物理概论习题及参考答案

第一章1、举例说明物理学对社会发展的影响、对高科技发展的促进作用。

物理学在人类近代社会发生的三次技术革命中，起到关键性的作用。

第一次技术革命开始于18世纪60年代，主要标志是蒸汽机的广泛应用，这是牛顿力学和热力学发展的结果；第二次技术革命发生在19世纪70年代，主要标志是电力的广泛应用和无线电通信的实现，这是电、磁现象的研究和经典电磁场理论的重大突破所带来的辉煌成果；第三次技术革命从20世纪40年代开始并一直延续到今天，这是建立在相对论和量子力学发展的基础上，其特点是出现了以微电子技术为代表的一系列新学科、新材料、新能源、新技术的兴起和发展，如核反应堆、晶体管、激光器，医学上的超声、核磁共振和湮没技术等等。

2、简述物理学的研究对象及研究范围物理学的研究对象：物理学研究宇宙间物质存在的基本形式、物质的性质、物质的运动规律、物质之间如何相互作用和相互转化以及各种物质形态内部结构的基本规律。

物理学的研究范围：（1）时间上大到宇宙的起源，小到夸克的寿命（2）空间上大到宇宙的范围，小到夸克的线度（3）速度上从静止物体到物质运动速度的极限光速s m 8103⨯（4）质量上研究范围很大，例如中微子质量只有kg 3810-，太阳质量是30210kg ⨯，两者的数量级相差6810。

第二章（1） 1、一个质点在xoy 平面内运动，运动方程为43212-+=t t y ，53+=t x 。

则s t 2=时该质点的运动方程和速度分别为（C ） （A ）ji 411+，j i 43- （B ）j i 411+，j i 43+ （C ）j i 411+，j i53+ （D ）j i 411+，0 2、一运动质点在某瞬时位于矢径()y x r , 的端点处，其速度大小为 （C ）()dt dr A ()dt r d B ()22⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛dt dy dt dx C ()几个答案都不对D3、某质点的运动方程为6533+-=t t x ()SI ，则该质点作 (D)//对此方程进行二次求导即可（A ）匀加速直线运动，加速度为正值（B ）匀加速直线运动，加速度为负值（C ）变加速直线运动，加速度为正值(D) 变加速直线运动，加速度为负值4、 某质点的速度为28v i j =-, 已知t=0时它过（3，-7），则该质点的运动方程为（ B ）。

A ．224ti t j -; B. ()()22347t i t j +-+; C. 8j -; D. 不能确定。

5、某质点做匀速圆周运动,则下列说法正确的是( B )A.切向加速度不变,法向加速度也不变B.切向加速度不变,法向加速度变C.切向加速度变,法向加速度不变D.切向加速度变,法向加速度也变6、一质点的运动方程为t t x -=62（SI ），则由0至4S 的时间间隔内，质点的位移大小为8m ，路程为 10m ，第2s 质点的速度大小为 2m/s ，加速度 -2m/s 2 。

7、举例说明在某一时刻物体的速度很大，此时其加速度是否也一定很大？反之，如果在某一时刻它的加速度很大，此时其速度是否也一定很大？（不一定，不一定）8、质点在平面内运动。

矢径，速度 ，分别指出下列四种情况中质点作何种特征的运动。

①② ③ ④答： ① 质点到参考点距离的大小不随时间变化，表示质点绕参考点作圆周运动或相对于参考点静止。

② 质点对参考点的位矢不随时间变化，表示质点相对于参考点静止。

③ 质点对参考点的速率不随时间变化，即切向加速度，表示质点相对于参考点作匀速率运动。

④ 质点对参考点的速度不随时间变化，即总加速度，表示质点相对参考点作匀速率直线运动。

9、飞机离地起飞时需达到一起飞速率为0v ，因此需要在一条长度为s 的跑道上从静止状态开始不断加速到0v ，且假定是匀加速运动。

（a ）设一架飞机A 的加速度为a ，求证20/2s v a =（b ）设另一架飞机B 的加速度也为a ，但需要0v 值为飞机A 的两倍，问跑道长度需增加到几倍？10、路灯距地面高度为1h 。

一个人身高为2h ，在灯底下以匀速率0v 沿水平直线行走，如图。

则他的头顶在地面上的影子M 点沿地面移动的速度M v 为 多少？M v =2h 0v /（1h -2h ）第二章（2）1、质点运动状态变化的根本原因是___ ____作用的结果；（力）使刚体转动状态发生变化的根本原因是_ ______作用的结果。

（力矩）2、第二宇宙速度是指 ，这个概念最先是由 提出的。

（逃离地球的速度，牛顿。

）3、牛顿出版的一部划时代的著作叫《自然 的数学原理》（哲学）4、牛顿在科学研究上取得的巨大成就与他自觉运用科学的思维方法是分不开的，其科学的思想方法可概括为 原理、 原理、 原理及 原理。

（简单性原理、因果性原理、统一性原理、真理性原理）5、关于摩擦力,有种种说法,下列说法正确的是( B )A.摩擦力总是做负功B.滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反C.摩擦力总是阻碍物体的运动D.静摩擦力总是与静摩擦系数有关6、一个质量为kg 5的物体（视为质点）在平面上运动，其运动方程为j t i r236-=（SI ），则物体所受合外力F 的大小为 ，其方向为 。

（30N,-j ）7、你体检时测量的血压是80-120，数字的意思是 。

（收缩压为120mmHg ， 舒张压为80 mmHg ）8、为什么苹果会落到地上，而月亮却挂在天上不会掉下来？（同时考虑万有引力及第一宇宙速度）9、用一根细线吊一个质量为5kg 的重物，重物下系一根同样的细线。

设细线最多能经受70N拉力。

现在突然用力向下拉一下下面的线，并设此力最大值为50N ，则重物上、下所系的线是否会断？答：重物下面系的线受向下 的拉力，未超过其所能承受力的极限70N ，故不会断。

由于是突然猛拉下面的线，力的作用时间很短，重物在一刹那间由于惯性还来不及运动，所以下面受到的冲力传不到上面的线，上面的线也不会断。

（具体来说物体并没有处于平衡状态）如果是缓慢增加拉力，则作用力会传到上面的线，上面的线受到的拉力等于重物重力和物体传递的拉力之和，其值 100m F mg F N =+=，已超过其受力极限，则上面的线会断。

10、什么叫质点？一个物体可以抽象地定义为质点的物理条件是什么？为什么要把物体抽象为质点？忽略物体的形状、大小，把它看成一个具有质量的点。

把一个物体抽象为质点的物理条件是在我们所研究的问题中，物体的大小和形状不起作用，或所起的作用不显著，如：若物体的限度比它运动的空间范围小很多时（绕太阳公转的地球）或者当物体作平动时，其上各部分的运动情况（速度、加速度）完全相同时即可以将其作为质点。

把物体抽象为质点是为使所研究的复杂问题简化，突出主要矛盾，体现了辩证法的哲学思想。

11、计算题：质量m=1千克的物体，在地面上受地球引力的大小为F=9.8牛顿。

已知地球的半径和万有引力常数分别为 66.410r =⨯m 116.6710G -=⨯ m 3/kg.s 2 用以上数据求出地球的质量M. （24610M =⨯Kg ）第三章1、质量等于1kg 的物体，从静止开始出发在水平面内沿x 轴运动，其所受的合力方向与运动方向相同，合力大小为25F x =+（SI ）。

那么，物体在开始运动的3m 内，合力作的功W = 。

（由变力做功得到3300(25)28.5()A Fdx x J ==+=⎰⎰） 2、对于一个质点系来说，在下列条件中，哪种情况下系统的机械能守恒？（B ）（A ）合外力为零 （B ）合外力和非保守内力都不作功（C ）合外力不作功 （D ）合外力和保守内力都不作功3、在水平冰面上以一定速度向东行驶的炮车，向东南方向斜上方发射一枚炮弹，如果忽略冰面的摩擦和空气阻力，在此过程中，对于炮车和炮弹系统，下列哪种说法是正确的？① 总动量守恒；② 总动量在炮身前进方向上的分量守恒，其它方向分量不守恒；③ 总动量在水平面上任意方向的分量守恒，竖直方向分量不守恒；④ 总动量在任意方向的分量均不守恒。

答：③ 正确。

由于忽略冰面摩擦和空气阻力，炮车和炮弹系统所受合外力在水平面内任意方向的分量为零，故总动量在水平面上任意方向的分量守恒。

而由于炮车的反冲对地面的冲力作用很大，地面反作用力也很大，合外力在竖直方向上的分量不为零，所以系统总动量的竖直方向分量不守恒，系统总动量也不守恒。

4.在下列几种情况中，机械能守恒的系统是：⑤① 当物体在空气中下落时，以物体和地球为系统。

② 当地球表面物体匀速上升时(不计空气阻力)，以物体和地球为系统。

③ 子弹水平地射入放在光滑水平桌面上的木块内，以子弹和木块为系统。

④ 斜面置于光滑水平面上,一物体沿斜面无摩擦下滑,以物体和地球为系统。

⑤ 物体沿光滑固定斜面下滑,以物体和地球为系统。

5、 质点运动过程中，作用于质点的某力一直没有做功，这是否表明该力在这一过程中对质点的运动没有发生任何影响？答：在牛顿第二定律 中， 为质点所受的合力。

所以凡质点所受的力都要对质点的运动产生影响。

如果其中某力始终与质点运动的速度方向垂直，在运动过程中就不对质点做功，但仍然对质点的加速度产生影响。

例如：作匀速率圆周运动质点所受的向心力，沿固定斜面下滑的质点所受的斜面支持力等。

6、有人说，因为内力不改变系统的总动量，所以无论系统内各质点有无内力的作用，只要外力相同，各质点的运动情况就相同，这话对吗？答：这话不对。

对质点系内任一质点： 因此，内力虽不改变系统的总动量，但可以改变总动量在质点系内的分配。

7、如果不计摩擦阻力，作单摆运动的质点，角动量是否守恒？为什么？答：即使不计摩擦阻力，作单摆运动的质点对悬挂点的角动量也不守恒。

因为摆动过程中质点所受重力对悬挂点的力矩不为零，不满足角动量守恒的条件。

在摆动过程中，质点对悬挂点的转动惯量不变，但角速度的大小、方向周期性变化，所以角动量也随之周期性变化。

8、两个半径相同的轮子，质量相同，但一个轮子的质量聚集在边缘附近，另一个轮子的质量分布比较均匀。

试问：① 如果它们的角动量相同,哪个轮子转得快?② 如果它们的角速度相同,哪个轮子的角动量大?9、一人躺在地上，身上压一块重石板，另一个人用重锤猛击石板，但见石板碎裂，而下面的人毫无损伤，这是为什么？答：在重锤与石板碰撞的极短时间内，合外力远小于内力，系统动量守恒，设重锤撞后停下，其动量传递给石板，而石板质量很大，故获得的速率很小。

于是在相撞的极短时间内，石板向下的位移也很小，还不至于挤压人体致伤。

实际上，石板还来不及将打击力传递给人便破碎了（注意：未经训练者请勿作此实验）。

10、在游乐场中一个人缚在滑车内从高度为h 的A 点沿光滑轨道下滑，进入一半径为R 的圆轨道后，到达高为2R 的顶点B 时，人刚好处于失重状态。