大学物理作业(上册)2015(答案)

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1、大学物理作业（上册）2质量为m的物体，在F=F0-kt的外力作用下沿x轴运动，已知t=0时，x0=0,v0=0,求：物体在任意时刻速度。4一质量为10kg的物体，沿x轴无摩擦地滑动，t=0时刻，静止于原点，求（1）物体在力的作用下运动了3米，求物体的动能；（2）物体在力的作用下运动了3秒，求物体的动能。解：（1）由动能定理得（2）由冲量定理得3秒后物体的速度为所以物体的动能为mlm'O·三、计算题：5大学物理作业（上册）1如图所示，一个质量为m的物体与绕在定滑轮上的绳子相联，绳子质量可以忽略，它与定滑轮之间无滑动．假设定滑轮质量为M、半径为R，其转动惯量为，滑轮轴光滑．试求该物体由静

2、止开始下落的过程中，下落速度与时间的关系。解：根据牛顿运动定律和转动定律对物体：mg－T＝ma①对滑轮：TR=Jb②运动学关系:a＝Rb③将①、②、③式联立得a＝mg/(m＋M)∵v0＝0，∴v＝at＝mgt/(m＋M)3一根放在水平光滑桌面上的匀质棒，可绕通过其一端的竖直固定光滑轴O转动．棒的质量为m=1.5kg，长度为l=1.0m，对轴的转动惯量为J=．初始时棒静止．今有一水平运动的子弹垂直地射入棒的另一端，并留在棒中，如图所示．子弹的质量为m¢=0.020kg，速率为v=400m·s-1．试问：(1)棒开始和子弹一起转动时角速度w有多大？(2)若棒转动时受到大小为Mr=4.0N

3、·m的恒定阻力矩作用，棒能转过多大的角度q？解：(1)角动量守恒：＝15.4rad·s-15大学物理作业（上册）(2)－Mr＝(＋)b0－w2＝2bq＝15.4rad三、计算题：1一振幅为10cm，波长为200cm的一维余弦波．沿x轴正向传播，波速为100cm/s，在t=0时原点处质点在平衡位置向正位移方向运动．求(1)原点处质点的振动方程．(2)波动方程(3)在x=150cm处质点的振动方程．解答及评分标准：解：(1)振动方程：A=10cm，w=2pn=ps-1，n=u/l=0.5Hz初始条件得故得原点振动方程：(SI)(2)波动方程（SI）(3)x=150cm处相位比原点落后，所

4、以也可写成(SI)5大学物理作业（上册）2一平面简谐波沿x轴正向传播，其振幅为A，频率为n，波速为u．设t=0时刻的波形曲线如图所示．求(1)x=0处质点振动方程；(2)该波的表达式．解：(1)设x=0处质点的振动方程为由图可知，t=0时所以x=0处的振动方程为(2)该波的表达式为3如图，一平面波在介质中以波速u=20m/s沿x轴负方向传播，已知A点的振动方程为(SI)．(1)以A点为坐标原点写出波的表达式；(2)以距A点5m处的B点为坐标原点，写出波的表达式。解：(1)坐标为x点的振动相位为波的表达式为(2)以B点为坐标原点，则坐标为x点的振动相位为波的表达式为5大学物理作业（上册

5、）三、计算题：11mol单原子理想气体从300K加热到350K，（1）容积保持不变；（2）压强保持不变；问在这两个过程中各吸收了多少热量？增加了多少内能？对外做了多少功？解：（1）（2）2有一定量的理想气体，其压强按的规律变化，是个常量。求气体从容积增加到所做的功，该理想气体的温度是升高还是降低？解答：气体所做的功为上式用代入得5大学物理作业（上册）即，可见理想气体温度是降低的。4一定量的某种理想气体进行如图所示的循环过程．已知气体在状态A的温度为TA＝300K，求(1)气体在状态B、C的温度；(2)各过程中气体对外所作的功；(3)经过整个循环过程，气体从外界吸收的总热量(各过程吸热

6、的代数和)．解：由图，pA=300Pa，pB=pC=100Pa；VA=VC=1m3，VB=3m3．(1)C→A为等体过程，据方程pA/TA=pC/TC得TC=TApC/pA=100K．B→C为等压过程，据方程VB/TB=VC/TC得TB=TCVB/VC=300K．(2)各过程中气体所作的功分别为A→B：=400J．B→C：W2=pB(VC－VB)=-200J．C→A：W3=0(3)整个循环过程中气体所作总功为W=W1+W2+W3=200J．因为循环过程气体内能增量为ΔE=0，因此该循环中气体总吸热Q=W+ΔE=200J．5