西南交通大学大物A1-03作业解析
西南交大大学物理作业参考答案NO.2
分别为 m1 、 m2 相对于地的加速度。以竖直向下为正方向。 和 a2
m2 m1
f
a2
以地球为参考系，分别对 m1 、 m2 和一段轻绳应用牛顿运动定律：
m1 g T m1 a1 m2 g f m2 a2 f T
又由相对加速度公式
1 2 3
（ 4）
T
a 2 a1 a2
V0 －2 V
(B) (D)
2 ( V 0 －V) 2 (V － V 0 )
(C) 2 V－ V0
解：设小球质量为 m，碰撞后速度为 V1 ，车质量为 M，碰撞后速度为 V 2。 完全弹性碰撞，碰撞前后，机械能守恒； 忽略外力作用，碰撞前后动量守恒，即有 移项得
mV0 MV mV1 MV2 mV1 V0 M V V2
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《大学物理 AI》作业
No.02 动量、动量守恒定律
班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______
一、判断题： （用“T”和“F”表示） [ F ] 1． 在匀速圆周运动中，质点的动量守恒。 解：因为动量是矢量，在匀速圆周运动中，动量的大小不变，方向时时刻刻在变化。 [ F ] 2． 物体运动方向与作用在物体上的合外力方向相同。 反例：抛体运动。 [ F ] 3． 物体所受摩擦力的方向与物体运动的方向相反。
4. 假设一个乒乓球和一个保龄球向你滚来。都具有相同的动量，然后你用相同的力将两 只球停住，比较停住两只球所用的时间间隔 [ B ] (A) 停住乒乓球所用的时间间隔较短 (B) 停住两只球所用的时间间隔相同 (C) 停住乒乓球所用的时间间隔较长 (D) 条件不足，不能确定 解：根据动量定理： I 也相同。 5．在 t = 0 时刻，一个大小恒定的力 F 开始作用在一正在外层空间沿 x 轴运动的石块上。 石块继续沿此轴运动。对 t >0 的时刻，下面的哪一个函数有可能表示石块的位置： [ B ]
西南交大大物作业答案
《大学物理》作业 N0.1 运动的描述班级 ________________ 学号 __________ 姓名 _________ 日期 _______ 成绩 ________一、选择题：B D DC B B二、填空题：1. 8 m ，10 m2. m r s 042.023201.0=⨯⨯==πθ ， s m vs r t r v po/0041.0/3==∆∆=3.s m l l r v v t /8.69cos sin sin sin sin 2=====θωθωθθωθ 或θωθθ22cos d d cos 1d d l t l t x v =⋅==4. 切向加速度的大小为 260cos g g a t -=-=法向加速度的大小为g g v a n 2330cos 2===ρ所以轨道的曲率半径gv a v n 33222==ρ5. 以地球为参考系，()⎪⎩⎪⎨⎧=+=2021gt y tv v x 消去t ，得炮弹的轨迹方程 ()202x v v gy +=同理，以飞机为参考系 222x vg y = 6. ()2s m 15.05.03.0-⋅=⨯==βr a t飞轮转过 240时的角速度为ω，由0,20202==-ωβθωω，得βθω22= 此时飞轮边缘一点的法向加速度大小为()22s m 26.123602405.023.02-⋅=⨯⨯⨯⨯===πβθωr r a n三、计算题：1．一个人自原点出发，25 s 内向东走30 m ，又10 s 内向南走10 m ，再15 s 内向正西北走18 m 。
求在这50 s 内，（1）平均速度的大小和方向，（2）平均速率的大小。
解：建立如图坐标系。
（1） 50 s 内人的位移为r ++=∆(ji j i j i73.227.1745cos 181030+=+-+-=平均速度的大小为)s m (35.05073.227.17122-⋅=+=∆∆=t r v与x 轴的夹角为)98.8(98.827.1773.2tg tg 11东偏北==∆∆=--x y ϕ（2） 50 s 内人走的路程为S =30+10+18=58 (m)，所以平均速率为)s m (16.150581-⋅==∆=t S v2．如图所示，质点P 在水平面内沿一半径为R =2 m 的圆轨道转动。
西南交通大学大学物理作业答案
N0.1 运动的描述一、选择题： 1．B解：小球运动速度2312d d t tsv -==。
当小球运动到最高点时v =0，即03122=-t ，t =2（s ）。
2．B解：质点作圆周运动时，切向加速度和法向加速度分别为Rv a t v a n t 2,d d ==，所以加速度大小为：2122222d d ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=+=R v t v a a a nt 。
3．A解：根据定义，瞬时速度为dt d r v=，瞬时速率为ts v d d =，由于s r d d = ，所以v v =。
平均速度t r v ∆∆=，平均速率ts v ∆∆=，由于一般情况下s r ∆≠∆，所以v v ≠ 。
4．D 解：将t kv t v 2d d -=分离变量积分，⎰⎰=-tv v t k t vv 02d d 0可得 02201211,2111v kt v kt v v +==-。
5．B解：由题意，A 船相对于地的速度i v A2=-地，B 船相对于地的速度j v B2=-地，根据相对运动速度公式，B 船相对于A 船的速度为j i v v v v v A B A B A B22+-=-=+=-----地地地地。
二、填空题：1．质点的位移大小为 -180 m ，在t 由0到4 s 的时间间隔内质点走过的路程为 191 m 。
解：质点作直线运动，由运动方程可知，t =0及t =6 s 时的坐标分别为180666,0340-=-⨯==x x所以质点在此时间间隔内位移的大小为18004-=-=∆x x x （m ） 质点的运动速度236d d t txv -==，可见质点做变速运动。
2=t s 时，v =0；2<t 时，v >0，沿正向运动；2>t s 时，v <0，沿负向运动。
质点走过的路程为2602xx x xS -+-=)m (19128180226666226333=+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯--⨯+-⨯=2．走过的路程是 0.047m ，这段时间内的平均速度大小为 0.006m/s 。
西南交大大物作业答案
西南交大大物作业答案【篇一：2014级西南交大大物答案10】=txt>《大学物理ai》作业no.10安培环路定律磁力磁介质班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______一、判断题：（用“t”和“f”表示）??[ f ] 1．在稳恒电流的磁场中，任意选取的闭合积分回路，安培环路定理h?dl??iil都能成立，因此利用安培环路定理可以求出任何电流回路在空间任一处产生的磁场强度。
解：安培环路定理的成立条件是：稳恒磁场，即稳恒电流产生的磁场。
但是想用它来求解磁场，必须是磁场分布具有某种对称性，这样才能找到合适的安培环路，才能将??h?dl??ii中的积分简单地积出来。
才能算出磁场强度矢量的分布。
l[ f ] 2．通有电流的线圈在磁场中受磁力矩作用，但不受磁力作用。
解：也要受到磁场力的作用，如果是均匀磁场，那么闭合线圈所受的合力为零，如果是非均匀场，那么合力不为零。
[f ] 3．带电粒子匀速穿过某空间而不偏转，则该区域内无磁场。
解：根据f?qv?b，如果带电粒子的运动方向与磁场方向平行，那么它受力为0，一样不偏转，做匀速直线运动。
??[f ] 4.真空中电流元i1dl1与电流元i2dl2之间的相互作用是直接进行的，且服从牛顿第三定律。
解：两个电流之间的相互作用是通过磁场进行的，不服从牛顿第三定律。
[ t ] 5.在右图中,小磁针位于环形电流的中心。
当小磁针的n 极指向纸内时,则环形电流的方向是顺时针方向。
???解：当小磁针的n 极指向纸内时，说明环形电流所产生的磁场是指向纸内，根据右手螺旋定则判断出电流的方向是顺时针的。
二、选择题：1．如图，在一圆形电流i所在的平面内，选取一个同心圆形闭合回路l，则由安培环路定理可知： [b] (a)(b)(c)??lb?dl?0，且环路上任意一点b?0 ??lb?dl?0，且环路上任意一点b?0 ??b?dl?0，且环路上任意一点b?0l??解：根据安培环路定理知，b的环流只与穿过回路的电流有关，但是b却是与空间所有l??(d) b?dl?0，且环路上任意一点b =常量＝0的电流有关。
《大学物理ai》作业 no02 动量动量守恒定律
v 30 o v 1
设为 qm = 2000 kg⋅ h−1 ，求矿砂作用在传送带 B 上的力
的大小和方向。
v v2
A
解：设在极短时间 ∆t 内落在传送带 B 上矿砂的质量为 m，
B
即 m = ∆qm(m∆vtv。) =则m如vv2矢−量m图vvv1所示，矿砂动量的增量
15 o v
设传送带对矿砂平均作用力为
由牛顿第三定律，墙受的平均冲力 方向垂直于墙，指向墙内
F′= F
mv
mv
aa ∆ ( m vv )
2．矿砂从传送带 A 落到另一传送带 B（如图），其速度的大小 v1 = 4 m⋅ s−1 ，速度方向与
竖直方向成 30°角；而传送带 B 与水平线成 15°角，其
速度的大小 v2 = 2 m⋅ s−1 。如果传送带的运送量恒定，
−
m
A
v v
A1
vB2 −
∆(mA
vmvAB)v=B1∆(mB
v vB
)
B
的小
选C
2．炮车以仰角θ 发射一炮弹，炮弹与炮车质量分别为 m 和 M，炮弹相对于炮筒出口速度
为 v，不计炮车与地面间的摩擦，则炮弹出口时炮车的反冲速度大小为
mv cosθ
[
]
(A)
M
mv cosθ
(C)
M −m
mv cosθ
则由动量定理，小球受到的冲量的 x，y 分量的表达式如下：
m v α
α m
v
x 方向： Fx ∆t = mvx − (−mvx ) = 2mvx ①
y 方向： Fy ∆t = −mvy − (−mvy ) = 0
②
∴
F = Fx = 2mvx / ∆t
西南交通大学大物A作业解析
西南交通大学大物A作业解析西南交大物理系_2013_02《大学物理AI 》作业角动量角动量守恒定律班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______一、判断题：（用“T ”和“F ”表示）[ F ] 1．如果一个刚体所受合外力为零，其合力矩一定为零。
[ F ] 2．一个系统的动量守恒，角动量一定守恒。
[ T ] 3．一个质点的角动量与参考点的选择有关。
[ F ] 4．刚体的转动惯量反映了刚体转动的惯性大小，对确定的刚体，其转动惯量是一定值。
[ F ] 5．如果作用于质点的合力矩垂直于质点的角动量，则质点的角动量将不发生变化。
二、选择题:1．有两个半径相同、质量相等的细圆环A 和B 。
A 环的质量分布均匀，B 环的质量分布不均匀。
它们对通过环心并与环面垂直的轴的转动惯量分别为A J 和B J ，则[ C ] (A) A J >B J(B) A J(D) 不能确定A J 、B J 哪个大2．绕定轴转动的刚体转动时, 如果它的角速度很大, 则[ D ] (A) 作用在刚体上的力一定很大 (B) 作用在刚体上的外力矩一定很大(C) 作用在刚体上的力和力矩都很大 (D) 难以判断外力和力矩的大小3．一个可绕定轴转动的刚体, 若受到两个大小相等、方向相反但不在一条直线上的恒力作用, 而且力所在的平面不与转轴平行, 刚体将怎样运动[ C ] (A) 静止 (B) 匀速转动 (C) 匀加速转动 (D) 变加速转动4．绳的一端系一质量为m 的小球, 在光滑的水平桌面上作匀速圆周运动. 若从桌面中心孔向下拉绳子, 则小球的[ A ] (A) 角动量不变 (B) 角动量增加(C) 动量不变 (D) 动量减少5．关于力矩有以下几种说法：(1) 对某个定轴而言，内力矩不会改变刚体的角动量 (2) 作用力和反作用力对同一轴的力矩之和必为零(3) 质量相等，形状和大小不同的两个刚体，在相同力矩的作用下，它们的角加速度一定相等在上述说法中，[ B ] (A) 只有(2)是正确的 (B) (1)、(2)是正确的(C) (2)、(3)是正确的 (D) (1)、(2)、(3)都是正确的6. 一圆盘正绕垂直于盘面的水平光滑固定轴O转动，如图射来两个质量相同、速度大小相同，方向相反并在一条直线上的子弹，子弹射入圆盘并且留在盘内，则子弹射入后的瞬间，圆盘的角速度ω [ C ] (A) 增大 (B) 不变(C) 减小 (D) 不能确定三、填空题:1．如图所示的俯视图表示5个同样大小的力作用在一个正方形板上，该板可以绕其一边的中点P 转动。
西南交大峨眉校区《大学物理》机械振动作业-答案
西南交大峨眉校区《大学物理》（机械振动）作业1一 选择题1. 把一弹簧振子的小球从平衡位置向位移正方向拉开，然后由静止放手任其振动，从放手时开始计时．若用余弦函数表示其运动方程，则该弹簧振子振动的初相为 (A) 0． (B) π/2． (C) π． (D) 3π/2．［ A ］[参考解答] 开始计时时，位移达到最大值。
2. 一质点在x 轴上作简谐振动，振幅A=4cm,周期T=2s ，其平衡位置取作坐标原点，若t=0s 时刻质点正通过x=-2cm 处，且向x 轴负方向运动，则质点下一次通过x=-2cm 处的时刻为： （A ）1s （B ）2s/3 （C ）4s/3 （D ）2s［ B ］3．一弹簧振子作简谐振动，当其偏离平衡位置的位移的大小为振幅的1/4时，其动能为振动总能量的（A ）7/16 （B ）9/16（C ）11/16 （D ）13/16 （E ）15/16[ E ][参考解答] 4/)cos(A t A x =+=ϕω，16/15)(sin ,4/1)cos(2=+=+ϕωϕωt t 即，1615)(sin max2max k k k E t E E =+=ϕω4．图中所画的是两个简谐振动的振动曲线，若这两个简谐振动可叠加，则合成的余弦振动的初相位为： （A ）2π（B ）π （C ）23π （D ）0[ B ][参考解答] t=0时刻的旋转矢量图：OA/2-AA 合cm ）1.一竖直悬挂的弹簧振子，自然平衡时弹簧的伸长量为x 0，此振子自由振动的周期T = g x /20π．[参考解答] 受力分析如右图，以平衡位置为原点，向下为x 轴正方向，有：22/22)/(dtX d mkX k mg x k mg kx dtx d m kmg x X =-=--=+-=-=令对坐标X ，其运动为简谐运动， 其角频率满足：，mk =2ωg x T /2/20πωπ==2. 一质点作简谐振动，速度最大值v m = 5 cm/s ，振幅A = 2 cm ．若令速度具有正最大值的那一时刻为t = 0，则振动表达式为 )()2325cos(2cm t x π+=．[参考解答] s rad cm A A v m /5.2,2,=∴==ωωt =0时，质点通过平衡位置向正方向运动，初相为：230πϕ=3．一弹簧简谐振子的振动曲线如图所示，振子处在位移为零，速度为－ωA ，加速度为零和弹性力为零的状态，对应于曲线上的 b, f 点，振子处在位移的绝对值为A 、速度为零、加速度为－ω2A 和弹性力为－KA 的状态，则对应于曲线上的 a, e 点。
大学物理(交大3版)答案(1-5章)
第一章1-1. 已知质点位矢随时间变化的函数形式为)ωt sin ωt (cos j i +=R r其中ω为常量．求：（1）质点的轨道；(2)速度和速率。
解：1） 由)ωt sin ωt (cos j i +=R r 知t cos R x ω= t sin R y ω=消去t 可得轨道方程222R y x =+2）j rv t Rcos sin ωωt ωR ωdtd +-==i R ωt ωR ωt ωR ωv =+-=2122])cos ()sin [(1-2. 已知质点位矢随时间变化的函数形式为j i r )t 23(t 42++=，式中r 的单位为m ，t 的单位为s .求：（1）质点的轨道；（2）从0=t 到1=t 秒的位移；（3）0=t 和1=t 秒两时刻的速度。
解：1）由j i r)t 23(t 42++=可知2t 4x = t 23y +=消去t 得轨道方程为：2)3y (x -=2）j i rv2t 8dtd +==j i j i v r 24)dt 2t 8(dt 11+=+==⎰⎰Δ3） j v 2(0)= j i v 28(1)+=1-3. 已知质点位矢随时间变化的函数形式为j i rt t 22+=，式中r 的单位为m ，t 的单位为s .求：（1）任一时刻的速度和加速度；（2）任一时刻的切向加速度和法向加速度。
解：1）j i rv2t 2dt d +==i va 2dtd == 2）212212)1t (2]4)t 2[(v +=+=1t t 2dtdv a 2t +==22221n t a a a t =-=+1-4. 一升降机以加速度a 上升，在上升过程中有一螺钉从天花板上松落，升降机的天花板与底板相距为d，求螺钉从天花板落到底板上所需的时间。
解：以地面为参照系，坐标如图，升降机与螺丝的运动方程分别为20121at t v y += （1） 图 1-4 20221gt t v h y -+= （2）21y y = （3）解之 2d t g a=+1-5. 一质量为m 的小球在高度h 处以初速度0v 水平抛出，求：（1）小球的运动方程；（2）小球在落地之前的轨迹方程；（3）落地前瞬时小球的td d r ，td d v ，tv d d . 解：（1） t v x0= 式（1）2gt 21h y -= 式（2）j i r )gt 21-h (t v (t)20+= （2）联立式（1）、式（2）得 22v 2gx h y -=（3）j i rgt -v t d d 0= 而 落地所用时间 gh 2t =所以j i r 2g h -v t d d 0= j v g td d -=2202y 2x )gt (v v v v -+=+=21122222002[()](2)g gh g t dvdt v gt v gh ==++1-6. 路灯距地面的高度为1h ，一身高为2h 的人在路灯下以匀速1v 沿直线行走。
西南交大大学物理作业参考答案NO.1
y
2
1 1 1 1 2 2 A Fdy mkydy mky0 mky 2 EK mv 2 mv0 y 2 2 2 2
0
整理得到： v v 0 k y 0 y
2
2
2
2
2．一张致密光盘（CD）音轨区域的内半径 R1＝2.2 cm，外半径为 R 2＝5.6 cm（如图） ， 径向音轨密度 N ＝650 条/mm。在 CD 唱机内，光盘每转一圈，激光头沿径向向外移动 一条音轨，激光束相对光盘以 v＝1.3 m/s 的恒定线速度运动。 (1) 这张光盘的全部放音时间是多少？ R2 R1 (2) 激光束到达离盘心 r＝5.0 cm 处时， 光盘转动的角速度和 角加速度各是多少？ 解：(1) 以 r 表示激光束打到音轨上的点对光盘中心的矢径，则 在 d r 宽度内的音轨长度为 2 rN d r 。 激光束划过这样长的音轨所用的时间为 d t 由此得光盘的全部放音时间为
2
2
m s
2 2
2
飞轮转过 240 时的角速度为 ，由 2 0 2 , 0 0 ，得 2 此时飞轮边缘一点的法向加速度大小为
an r 2 r 2 0.3 2 0.5
240 2 1.26 360
1 1 2.5 2 1 1 2 1 2m 2 2
2
2． 在 x 轴上作变加速直线运动的质点， 已知其初速度为 v 0 ， 初始位置为 x0， 加速度 a Ct （其中 C 为常量） ，则其速度与时间的关系为 v v v 0
1 3 Ct ，运动学方程为 3
x2 t2
2015年西南交通大学《大学物理 AI》作业 No.01 运动的描述
K v
=
v。
平均速度
K v
=
∆rK
，平均速率 v
dt = ∆s
，而一般情况下
dt ∆rK
≠
∆s
，所以
K v
≠
v
。故选 A
∆t
∆t
6．在相对地面静止的坐标系内，A、B 二船都以 2 m ⋅ s−1 的速率匀速行使，A K船沿K x 轴正向，B 船沿 y 轴正 向。今在 A 船上设置与静止坐标系方向相同的坐标系（x、y 方向单位矢量用 i 、j 表示），那么在 A 船上的
2．一物体悬挂在弹簧上作竖直振动，其加速度为 a = −k y ，式中 k 为常数， y 是以平衡位置为原点所测
得的坐标，假定振动的物体在坐标 y0 处的速度为 v0 ，试求：速度 v 与坐标 y 的函数关系式。
解：加速度 a = dv = dv ⋅ dy = v ⋅ dv = −ky ，分离变量积分得 dt dy dt dy
时，车上乘客发现雨滴下落方向偏向车尾，偏角为 45°．假设雨滴相对于地的速度保持不变，试计算雨滴 相对地的速度大小．
批改时请注意：第一个式子的矢量符号！
解：由相对速度公式：
K v雨→地
=
K v雨→车
+
K v车→地
矢量图如图所示，在 x、y 方向投影式为
K
v 车→地
x
v雨→地 sin 30D + v雨→车 sin 45D = v车→地 = 35
K v雨→车 45D 30D
v雨→地 cos 30D = v雨→车 cos 45D + 0
K
联立以上两式，解得
y
v雨→地
v雨→地
=
cos 30D
2019西南交大大物AI作业03答案
2019西南交大大物AI作业03答案西南交大物理系_2019_02《大学物理AI》作业 No.03角动量角动量守恒定律一、判断题：（用“T”和“F”表示）[ F ] 1．如果一个刚体所受合外力为零，其合力矩一定为零。
解：合力为零，合力矩不一定为零。
反之亦然。
[ F ] 2．对于一个做直线运动的质点，其角动量一定为零。
解：L=r×p，其中r与参考点的选择密切相关，如果参考点在运动直线上，那么r与p的夹角为0或是π，此时角动量为0；如果参考点不在运动直线上，那么角动量就不为0。
角动量与参考点的选择密切相关。
[ T ] 3．刚体的转动惯量反映了刚体转动的惯性大小。
一般说来，同一刚体对不同转轴的转动惯量是不同的。
解：根据转动惯量的定义：J=2r∫dm知，上面叙述正确。
KGGGGG[ F ] 4．一物体正在绕固定光滑轴自由转动，它受热或遇冷时，角速度均变大。
解：当一物体正在绕固定光滑轴自由转动时，其对轴的合力矩为0，所以对轴的角动量守恒。
而当物体受热或遇冷时，它的转动惯量就会增大或减小，角动量还要保持守恒，那么就只有其角速度变小或变大。
所以上述说法错误。
[ F ] 5．如果作用于质点的合力矩垂直于质点的角动量，则质点的角动量将不发生变化。
GGdLGGGG解：根据M=,如果M⊥L，即是dL⊥L,只要一个物理量的增量垂直于它本身，那么这个增量就只改变它的方dt向，不改变它的大小。
如：旋进。
二、选择题:1．有两个半径相同、质量相等的细圆环A和B。
A环的质量分布均匀，B环的质量分布不均匀。
它们对通过环心并与环面垂直的轴的转动惯量分别为JA和JB，则 [ C ] (A) JA>JB(C) JA=JB(B) JA(D) 不能确定JA、JB哪个大解：对于圆环，转动惯量为J=r2dm=R2dm，设细圆环总质量为M，无论质量分布均匀与否，都有dm=M，∫∫∫所以JA=JB=RM 选C2. 均匀细棒OA可绕通过其一端O而与棒垂直的水平固定光滑轴转动，如图所示。
大学物理(西南交大)作业参考答案6
NO.6 电流、磁场与磁力 （参考答案）班级： 学号： 姓名： 成绩：一 选择题1．在无限长的载流I 的直导线附近，有一球形闭合面S ，当S 面以速度V向长直导线靠近时，穿过S 面的磁通量Φ和面上各点的磁感应强度大小B 的变化是： （A ）Φ增大，B 也增大； （B ）Φ不变，B 也不变； （C ）Φ增大，B 不变； （D ）Φ不变，B 增大；[ D ]2．如图示的两个载有相等电流I 的圆形线圈，一个处于水平位置，一个处于竖直位置，半径均为R ，并同圆心，圆心O 处的磁感应强度大小为：（A ）0； （B ）R I20μ； （C ）RI220μ； （D ）R I 0μ。
[ C ]3．载流的圆形线圈（半径a 1）与正方形线圈（边长a 2）通有相同电流I ，若两个线圈的中心O 1、O 2处的磁感应强度大小相同，则a 1︰a 2为：（A ）1︰1 ； （B ）π2︰1 ； （C ）π2︰4 ； （D ）π2︰8 ；[ D ]4．如图，两根直导线ab 和cd 沿半径方向被接到一个截面处处相等的铁环上，稳恒电流I 从a 端流入而从d 端流出，则磁感应强度 B 沿图中闭合路径L 的积分∮L l d B ⋅等于：（A ）μ0I ； （B ）μ0I / 3 ； （C ）μ0I / 4 ； （D ）2μ0I / 3 。
[ D ]5．真空中电流元I 1d 1l与I 2d 2l 之间的相互作用是这样的： （A ）I 1d 1l与I 2d 2l 直接进行相互作用，且服从牛顿第三定律；（B ）由I 1d 1l 产生的磁场与I 2d 2l产生的磁场之间进行相互作用，且服从牛顿第三定律； （C ）由I 1d 1l产生的磁场与I 2d 2l产生的磁场之间进行相互作用，但不服从牛顿第三定律； （D ）由I 1d 1l 产生的磁场与I 2d 2l 进行作用，或由I 2d 2l 产生的磁场与I 1d 1l进行相互作用，但不服从牛顿第三定律。
西南交通大学大物A1-04作业解析
©西南交大物理系_2013_02《大学物理AI 》作业 No.04能量 能量守恒定律班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______一、判断题：（用“T ”和“F ”表示）[ F ] 1．不受外力作用的系统,它的动量和机械能都守恒。
[ T ] 2．内力都是保守力的系统，当它所受合外力为零时，它的机械能必然守恒。
[ F ] 3．质点运动过程中，作用于质点的某力一直没有做功，表明该力对质点的运动 没有产生任何影响。
[ F ] 4．当物体在空气中下落时，以物体和地球为系统，机械能守恒。
[ F ] 5．图示为连接a 点和b 点的三条路径。
作用力F 对一质点做功，经由图示方向和路径，功的示数表示在图中。
由此可以判断F是保守力。
二、选择题:1． 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。
正确的是：[ C ] （A ）（1）、（2）（B ）（2）、（3）（C ）只有（2）（D ）只有（3）2. 一质点受力i x F 23=（S I ）作用，沿x 轴正方向运动，从0=x 到2=x 过程中，力F作功为[ A ] (A) 8 J (B) 12 J (C) 16 J (D) 24 J3．今有一劲度系数为k 的轻弹簧，竖直放置，下端悬一质量为m 的小球。
初始状态，弹簧为原长，小球恰好与地接触。
今将弹簧上端缓慢地提起，直到小球刚能脱离地面为止，在此过程中外力作功为 [C ] (A) kg m 422 (B) k g m 322(C)(D) kg m 222 (E) k g m 2244．质量为m 的一艘宇宙飞船，关闭发动机返回地球时，可认为该飞船只在地球的引力场中运动。
已知地球质量为M ，万有引力恒量为G ，则当它从距地球中心1R 处下降到2R 处时，飞船增加的动能应等于[C] (A)2R GMm (B) 22R GMm(C) 2121R R R R GMm-(D) 2121R R R GMm - (E) 222121R R RR GMm -5．一个作直线运动的物体，其速度v 与时间t 的关系曲线如图所示。
2014年西南交通大学《大学物理AII》作业No.02波动
44
4
y = 0.1cos(2π × 1 + π × 2.5 + π ) = 0.1(m)
1
45
(3) 质点振动速度为： v = ∂y = −0.1× 2π sin(2π t + π x + π )
∂t
5
将t = T = 1 s, x = λ = 2.5 m 代入上式，得速度： 22 4
v = −0.2π sin(2π × 1 + π × 2.5 + π ) = −0.2π = −0.628(m⋅ s−1)
sin
⎢⎣⎡7π
⎜⎛ ⎝
t
−
x u
⎟⎞ ⎠
+
ϕ
⎤ ⎥⎦
由
ya
=
0,
dy dt
a
<
0 ，得
7π ⎜⎛1− 0.1⎟⎞ + ϕ = π
⎝ u⎠
2
由
yb
=
0.05,
dy dt
b
>
0
，得 7π ⎜⎛1 − ⎝
0.2 u
⎟⎞ ⎠
+ϕ
=
−π 3
( ) (1)、(2)两式相减，得波速 u = 0.84 m ⋅ s−1
t = T = 0.25 s 时 v = 0.4π cos(4π × 0.25) = −0.4π = −1.26(m⋅ s−1)
2
2．如图所示为弦上简谐波在某一时刻的波形图，该时刻点a的运动方向______向下
y(m)
_________；点b的运动方向
向上 。
A
u
a•
解： 在波形曲线上看质点的运动方向，看前一质点，如果在其上方则向上，在其下
西南交通大学大物参考答案NO导体介质中的静电场
A 球电势 U A
= q1 4πε 0r1
+
q内 4πε 0r2
+
q外 4πε 0 r3
= 5400 V
B 球电势 U B
= q1 4πε 0r3
+
q内 4πε 0r3
+
q外 4πε 0 r3
=
q外 4πε 0r3
= 3600 V
4．一平行板电容器，充电后与电源保持联接，然后使两极板间充满相对介电常量为εr 的
电场强度 E′ = σ ′ / ε 0ε r = Q′ / S / ε 0ε r = ε rQ / S / ε 0ε r = E
电场能量W ′
=
1 C′V 2 2
=
1 2 ε rCV
2
= ε rW
即分别为 ε r ，1， ε r 倍
5．一空气平行板电容器，电容为 C，两极板间距离为 d。充电后，两极板间相互作用力
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
R U = r0 E0 ln r0
适当选择 r0 的值，可使 U 有极大值，即令
dU /d r0 = E0 ln(R / r0 ) − E0 = 0
得 显然有
r0 = R / e
d2 U
< 0， 故当
d r0 2
r0 = R / e
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 2d /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) 0221v v +-=kt , (C) 02121v v +=kt , (D) 02121v v +-=kt 5.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 ](A) t d d v ．(B) 2v R ． (C) R t 2d d vv +．(D) 2/1242d d ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛R t v v ．6．质点沿x 方向运动，其加速度随位置的变化关系为：a=31+3x 2. 如在x=0处，速度v 0=5m.s -1，则在x=3m处的速度为：[ A ]（A ）9 m.s -1； （B ）8 m.s -1； （C ）7.8 m.s -1； （D ）7.2 m.s -1 .7.如图所示，假设物体沿着竖直面上圆弧形轨道下滑，轨道是光滑的，在从A 至C 的下滑过程中，下面哪个说法是正确的？[ E ](A) 它的加速度大小不变，方向永远指向圆心． (B) 它的速率均匀增加．(C) 它的合外力大小变化，方向永远指向圆心． (D) 它的合外力大小不变．(E) 轨道支持力的大小不断增加．8．物体作圆周运动时，正确的说法是：[ C ] （A ）加速度的方向一定指向圆心；（B ）匀速率圆周运动的速度和加速度都恒定不变； （C ）必定有加速度，且法向分量一定不为零；（D ）速度方向一定在轨道的切线方向，法向分速度为零，所以法向加速度一定为零；9．以下五种运动形式，a保持不变的运动是 [ E ]A（A ）单摆的运动；（B ）匀速圆周运动；（C ）圆锥摆运动；（D ）行星的椭圆轨道运动；（E ）抛体运动； 二、填空1．已知一质点在Oxy 平面内运动，其运动学方程为22(192)r ti t j =++；r的单位为m ，t 的单位为s ，则位矢的大小rv = 24i t j + ，加速度a =4(/)j m s 。
交大大物第三章习题答案
习题3-1. 如图，一质点在几个力作用下沿半径为R =20m 的圆周运动，其中有一恒力F =，求质点从A 开始沿逆时针方向经3/4圆周到达B 的过程中，力F 所做的功。
解：j i 2020+-=-=∆A B r r r由做功的定义可知：J W 12)2020(6.0-=+-•=∆•=j i i r F3-2. 质量为m=的质点，在x O y 坐标平面内运动，其运动方程为x=5t 2,y=(SI),从t =2s 到t =4s 这段时间内，外力对质点的功为多少i j i j i 60)5.020()5.080(=+-+=-=∆24r r r 22//10d dt d dt ===i a v r 105m m ==⨯=i i F a由做功的定义可知：560300W J =•∆=•=i i F r3-3.劲度系数为k 的轻巧弹簧竖直放置，下端悬一小球，球的质量为m ，开始时弹簧为原长而小球恰好与地接触。
今将弹簧上端缓慢提起，直到小球能脱离地面为止，求此过程中外力的功。
根据小球是被缓慢提起的，刚脱离地面时所受的力为F=mg ，mg x k =∆ 可得此时弹簧的伸长量为：kmgx =∆ 由做功的定义可知：kg m kx kxdx W k mg x2212202===⎰∆3-4.如图，一质量为m 的质点，在半径为R 的半球形容器中，由静止开始自边缘上的A 点滑下，到达最低点B 时，它对容器的正压力数值为N ，求质点自A 滑到B 的过程中，摩擦力对其做的功。
分析：W f 直接求解显然有困难，所以使用动能定理，那就要知道它的末速度的情况。
解：求在B 点的速度： N-G=R v m 2 可得：R G N mv )(21212-=由动能定理：R mg N mgR R G N W mv W mgR f f )3(21)(210212-=--=-=+3-5.一弹簧并不遵守胡克定律，其弹力与形变的关系为i F )4.388.52(2x x --=，其中F 和x 单位分别为N 和m ．（1）计算当将弹簧由m 522.01=x 拉伸至m 34.12=x 过程中，外力所做之功；（2）此弹力是否为保守力 解：（1）由做功的定义可知：Jx x x x dx x x d W x x 2.69)(6.12)(4.26)4.388.52(31322122234.1522.021=----=--=•=⎰⎰x F（2）由计算结果可知，做功与起点和终点的位置有关，与其他因素无关，所以该弹力为保守力。
西南交通大学 大物AI作业参考解答_No.10 安培环路定理 磁力 磁介质
《大学物理AI 》作业No.10安培环路定理磁力磁介质参考答案--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------****************************本章教学要求****************************1、理解磁场的高斯定理、磁场安培环路定理的物理意义，能熟练应用安培环路定律求解具有一定对称性分布的磁场磁感应强度；2、掌握洛仑兹力公式，能熟练计算各种运动电荷在磁场中的受力；3、掌握电流元在磁场中的安培力公式，能计算任意载流导线在磁场中的受力；4、理解载流线圈磁矩的定义，并能计算它在磁场中所受的磁力矩；5、理解霍尔效应并能计算有关的物理量；6、理解顺磁质、抗磁质磁化的微观解释，了解铁磁质的特性；7、理解磁场强度H 的定义及H 的环路定理的物理意义，并能利用它求解有磁介质存在时具有一定对称性的磁场分布。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------一、选择题1.在图(a)和(b)中各有一半径相同的圆形回路L 1、L 2，圆周内有电流I 1、I 2，其分布相同，且均在真空中，但在(b)图中L 2回路外有电流I 3，P 1、P 2为两圆形回路上的对应点，则：[B ]（A）2121,d d P P L L B B l B l B （B）2121,d d P P L L B B l B l B（C）2121,d d P P L L B B l B l B（D）2121,d d P P L L B B l B l B解：根据安培环路定理 内I l B L0d，可以判定21d d L L l B l B；而根据磁场叠加原理（空间任一点的磁场等于所有电流在那点产生的磁场的矢量叠加），知21P P B B。
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西南交通大学大物A1-03作业解析
西南交大物理系_2013_02
《大学物理AI 》作业 No.03角动量角动量守恒定律
班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______
一、判断题：（用“T ”和“F ”表示）
[ F ] 1．如果一个刚体所受合外力为零，其合力矩一定为零。
[ F ] 2．一个系统的动量守恒，角动量一定守恒。
[ T ] 3．一个质点的角动量与参考点的选择有关。
[ F ] 4．刚体的转动惯量反映了刚体转动的惯性大小，对确定的刚体，其转动惯量是一定值。
[ F ] 5．如果作用于质点的合力矩垂直于质点的角动量，则质点的角动量将不发生变化。
二、选择题:
1．有两个半径相同、质量相等的细圆环A 和B 。
A 环的质量分布均匀，B 环的质量分布不均匀。
它们对通过环心并与环面垂直的轴的转动惯量分别为A J 和B J
[ C ] (A) A J >B J (B) A J
(C) A J =B J
(D) 不能确定A J 、B
J 哪个大
2．绕定轴转动的刚体转动时, 如果它的角速度很大, 则
[ D ] (A) 作用在刚体上的力一定很大 (B) 作用在刚体上的外力矩一定很大(C) 作用在刚体上的力和力矩都很大(D) 难以判断外力和力矩的大小
3．一个可绕定轴转动的刚体, 若受到两个大小相等、方向相反但不在一条直线上的恒力作用, 而且力所在的平面不与转轴平行, 刚体将怎样运动? [ C ] (A) 静止 (B) 匀速转动 (C) 匀加速转动 (D) 变加速转
动
4．绳的一端系一质量为m 的小球, 在光滑的水平桌面上作匀速圆周运动. 若从桌面中心孔向下拉绳子, 则小球的
[ A ] (A) 角动量不变 (B) 角动量增加
(C) 动量不变 (D) 动量减少
5．关于力矩有以下几种说法：
(1) 对某个定轴而言，内力矩不会改变刚体的角动量 (2) 作用力和反作用力对同一轴的力矩之和必为零
(3) 质量相等，形状和大小不同的两个刚体，在相同力矩的作用下，它们的角加速度一
定相等
在上述说法中，
[ B ](A) 只有(2)是正确的(B) (1)、(2)是正确的
(C) (2)、(3)是正确的(D) (1)、(2)、(3)都是正确的
6. 一圆盘正绕垂直于盘面的水平光滑固定轴O转动，如图射来两个质量相同、速度大小相同，方向相反并在一条直线上的子弹，子弹射入圆盘并且留在盘内，则子弹射入后的瞬间，圆盘的角速度ω[ C] (A) 增大(B) 不变
(C) 减小(D) 不能确定
三、填空题:
1．如图所示的俯视图表示5个同样大小的力作用在一个正方形板上，该板可以绕其一边的中点P转动。
按照它们对P点的力矩的大小由大到小将这些力排序M5 > M4 > M2> M1> M3。
2. 右图表示一个书本的刚体（一边比另一边长）和四个供
选择的垂直于刚体表面的转轴。
根据刚体对各轴的转动惯
量，由大到小对各轴排序(1) >(2)>(4)>(3) 。
3. 如图，一个质量为m的冰球以速度v撞击
一个固定在长度为r的绳子的一端的相同冰
球。
碰撞之后，系在绳子上的冰球绕着绳子一
端旋转。
假设我们现在把绳子的长度增加一
倍，如图右边，然后重复上述的实验，右边的角速度是左边的角速度的1/2 倍。
4. 一个人沿着水平的圆周旋转一个系在绳子上的网球（所以旋
转轴是竖直的）。
在如图所示的位置处，网球受到垂直向下的猛烈的击打。
击打之后，旋转轴向 +x （填：x ，y ，z ，-x ，-y ，-z ）方向倾斜。
5. 哈雷慧星绕太阳运动的轨道是一个椭圆．它离太阳最近的距离是
m 1075.8101?=r ，此时它的速率是141s m 1046.5-??=v ．它离
太阳最远时的速率是122s m 1008.9-??=v ，这时它离太阳的距离
=2r m 10
26.512
．
6. 一质量为m 的质点沿着一条空间曲线运动，该曲线在直角坐标系下的定义式为
j t b i t a r
ωωsin cos +=，其中ω、、b a 皆为常数．则此质点所受的对原点的力矩M = 0 ；该质点对原点的角动量L
=k ab m ω．
四、计算题:
1．质量分别为m 和2 m 、半径分别为r 和2 r 的两个均匀圆盘，同轴地粘在一起，可以绕通过盘心且垂直盘面的水平光滑固定轴转动，对转轴的转动惯量为292
mr ，大小圆盘边缘都绕有绳子，绳子下端都挂一质量为m 的重物，如图所示。
求盘的角加速度的大小。
解：各物体受力如下图所示。
由质点运动牛顿定律和刚体定轴转动定律列方程如下（设逆时针转动方向正）：
1
122ma mg T ma T mg =-=-
β2122
9
2mr r T r T =
-? 绳和圆盘间无相对滑动有
βr a 22= βr a =1
联立以上方程，可以解出盘的角加速度的大小：
r
g 192=
β
2. 设有一转台质量M ，半径R ，可绕竖直中心轴转动，初角速度为0ω ，有一质量为m 的人以相对转台的恒定速率u 沿半径从转台中心向边缘走去，如图所示，求转台转过的角度与时间t 的函数关系。
1
a 2
a
(提示：
=
+?
c a x ac c
ax x arctg 1
d 2)
解：在人走动过程中，人和转台组成的系统不受对竖直轴的外力矩（人离转台中心后受到的重力矩垂直于轴），因此系统对竖直轴的角动量守恒。
设在时间t ，人走到距转台中心为ut r =处，转台的角速度为ω，则由角动量守恒有
ωω)2(222202t mu R M
R M += (1)
可求出
22
20
21MR t m u +
=
ωω (2) 根据转台转过的角度θ与ω的关系，即
dt d θω=
，积分上式 ?
+
===t
t dt
MR t m u dt d 0
2
2
20
21ωωθθθ
积分得
]
)2(arctan[)2(2
1
2
1
0R
M m ut M
m u R ωθ=
(3)
3．如图所示，一半径为R 的匀质小木球固结在一长度为l 的匀质细棒的下端，且可绕水平光滑固定轴O 转动，今有一质量为m ，速度为0v
的子弹，沿着与水平面成α角的方向射向球心，且嵌于球心。
已知小木球、细棒对通过O 水平轴的转动惯量的总和为J 。
求子弹嵌入球心后系统的共同角速度。
解：子弹射入木球过程中，子弹、细棒和木球组成的系统所受合外力矩为零，系统对转轴角动量守恒：
()()[]ωα20cos l R m J mv l R ++=+
子弹嵌入球心后系统的共同角速度 ()()
2
0cos l R m J l R m v +++=α
ω。