大学物理第三章题目答案.docx

大学物理第三章题目答案

第一篇：大学物理第三章题目答案第三章3.10平板中央开一小孔，质量为m的小球用细线系住，细线穿过小孔后挂一质量为M1的重物．小球作匀速圆周运动，当半径为r0时重物达到平衡．今在M1的下方再挂一质量为M2的物体，如题3.10图．试问这时小球作匀速圆周运动的角速度和半径r为多少?题3.10图解:在只挂重物时M1，小球作圆周运动的向心力为M1g，即M1gmr00挂上M2后，则有①(M1M2)gmr2②重力对圆心的力矩为零，故小球对圆心的角动量守恒．即r0mv0rmvr020r2③联立①、②、③得0M1gmr0M1gM1M22()3mr0M11M1M2M1rg()3r02mM1M23.13计算题3.13图所示系统中物体的加速度．设滑轮为质量均匀分布的圆柱体，其质量为M，半径为r，在绳与轮缘的摩擦力作用下旋转，忽略桌面与物体间的摩擦，设m1＝50kg，m2＝200kg,M＝15kg,r＝0.1m解:分别以m1,m2滑轮为研究对象，受力图如图(b)所示．对m1,m2运用牛顿定律，有m2gT2m2a①T1m1a②对滑轮运用转动定律，有1T2rT1r(Mr2)③2又，ar④联立以上4个方程，得am2gm1m2M22009.87.61552002ms2题3.13(a)图题3.13(b)图3.15如题3.15图所示，质量为M，长为l的均匀直棒，可绕垂直于棒一端的水平轴O无摩擦地转动，它原来静止在平衡位置上．现有一质量为m的弹性小球飞来，正好在棒的下端与棒垂直地相撞．相撞后，使棒从平衡位置处摆动到最大角度30°处．(1)设这碰撞为弹性碰撞，试计算小球初速v0的值；(2)相撞时小球受到多大的冲量?题3.15图解:(1)设小球的初速度为v0，棒经小球碰撞后得到的初角速度为，而小球的速度变为v，按题意，小球和棒作弹性碰撞，所以碰撞时遵从角动量守恒定律和机械能守恒定律，可列式：mv0lImvl①121212mv0Imv②222上两式中I12Ml，碰撞过程极为短暂，可认为棒没有显著的角位移；碰撞后，棒从竖直3o位置上摆到最大角度30，按机械能守恒定律可列式：12lIMg(1cos30)③22由③式得1212(1cos30)(1)2Il由①式Mgl3g3vv0由②式I④mlI2⑤vvm220所以(v0求得I2I2)v02mlmv0(2)相碰时小球受到的冲量为lIl1M(12)(1)2ml23m6(23)gl3mM12mFdt(mv)mvmv由①式求得0Fdtmvmv0I1Mll36(23)glM6负号说明所受冲量的方向与初速度方向相反．3.16一个质量为M、半径为R并以角速度转动着的飞轮(可看作匀质圆盘)，在某一瞬时突然有一片质量为m的碎片从轮的边缘上飞出，见题3.16图．假定碎片脱离飞轮时的瞬时速度方向正好竖直向上．(1)问它能升高多少?(2)求余下部分的角速度、角动量和转动动能．题3.16图解:(1)碎片离盘瞬时的线速度即是它上升的初速度v0R设碎片上升高度h时的速度为v，则有2v2v02gh令v0，可求出上升最大高度为2v0122HR2g2g(2)圆盘的转动惯量I11MR2，碎片抛出后圆盘的转动惯量IMR2mR2，碎片脱22离前，盘的角动量为I，碎片刚脱离后，碎片与破盘之间的内力变为零，但内力不影响系统的总角动量，碎片与破盘的总角动量应守恒，即IImv0R式中为破盘的角速度．于是11MR2(MR2mR2)mv0R2211(MR2mR2)(MR2mR2)22得(角速度不变)圆盘余下部分的角动量为1(MR2mR2)2转动动能为Ek11(MR2mR2)222第二篇：大学物理小论文题目2013－2014学年第一学期大学物理（A2）小论文要求及推荐题目为了培养学生的科学素质，大学物理课程设置了学生小论文必做项目。要求：（1）论文要与本学期所学的大学物理课程内容相关。大学物理教研室提供以下可供学生参考的论文题目,具体论文题目可由学生自己选定，最好是关于自己对实际生活中遇到的、本专业中涉及到的物理现象或关于目前你所了解到的物理前沿问题的独立思考和见解。（2）小论文占期末大学物理课程总评成绩5%，不交论文者，该部分分数计为0分。要求学生在教师指导下独立完成论文，严禁抄袭，对不合格的论文退回重做。（3）字数限制在1500-3000字之间。应包涵以下几部分：标题、作者（姓名班级学号）、摘要（150字内）、论文