为0v ,则速度v 与时
间t 的函数关系是 [ C ]
(A) 0221v v +=
kt , (B) 0221
西南交通大学大物A1-05作业解析
©西南交大物理系_2013_02
《大学物理AI》作业No.05 狭义相对论
班级________ 学号________ 姓名_________ 成绩_______ 一、判断题:(用“T”和“F”表示)
狭义相对论时空观认为:
[ T ] 1.对质量、长度、时间的测量,其结果都会随物体与观察者的相对运动状态不同而不同。
解:正确,质量,长度,时间的测量,都与惯性系的选择有关。
[ T ] 2.在一惯性系中发生于同一时刻的两个事件,在其他惯性系中可能是不同时刻发生的。
解:“同时性”具有相对性。直接由洛伦兹变换得到。
[ T ] 3.惯性系中的观察者观测一个相对他作匀速运动的时钟时,会观测到这时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些。
解:动钟变慢。
[ F ] 4.Sam驾飞船从金星飞向火星,接近光速匀速经过地球上的Sally。两人对飞船从金星到火星的旅行时间进行测量,Sally所测时间较短。
解:Sally所测时间是非原时,Sam所测的时间是原时,一切的时间测量中,原时最短。所以应该是Sam所测的时间短。
[ F ] 5.图中,飞船A向飞船B发射一个激光脉冲,此时一艘侦查飞船C正向远处飞去,各飞船的飞行速率如图所示,都是从同一参照系测量所得。由此可知,
各飞船测量激光脉冲的速率值不相等。
解:光速不变原理。
二、选择题:
1.两个惯性系S和S′,沿x (x′)轴方向作匀速相对运动. 设在S′系中某点先后发生两个事件,用静止于该系的钟测出两事件的时间间隔为τ0,而用固定在S系的钟测出这两个事件的时间间隔为τ .又在S′系x′轴上放置一静止于该系,长度为l0的细杆,从S系测得此杆的长度为l , 则
西南交通大学大学物理下作业答案
No.1机械振动
一、判断题
[T ]1.解:根据简谐振动的判据3。[F ]2.
解:根据振子的角频率m
k
=ω,可知角频率由系统决定的。
[T ]3.解:由简谐振动判据2:0d d 2
2
2=+x t
x ω可知叙述正确。[T]4.解:孤立的谐振系统机械能守恒,动能势能反相变化。
[T ]5.解:同向不同频率的简谐振动的合成结果就不一定是简谐振动。二、选择题
1.一劲度系数为k 的轻弹簧,下端挂一质量为m 的物体,系统的振动周期为1T 。若将此弹簧截去一半
的长度,下端挂一质量为m 2
1
的物体,则系统振动周期2T 等于
[D ]
(A )1
2T (B )1
T (C)
2
1
T (D)
2
1
T (E)
4
1
T 解:根据k
m
T π2=,因为弹簧截去一半的长度后,k k 22=,m m 212=,代入周期公式后可
知:12222
1
2T k m T ==π
,所以选
D 解:如图画出已知所对应矢量A,可知A 与x 轴正向的夹角为
60=θ,则根据简谐运动与旋转矢量的对应关系可得
2
/3sin max v A v ==θ
ω解:
m T k m T m k T ∝⇒=⇒⎭⎪⎬⎫==
/2/2πωω
π
解:对于孤立的谐振系统,机械能守恒,动能势能反相变化。那么动能势能相等时,有:
2
21412122A
x kx kA E E E p k =⇒===
=,所以选C
。π
2
1(A)π2
3)(B π
)(C 0
(D)解:两个谐振动x 1和x 2反相,且212A A =,
由矢量图可知合振动初相与x 1初相一致,即πϕ=。三、填空题
1.描述简谐振动的运动方程是)cos(ϕω+=t A x ,其中,振幅A 由初始条件决定;角频率ω由振
西南交大大学物理练习题(附参考解答)
NO.1 质点运动学
班级 姓名 学号 成绩
一、选择
1. 对于沿曲线运动的物体,以下几种说法中哪种是正确的: [ B ]
(A) 切向加速度必不为零.(反例:匀速圆周运动) (B) 法向加速度必不为零(拐点处除外).
(C) 由于速度沿切线方向,法向分速度必为零,因此法向加速度必为零.(反例:匀速圆周运动)
(D) 若物体作匀速率运动,其总加速度必为零.(反例:匀速圆周运动) (E) 若物体的加速度a
为恒矢量,它一定作匀变速率运动.
2.一质点作一般曲线运动,其瞬时速度为V
,瞬时速率为V ,某一段时间内的平
均速度为V
,平均速率为,它们之间的关系为:[ D ]
(A )∣V
∣=V ,∣V
∣=V
;
(B )∣V
∣≠V ,∣V
∣=V ;
(C )∣V
∣≠V ,∣V
∣≠V ; (D )∣V
∣=V ,∣V
∣≠V .
解:dr ds
V V dt dt
=⇒=,
r s
V V t t
∆∆≠⇒≠∆∆.
3.质点作曲线运动,r
表示位置矢量,v
表示速度,a
表示加速度,S 表示路程,a τ表示切向加速度,下列表达式中, [ D ]
(1) d /d t a τ=v , (2) v =t r d /d , (3) v =t S d /d , (4) d /d t a τ=v . (A) 只有(1)、(4)是对的. (B) 只有(2)、(4)是对的.
(C) 只有(2)是对的. (D) 只有(1)、(3)是对的.
解:d /d t a τ=v ,v
=t S d /d , a
t v
=d /d
4.质点作半径为R 的变速圆周运动时的加速度大小为 (v 表示任一时刻质点的速率) [ D ]
西南交通大学物理作业题答案
No.3 角动量、角动量守恒定律
一、选择题: 1.D
解:设地球绕太阳做圆周运动的速率为v ,轨道角动量为L ,由万有引力定律和牛顿运动定
律 R v m R m M G 2
2=
可得 GMR m mvR L R
GM
v ===
,
2.B
解:设棒长为l ,质量为m ,在向下摆到角θ时,由转动定律
βθJ l
mg =⋅
cos 2
(J 为转动惯量) 在棒下摆过程中,θ增大,β减小。棒由静止开始下摆,ω与β转
向一致,所以由小变大。
3.C
解:设A 、B 连盘厚度为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22
1
mR J =
,则B A J J <。
4.B
解: (1)对转轴上任一点,力矩为F r M ⨯=。若F 与轴平行,则M
一定与轴垂直,即对轴的力矩0=z M ,两个力的合力矩一定为零。正确。
(2)两个力都垂直于轴时,对轴上任一点的力矩都平行于轴,若二力矩大小相等,方向相反,则合力矩为零。正确。
(3)两个力的合力为零,如果是一对力偶,则对轴的合力矩不一定为零。
(4)两个力对轴的力矩只要大小相等,符号相反,合力矩就为零,但两个力不一定大小相等,方向相反,即合力不一定为零。
5.C
解:以两个子弹和圆盘为研究对象,外力矩为零,系统角动量守恒。
设圆盘转动惯量为J ,则有 ()ωω2
02mr J J mvr mvr +=+-
02
2ωωmr J J
+=
可见圆盘的角速度减小了。
m
二、填空题:
1. M = 0 ; L
《大学物理AII》作业 No.04 光的偏振(参考答案)
要使出射光光强变为 0,则 2 2 n2 , n2 0,1,2... 以上两式中,n 值都取相同时,1 2 最小, 转过的角度也最小。 所以 P2 至少转动
1
,
,即 45o
14、自然光以 60的入射角照射到某介质交界面时,反射光为完全偏振光,则知 折射光的偏振态为_部分偏振光_;折射角为_30_。
i n1 n2 i n1 n2 i0 n1 n2 i0 n1 n2 i0 n1 n2
12、用方解石晶体(负晶体)切成一个截面为正三角形的棱形,光轴方向如图所 示,若自然光以入射角 i 入射并产生双折射,试定性地分别画出 o 光和 e 光的光 路及振动方向。
解:因入射线在晶体的主截面(光轴和晶体表面法线组成的平面,此题是平行于 纸面)内,由双折射规律知:此时晶体内 o 光、e 光的主平面(折射光线和光轴 组成的平面)与主截面重合,o 光的振动方向垂直于 o 光的主平面(垂直于纸面 内)、e 光的振动方向在 e 光的主平面内(平行于纸面),即 o 光和 e 光振动方 向互相垂直如图所示。 又因方解石晶体 o 光折射率比 e 光折射率大, 故入射角 i 相 同时, 由折射定律 sin i n o sin o ,sin i n e sin e 知 o 光折射角比 e 光折射角小 (因 n o ne ),晶体内 o 光、e 光折射光线的方向如图所示。当 o 光、e 光从晶 体内出射到晶体外时,由图和折射定律 n o sin i o sin o , n e sin i e sin e 知 o 光 折射角 o 比其入射角 i o 大, e 光折射角 e 比其入射角 i e 大, 且 o e(因 n o ne ,
西南交大大学物理版NO参考答案
1π 2
−0−
2π λ
( 21 λ 4
− 3λ ) =
−4π
Δϕ = 4π
5.一简谐波沿 Ox 轴负方向传播,图中所示为该波 t 时刻的波形图,欲沿 Ox 轴形成驻波, 且使坐标原点 O 处出现波节,在另一图上画出另一简谐波 t 时刻的波形图。
y
u
A
O
x
四、计算题:
1. 一列横波在绳索上传播,其表达式为
解:(1) 设 O 点的振动方程为 y0 = A cos(ω t + ϕ0 ),
ϕ 有两种方法可以求 O 点的初相 0
方法一 :由初始条件来确定
由题意知
y0
=
A cosϕ0
=
0
⇒
cos ϕ 0
=
0
⇒ ϕ0
=
±π 2
,而
υ0
=
− Aω sin ϕ0
<
0
⇒
sin ϕ0
>
0
⇒ ϕ0
=
+
π 2(求出
O
点的
初相)
S2
的振动方程为
S2
(A)
y2 = Acos ( 2 π t
−
1π) 2
(B) y2 = A cos ( 2 π t − π )
(C)
y2
= Acos ( 2 π t
西南交大远程教育试卷 大专 电工技术基础A 1-4
本次作业是本门课程本学期的第1次作业,注释如下:
一、单项选择题(只有一个选项正确,共10道小题)
1. 电路如图1-67所示,流过电阻的电流I为( ).
(A) 2A
(B) -2A
你选择的答案:未选择 [错误]
正确答案:B
解答参考:分析:电阻电压、电流参考方向为非关联参考方向,非关联时的欧姆定律为
2. 在图示1-71电感电路中,电压与电流的正确关系式应是( )。
(A)
(B)
正确答案:B
解答参考:分析:电感元件特性,电感电压、电流参考方向为关联时,非关联时。
3. 电路如图1-75所示,已知电源电压U = 9 V,电阻R = 3 Ω,R1= 6 Ω,R2 = 3 Ω,则电流I值为( )。 (D) -3 A
4. 电路如图1-81所示,试计算电流源I S提供的功率为( )。
(A) -20W
(B) 20W
(C) -12W
(D) 12W
你选择的答案:未选择 [错误]
正确答案:D
解答参考:分析:计算电流源I S的功率,必须先计算出电流源两端的电压,根据左边网孔回路电压方程,计算出电
流源两端的电压,方向与电流I S
为非关联,故电流源的功率,其中,‘-’表示提供功率。
5. 已知某电路的正弦电压与正弦电流的相位差为,电路呈容性,则电压与电流的相位关系为()。
(A) 滞后相位
6. 图3-63所示正弦交流电路中,已知,
,V,则电压源有效值约为( )。
(A) 283 V
(B) 200 V
(C) 400 V
(D) 600V
你选择的答案:未选择 [错误]
正确答案:A
解答参考:分析:复数阻抗Z与容抗X C串联后的等效复数阻抗,所以
西南交大 大学物理 英文 试题 答案No.A1-1.11348894
dv x (t ) . dt
ax(m/s2) 2 1 0 -1 -2
1 2 3 4
t(s)
1 2 3 4
t(s)
1 2 3 4
t(s)
(a)
(b)
(c)
ax(m/s2) 2 1 0 -1 -2
ax(m/s) 2 1 0 -1 -2
1 2 3 4
t(s)
1 2 3 4
t(s)
(d)
(e)
(ii) The x-component of the position vector versus time. In all cases assume x=0m when t=0s.
oscillation and will be investigated in some detail in Chapter 7. We shall see that the position vector of a particle executing such one-dimensional oscillatory motion is given by the expression
x m 1
⎧ 2t (0s < t < 2s) ⎪ (a) x(t ) = ⎨ 4 ( 2s ≤ t ≤ 3s) ⎪10 − 2t (3s < t < 4s) ⎩
x m 4
西南交大大学英语作业4
西南交大大学英语作业4
一、单项选择题(只有一个选项正确,共40道小题)
1. - How about going roller-skating together?
-_______________
[本题2分]
(A) Oh, no.
(B) Sorry, I can't.
(C) Sorry, but I don't feel like doing it.
(D) I hate it.
你选择的答案:[前面作业中已经做正确] [正确]
正确答案:C
解答参考:[第四单元]C问句"我们一起溜旱冰,怎样?"回答"抱歉,我不喜欢溜旱冰。"更符合语境,也显得更礼貌。
2. - Do you want to watch a football match between China and Japan on CCTV-5 this afternoon? - _______________. I'd rather play basketball.
[本题2分]
(A) No, I don't.
(B) Sorry, I'm not a football fan.
(C) It is my hobby.
(D) That's my favorite.
你选择的答案:[前面作业中已经做正确] [正确]
正确答案:B
解答参考:[第四单元] B 问句是"今天下午你愿意观看中央5台,中国队对日本队的足球比赛吗?"答案 A 从意思上来说,虽然可以完成对话,但No 显得太生硬,不如 B 项里的Sorry 来得婉转、礼貌,"对不起,我不是足球迷。我更愿意打篮球。"
西南交大大物II-1
0.45m
小钉
l l1
本答案版权归西南交大理学院物理系所有,未经授权,不得用于商业目的
10/31/2006
解:以单摆与地球为研究对象,摆动过程中机械能守恒。 设左右两方最大角位移(角振幅)分别为 θ1 和 θ 2 ,以物体在最低点处为势能零点,则有
mgl1 (1 − cos θ1 ) = mgl (1 − cos θ 2 ), 1 − cos θ = 2 sin 2 (θ / 2) ≈ 2 × (θ 2) 2 , l1 sin 2 (θ1 2 ) = l sin 2 (θ 2 2 ), l1θ1 = lθ 2
π π ,第二个质点的相位为 ωt + α 1 = 0 ,因此 α 1 = α − ,代入振 2 2 π 动方程,得: x 2 = A cos(ωt + α − ) ,故选 B 2
5.如图所示,一质量为 m 的滑块,两边分别与劲度系数为 k 和 3 k 的轻弹簧联接,两弹簧的另外两端分别固定在墙上。滑块 m 可在光滑的水平面上滑动,O 点为系统平衡位置。现将滑块 m 向 右移动 A,自静止释放,并从释放时开始计时。取坐标如图所示, 则其振动方程正确的有:
3 2
1 2ห้องสมุดไป่ตู้
(B) x2 = A cos(ωt + α − π ) (D) x2 = A cos(ωt + α + π ) [ B ]
西南交大大学英语I第1次作业题答案
本次作业是本门课程本学期的第1次作业,注释如下:大学英语I 第1单元作业题
一、单项选择题(只有一个选项正确,共40道小题)
1. – Hi, Tom. How is everything going?
–
(A) No, I don’t.
(B) Yes, please.
(C) Thank you a lot.
(D) Not bad.
正确答案:D
解答参考:[第一单元]D 当对方问“你最近怎么样”的时候,你应该直接回答,不能用 yes 或 no 来回答,一般也不直接道谢。
2. – Long time no see. How are you?
–
(A) Yes, how are you?
(B) Thank you.
(C) Fine, thank you.
(D) I’m glad to see you.
正确答案:C
解答参考:[第一单元]C 当对方说:“好久不见,你好吗?”的时候,你应该回答自己的状况。
3. – Nice to meet you.
–
(A) I’m ok.
(B) Nice to meet you, too.
(C) Thank you.
(D) Not too bad.
正确答案:B
解答参考:[第一单元]B 当对方说:“很高兴认识你”的时候,一般用同样的句子回答:“我也很高兴认识你”。
4. – How is life?
–
(A) Same as ever.
(B) Thanks. And you?
(C) I hope all goes well with you.
(D) It is nice meeting you!
西南交大大学英语I-第4次作业题答案
本次作业是本门课程本学期的第4次作业,注释如下:大学英语I 第5单元作业题
一、单项选择题(只有一个选项正确,共40道小题)
1. –What do you think I should do?
– _________________
(A) I don’t know.
(B) That’s not my business.
(C) You must talk with him.
(D) You’d better talk with him.
正确答案:D
解答参考:[第五单元]D 当对方问你建议时,你应该委婉地提出自己的看法。你可以表示You’d better … 而不是粗暴地拒绝或是说你“必须”如何
2. –What about going shopping together?
– _________________
(A) It sounds good.
(B) I prefer go alone.
(C) I am occupied.
(D) I have no time.
正确答案:A
解答参考:[第五单元] A 当对方建议一起做某事,你不能参与,可以先表示歉意。你能够参与,可以说 It sounds good 说明你很感兴趣
3. –If you were in my position, what would you do?
– _________________
(A) Hi! It’s you problem.
(B) I weren’t you.
(C) If I were you, I would give up.
西南交通大学大物参考答案NO导体介质中的静电场
选B
4.三个电容器连接如图,已知电容 C1 = C2 = C3 ,而 C1 , C2 , C3 的耐
C1
C3
压值分别为100 V, 200 V,300 V。则此电容器组的耐压值为:
[ C ] (A) 500 V (C) 300 V
(B) 400 V
C2
(D) 150 V
(E) 600 V
解: C1 , C2 并联,等效电容为 C12 = C1 + C2 ,最高耐压值为 C1 的耐压值 100 V,即
[ F ] 2.正电荷沿导体表面运动时,电场力做正功。 解:达到静电平衡的导体,表面场强与表面处处垂直,所以电场力做功为 0。 也可以这样理解:达到静电平衡的导体是个等势体,导体表面是个等势面,那么当电荷 在导体表面运动时,电场力不做功(因为电场力做功数值上等于电势能增量的负值)。
[ T ] 3.各向同性电介质在电场中的取向极化和位移极化产生相似的结果。 解:书上238页。
分布为
E = λ /(2πε r)
设电容器内外两极板半径分别为 r0,R,则极板间电压为
∫ ⋅ ∫ R � � R
U = E dr =
λ
λR d r = ln
r
r 2πε r
2πε r0
电介质中场强最大处在内柱面上,当这里场强达到 E0 时电容器击穿,这时应有
λ = 2πε r0 E0
西南交大大学物理版NO详细解答
O
A
解:(1)明环半径为 r =
2k −1 Rλ , 2
k = 1, 2, 3L
( ) 所以入射光波长
λ
=
2r 2
(2k −1)R
=
2 × 0.30 ×10−2
(2 ×5 −1)× 4
2
= 5×10−7 (m)
(2)由明环半径公式, 2r 2 = (2k −1)Rλ
k
=
r2 Rλ
+
1 2
=
(10−2 )2 4 × 5 ×10−7
屏幕距双缝的距离为 D = 2.00m,测得中央明条纹两侧的第五级明条纹间的距离为
Δx = 12.0mm 。
(1) 求两缝间的距离。
(2) 从任一明条纹(计作 0 )向一边数到第 20 条明条纹,共经过多少距离?
(3) 如果使光波斜入射到钢片上,条纹间距将如何改变?
解:(1)
设两缝间距离为 d,明纹坐标 xk
失,所以,两反射光在相遇点为明条纹条件为 Δ = 2ne + λ = 2k λ
2
2
l 暗
θ ek ek+5
则第
k
级明条纹与第
k+5
级明条纹对应的膜厚差为 ek +5
−
ek
=
5λ 2n
由图可知相应间距为 5λ 2nθ
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Solution:
1.60×108m
P
Moon 90° 7.36×1022kg
4.16×108m
ˆj iˆ
(a) The total gravitational field at the point P is
grtotal
=
grM
+
grE
=
GM M r 2PM
iˆ +
GM E r 2PE
(cosθ iˆ + sinθ
ˆj)
Earth 5.98×1024kg Fig.2
=
6.67 ×10−11 × 7.36 ×1022 (1.6 ×108 )2
iˆ +
6.67 ×10−11 × 5.98 ×1024 (4.16 ×108 )2
University Physics AI
No. 4 The Gravitational Force and the Gravitational Field
Class
Number
Name
I.Choose the Correct Answer
1. The magnitude of the force of gravity between two identical objects is given by F0. If the mass of
II. Filling the Blanks
1. Two masses m1 and m2 exert gravitational forces of equal magnitude on each other. Show that if the total mass M = m1+m2 is fixed, the magnitude of the mutual gravitational force on each of the two masses is a maximum when m1 = m2 ( Fill < or = or > ). Solution:
a = gtotal = 2.37 ×10−3 m/s2
(c)The magnitude of the total gravitational force on the salt lick if it is placed at P is
F = ma = 4 × 2.37 = 9.48 N
III. Give the Solutions of the Following Problems
from the center, which is related to how the density of the body changed with respect to the distance
from the center, for instance: according to the Gauss’s law of gravity
each object is doubled but the distance between them is halved, then the new force of gravity
between the objects will be
(A)
(A) 16 F0 Solution:
(B) 4 F0
(a) The magnitude of the force is
F
=
GMm r2
=
ma
So
a
=
GM r2
= 6.67 ×10−11 × 4 ×1030 (1×105 )2
= 2.67 ×1010 m/s2
(b) The ratio of the magnitude of this acceleration and g is a = 2.67 ×1010 = 2.72 ×109 g 9.81
of the Sun. The magnitude of the acceleration of an 80.0 kg student foolish enough to be 100 km
from the center of the neutron star is 2.67×1010 m/s2 . The ratio of the magnitude of this
Solution:
According to the shell theorem 1, at the center of the body, the force acted on the body is zero,
so the acceleration of the body is zero.
3. The acceleration due to gravity in a hole dug into a nonuniform spherically symmetric body
distance from the center. At the center of the body the acceleration of free fall is
(C)
(A) Definitely larger than zero. (B) Possibly larger than zero. (C) Definitely equal to zero.
r
QFtoFtrraMl
= FM 'on m ' on m =r 0
+
FM
on百度文库
m
∴ Ftotal = FM on m
∴ Ftotal
=
GMm r2
=
GMm (s + R)2 − d 2
m d
R M′
Fig.1
3. A certain neutron star has a radius of 10.0 km and a mass of 4.00 × 1030 kg, about twice the mass
reach the center.
(C) can increase or decrease as you go deeper.
(D) must decrease as you go deeper.
Solution:
For a nonuniform spherically symmetric body, the force of gravity depends on the distance
m
θ
x
x
the ring on a particle of mass m located a distance x from
the center of the ring along its axis. See Fig.3. (b) Suppose
M
that the particle falls from rest as a result of the attraction of the ring of matter. Find an expression for the speed with
(
1.6 ×108 4.16 ×108
iˆ +
3.84 ×108 4.16 ×108
ˆj)
= 1.92 ×10−4iˆ + 2.3×10−3(0.38iˆ + 0.92 ˆj)
= (1.07 ×10−3)iˆ + (2.12 ×10−3) ˆj
The magnitude of the total gravitational field at the point P is
gtotal = 2.37 ×10−3 m/s2
(b) The acceleration has no relation with anything at some point. So the magnitude of the acceleration experienced by a 4.00 kg salt lick at point P is also equal to (a).
(C)
(A) will increase as you go deeper, reaching a maximum at the center.
(B) will increase as you go deeper, but eventually reach a maximum, and then decrease until you
4. The magnitude of the total gravitational field at the point P in Figure 2 is 2.37×10-3 m/s2 ,the magnitude of the
acceleration experienced by a 4.00 kg salt lick at point P is 2.37×10-3 m/s2 , the magnitude of the total gravitational
In addition, many galaxies contain ring-like structures.
Consider a homogeneous ring of mass M and radius R. (a)
R
Find an expression for the gravitational force exerted by
∫sgr ⋅ dsr = 4πG∑ Mi = 4πG∫ ρdV
when ρ = A r 2 , the acceleration gr will increase as you go deeper, when ρ = Ar the
acceleration gr will decrease as you go deeper.
acceleration and g is 2. 72×109 . If the student is in a circular orbit of radius 100 km about the
neutron star, the orbital period is 3.84×10-5 s
.
Solution:
(C) F0
(D) F0/2
The magnitude of the gravitational force is
Fgrav
=
GMm r2
,
according
to
the
problem,
we
get
Fg′rav
=
4Gm2 (r / 2)2
=
16
Gm2 r2
= 16F0
2. A spherical symmetric nonrotating body has a density that varies appreciably with the radial
Fig.3
which it passes through the center of the ring.
The magnitude of the gravitational force is
Fgrav
=
Gm1m2 r2
=
Gm1(M r2
−
m1)
,
We get
dF = 0 dm1
⇒
G(M − r2
2m1)
=
0
⇒
m1
=
M 2
Then
m1 = m2 .
2. A mass m is inside a uniform spherical shell of mass
(c) Since the acceleration is
a = ω2r
= ⎜⎛ 2π ⎝T
⎟⎞2 r ⎠
=
4π 2r T2
The orbital period is
T=
4π 2r = a
4π 2r3 = GM
4 × 3.142 × (1×105 )3 6.67 ×10−11 × 4 ×1030
= 1.12 ×10−2 (s)
1. Several planets (the gas giants Jupiter, Saturn, Uranus,
and Neptune) possess nearly circular surrounding rings,
y
perhaps composed of material that failed to form a satellite. dM
M′ and a mass M is outside the shell as shown in Figure 1.
The magnitude of the total gravitational force on m is
F = G Mm . (s + R)2 − d 2
M s
Solution:
rr