物理学第二版答案详解.docx
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物理学第二版答案详解
物理学第二版答案详解
【篇一：
物理学教程第二版马文蔚上册课后答案完整版】
（a）｜v｜=v,｜｜=（b）｜v｜≠v,｜｜≠（c）｜v｜=v,｜｜≠（d）｜v｜≠v,｜｜=
即｜｜≠．
但由于｜dr｜＝ds,故
drdt
?
dsdt
即｜｜＝．由此可见,应选（c）．
1-2一运动质点在某瞬时位于位矢r（x,y）的端点处,对其速度的大小有四种意见,即
（1）
drdt
；
（2）
drdt
；（3）
dsdt
；（4）
?
dx?
?
dy?
?
?
?
?
?
?
dt?
?
dt?
22
．
下述判断正确的是（）
（a）只有
（1）
（2）正确（b）只有
（2）正确（c）只有
（2）（3）正确（d）只有（3）（4）正确
分析与解
drdt
表示质点到坐标原点的距离随时间的变化率,在极坐标系中叫径向速率．通常
drdt
用符号vr表示,这是速度矢量在位矢方向上的一个分量；
dsdt
表示速度矢量；在自然坐标系中
?
dx?
?
dy?
?
?
?
?
?
?
dt?
?
dt?
2
2
速度大小可用公式v?
选（d）．
计算,在直角坐标系中则可由公式v?
求解．故
1-3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,aｔ表示切向加速度．对下列表达式,即
（1）dv/dt＝a；
（2）dr/dt＝v；（3）ds/dt＝v；（4）dv/dt｜＝aｔ．下述判断正确的是（）
（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（3）是对的分析与解
dvdt
表示切向加速度aｔ,它表示速度大小随时间的变化率,是加速度矢量沿速度方
drdt
向的一个分量,起改变速度大小的作用；
dsdt
在极坐标系中表示径向速率vr（如题1-2所述）；
dvdt
在自然坐标系中表示质点的速率v；而表示加速度的大小而不是切向加速度aｔ．因
此只有（3）式表达是正确的．故选（d）．1-4一个质点在做圆周运动时,则有（）（a）切向加速度一定改变,法向加速度也改变（b）切向加速度可能不变,法向加速度一定改变（c）切向加速度可能不变,法向加速度不变（d）切向加速度一定改变,法向加速度不变
分析与解加速度的切向分量aｔ起改变速度大小的作用,而法向分量an起改变速度方向的作用．质点作圆周运动时,由于速度方向不断改变,相应法向加速度的方向也在不断改变,因而法向加速度是一定改变的．至于aｔ是否改变,则要视质点的速率情况而定．质点作匀速率圆周运动时,aｔ恒为零；质点作匀变速率圆周运动时,aｔ为一不为零的恒量,当aｔ改变时,质点则作一般的变速率圆周运动．由此可见,应选（b）．
23
1-5已知质点沿x轴作直线运动,其运动方程为x?
2?
6t?
2t,式中x的单位为m,t的单
位为s．求：
（1）质点在运动开始后4.0s内的位移的大小；
（2）质点在该时间内所通过的路程；
（3）t＝4s时质点的速度和加速度．
的大小和路程就不同了．为此,需根据
dxdt
?
0来确定其运动方向改变的时刻tp,求出0～tp和
dxdt
质点速度和加速度可用和
dxdt
2
2
两式计算．
题1-5图
解
（1）质点在4.0s内位移的大小
dxdt
（2）由得知质点的换向时刻为
?
0
tp?
2s（t＝0不合题意）
则
所以,质点在4.0s时间间隔内的路程为
（3）t＝4.0s时
v?
dxdt
2
t?
4.0s
?
?
48m?
s
?
1
a?
dxdt
2
t?
4.0s
2
?
?
36m.s
?
2
1-6已知质点的运动方程为r?
2ti?
（2?
t）j,式中r的单位为m,t的单位为ｓ．求：
（1）质点的运动轨迹；
（2）t＝0及t＝2ｓ时,质点的位矢；
y?
2?
14x
2
这是一个抛物线方程,轨迹如图（a）所示．
（2）将t＝0ｓ和t＝2ｓ分别代入运动方程,可得相应位矢分别为
r0?
2j,r2?
4i?
2j
图（a）中的p、q两点,即为t＝0ｓ和t＝2ｓ时质点所在位置．（3）由位移表达式,得
22
?
5.66mx2?
y2?
2
2
?
r2?
r0?
x0?
y0?
2.47m
22
题1-6图
1-7质点的运动方程为
x?
?
10t?
30t
2
y?
15t?
20t
2
式中x,y的单位为m,t的单位为ｓ．
试求：
（1）初速度的大小和方向；
（2）加速度的大小和方向．
分析由运动方程的分量式可分别求出速度、加速度的分量,再由运动合成算出速度和加速度的大小和方向．解
（1）速度的分量式为
vx?
vy?
dxdtdydt
?
?
10?
60t?
15?
40t
v0?
v0x?
v0y
2
2
?
18.0m?
s
?
1
v0yv0x
?
?
32
（2）加速度的分量式为
ax?
dvxdt
?
60m?
s
?
2
ay?
dvydt
?
?
40m?
s
?
2
则加速度的大小为
a?
ax?
ay
2
2
?
72.1m?
s
?
2
ayax
?
?
23
分析在升降机与螺丝之间有相对运动的情况下,一种处理方法是取地面为参考系,分别讨论升降机竖直向上的匀加速度运动和初速不为零的螺丝的自由落体运动,列出这两种运动在同一坐标系中的运动方程y1＝y1（t）和y2＝y2（t）,并考虑它们相遇,即位矢相同这一条件,问题即可解；另一种方法是取升降机（或螺丝）为参考系,这时,螺丝（或升降机）相对它作匀加速运动,但是,此加速度应该是相对加速度．升降机厢的高度就是螺丝（或升降机）运动的路程．解1
（1）以地面为参考系,取如图所示的坐标系,升降机与螺丝的运动方程分别为
y1?
v0t?
12at12gt
22
y2?
h?
v0t?
当螺丝落至底面时,有y1＝y2,即
v0t?
12at
2
?
h?
v0t?
12
gt
2
t?
2hg?
a
?
0.705s
（2）螺丝相对升降机外固定柱子下降的距离为
d?
h?
y2?
?
v0t?
12gt
2
?
0.716m
解2
（1）以升降机为参考系,此时,螺丝相对它的加速度大小a′＝g＋a,螺丝落至底面时,有
0?
h?
12
（g?
a）t
2
t?
2hg?
a
?
0.705s
（2）由于升降机在t时间内上升的高度为
h?
?
v0t?
12at
2
则d?
h?
h?
?
0.716m
【篇二：
物理学教程（第二版）上册课后习题答案详解】
-1
但由于｜dr｜＝ds,故?
即｜｜＝．由此可见,应选（c）．
dtdtdr
1-2分析与解表示质点到坐标原点的距离随时间的变化率,在极坐标系中叫径向速率．通常用符号v表示,这是速度矢量在位矢方向上的
dtdrds
一个分量；表示速度矢量；在自然坐标系中速度大小可用公式v?
计算,在直角坐标系中则可由公式
dtdt
r
dx?
?
dy?
v?
?
?
?
?
?
求解．故选（d）．
?
dt?
?
dt?
dv
1-3分析与解表示切向加速度a,它表示速度大小随时间的变化率,是加速度矢量沿速度方向的一个分量,起改变速度大小的作用；
dt
drdsdv在极坐标系中表示径向速率v（如题1-2所述）在自然坐标系中表示质点的速率v；而表示加速度的大小而不是切向加速度a．因dtdtdt
ｔ
22
rｔ
此只有（3）式表达是正确的．故选（d）．
1-4分析与解加速度的切向分量aｔ起改变速度大小的作用,而法向分量an起改变速度方向的作用．质点作圆周运动时,由于速度方向不断改变,相应法向加速度的方向也在不断改变,因而法向加速度是一定改变的．至于aｔ是否改变,则要视质点的速率情况而定．质点作匀速率圆周运动时,aｔ恒为零；质点作匀变速率圆周运动时,aｔ为一不为零的恒量,当aｔ改变时,质点则作一般的变速率圆周运动．由此可见,应选（b）．1-5
解
（1）质点在4.0s内位移的大小
（2）由得知质点的换向时刻为
dx
?
0dt
tp?
2s（t＝0不合题意）
则
所以,质点在4.0s时间间隔内的路程为
（3）t＝4.0s时
v?
dx
?
?
48m?
s?
1
dtt?
4.0s
d2xa?
2?
?
36m.s?
2
dtt?
4.0s
1-6解
（1）由x（t）和y（t）中消去t后得质点轨迹方程为
y?
2?
这是一个抛物线方程,轨迹如图（a）所示．
（2）将t＝0ｓ和t＝2ｓ分别代入运动方程,可得相应位矢分别为
12x4
r0?
2j,r2?
4i?
2j
图（a）中的p、q两点,即为t＝0ｓ和t＝2ｓ时质点所在位臵．（3）由位移表达式,得
其中位移大小
而径向增量
2222
?
r2?
r0?
x2?
y2?
x0?
y0?
2.47m
1-7．解
（1）速度的分量式为
vx?
dx
?
?
10?
60tdtdyvy?
?
15?
40t
dt
2
2
-1-1
v0?
v0x?
v0y?
18.0m?
s?
1
（2）加速度的分量式为
v0yv0x
?
?
32
ax?
则加速度的大小为
dvdvx
?
60m?
s?
2,ay?
y?
?
40m?
s?
2dtdta?
ax?
ay?
72.1m?
s?
2
2
2
ayax
?
?
2
3
1-8解1
（1）以地面为参考系,取如图所示的坐标系,升降机与螺丝的运动方程分别为
1
y1?
v0t?
at2
21
y2?
h?
v0t?
gt2
2
当螺丝落至底面时,有y1＝y2,即
11v0t?
at2?
h?
v0t?
gt2
22
t?
（2）螺丝相对升降机外固定柱子下降的距离为
2h
?
0.705s
g?
a
12
gt?
0.716md?
h?
y2?
?
v0t?
2
解2
（1）以升降机为参考系,此时,螺丝相对它的加速度大小a′＝g＋a,螺丝落至底面时,有
0?
h?
1
2
（g?
a）t2
t?
2h
g?
a
?
0.705s
（2）由于升降机在t时间内上升的高度为
h?
?
v1
20t?
2
at
则
d
?
h?
h?
?
0.716m
1-9解由分析知,应有
?
vt
vdv?
?
adt
得
v?
4t?
1
3
t3?
v0
（1）
t
由
?
xxdx?
?
0
vdt
得
x?
2t2?
112
t4
代入
（1）、
（2）得
v-1
于是可得质点运动方程为
x?
2t2?
112
t4
?
0.751-10解选取石子下落方向为y轴正向,下落起点为坐标原点．
（1）由题意知
a?
dv
dt
?
a?
bv
（1）用分离变量法把式
（1）改写为
dv
a?
bv
?
dt
（2）
将式
（2）两边积分并考虑初始条件,有
?
v
dv
a?
bv
v?
?
tv0
0dt
（2）
得石子速度
v?
a
（1?
e?
bt）b
由此可知当,t→∞时,
v?
a
为一常量,通常称为极限速度或收尾速度．b
（2）再由
v?
dya
?
（1?
e?
bt）并考虑初始条件有dtb
?
得石子运动方程
y
dy?
?
a
（1?
e?
bt）dt0b
t
y?
1-11
aa
t?
2（e?
bt?
1）bb
解由加速度定义式,根据初始条件t0＝0时v0＝0,积分可得
?
dv?
?
adt?
?
（6i?
4j）dt
vtt
v?
6ti?
4tj
又由
v?
dr
dt
及初始条件t＝0时,r0＝（10m）i,积分可得
?
由上述结果可得质点运动方程的分量式,即
r
r0
dr?
?
vdt?
?
（6ti?
4tj）dt
tt
r?
（10?
3t2）i?
2t2j
x＝10＋3t
y＝2t
消去参数t,可得运动的轨迹方程
3y＝2x-20m
这是一个直线方程．直线斜率
2
2
k?
dy2
x＝2.0t,y＝19.0-2.0t
2
1-12解
（1）由参数方程消去t得质点的轨迹方程：
y＝19.0-0.50x
（2）在t1＝1.00ｓ到t2＝2.0ｓ时间内的平均速度
2
?
（3）质点在任意时刻的速度和加速度分别为
v（t）?
vxi?
vyj?
dxdyi?
j?
2.0i?
4.0tjdtdt
d2xd2y
a（t）?
2i?
2j?
?
4.0m?
s?
2j
dtdt
v（t）｜t＝1ｓ＝2.0i-4.0j
则t1＝1.00ｓ时的速度切向和法向加速度分别为
at
t?
1s
?
dvd2?
2et?
（vx?
v2y）et?
3.58m?
setdtdt
an?
a2?
at2en?
1.79m?
s?
2en
（4）t＝1.0ｓ质点的速度大小为
2
?
1
v?
vx?
v2y?
4.47m?
s
v2
an
1-13
解
（1）取如图所示的坐标,物品下落时在水平和竖直方向的运动方程分别为
2
x＝vt,y＝1/2gt
-1
x?
v
（2）视线和水平线的夹角为
2y
?
452mg
y
?
12.5ox
（3）在任意时刻物品的速度与水平轴的夹角为
vgt
vxv
取自然坐标,物品在抛出2s时,重力加速度的切向分量与法向分量分别为
gt?
?
at?
g
v?
?
gt?
?
an?
gcos?
?
gcos?
?
?
9.62m?
s?
2
v?
?
1-14
解在图示坐标系中，有
x?
（v0cos?
）t
（1）12
gt
（2）y?
（v0sin?
）t?
2
vy?
v0sin?
?
gt（3）
（1）由式
（1），令
x?
xm?
57m，得飞跃时间
tm?
xm
?
1.37s
v0cos?
（2）由式（3），令
vy?
0，得飞行到最大高度所需时间
t’m?
v0sin?
g
将m代入式
（2），得飞行最大高度
t’
【篇三：
物理学教程第二版马文蔚下册课后答案完整版】
放置，其周围空间各点电场强度e（设电场强度方向向右为正、向左为负）随
位置坐标x变化的关系曲线为图（b）中的（
）
题9-1图
板法向向外，依照电场叠加原理可以求得各区域电场强度的大小和方向.因
而正确答案为（b）.
9－2下列说法正确的是（）
（a）闭合曲面上各点电场强度都为零时，曲面内一定没有电荷
（b）闭合曲面上各点电场强度都为零时，曲面内电荷的代数和必定为零
（c）闭合曲面的电通量为零时，曲面上各点的电场强度必定为零
（d）闭合曲面的电通量不为零时，曲面上任意一点的电场强度都不可能为零分析与解依照静电场中的高斯定理，闭合曲面上各点电场强度都为零时，曲面内电荷的代数和必定为零，但不能肯定曲面内一定没有电荷；闭合曲面
的电通量为零时，表示穿入闭合曲面的电场线数等于穿出闭合曲面的电场线
数或没有电场线穿过闭合曲面，不能确定曲面上各点的电场强度必定为零；同理闭合曲面的电通量不为零，也不能推断曲面上任意一点的电场强度都不
可能为零，因而正确答案为（b）.
9－3下列说法正确的是（）
（a）电场强度为零的点，电势也一定为零
（b）电场强度不为零的点，电势也一定不为零
（c）电势为零的点，电场强度也一定为零
（d）电势在某一区域内为常量，则电场强度在该区域内必定为零
分析与解电场强度与电势是描述电场的两个不同物理量，电场强度为零表
示试验电荷在该点受到的电场力为零，电势为零表示将试验电荷从该点移到
参考零电势点时，电场力作功为零.电场中一点的电势等于单位正电荷从该
点沿任意路径到参考零电势点电场力所作的功；电场强度等于负电势梯度.
因而正确答案为（d）.
*9－4在一个带负电的带电棒附近有一个电偶极子，其电偶极矩p的方向
如图所示.当电偶极子被释放后，该电偶极子将（）
（a）沿逆时针方向旋转直到电偶极矩p水平指向棒尖端而停止
（b）沿逆时针方向旋转至电偶极矩p水平指向棒尖端，同时沿电场线方向
朝着棒尖端移动
（c）沿逆时针方向旋转至电偶极矩p水平指向棒尖端，同时逆电场线方向
朝远离棒尖端移动
（d）沿顺时针方向旋转至电偶极矩p水平方向沿棒尖端朝外，同时沿电场
线方向朝着棒尖端移动
题9-4图
分析与解电偶极子在非均匀外电场中，除了受到力矩作用使得电偶极子指
向电场方向外，还将受到一个指向电场强度增强方向的合力作用，因而正确
答案为（b）.
虑，一个有8个电子，8个质子和8个中子构成的氧原子所带的最大可能净电
荷是多少？
若将原子视作质点，试比较两个氧原子间的库仑力和万有引力
的大小.
中子电量为10－21－21e，e，则由一个氧原子所包含的8个电子、8个质子和8个中子
可求原子所带的最大可能净电荷.由库仑定律可以估算两个带电氧原子间的
库仑力，并与万有引力作比较.
解一个氧原子所带的最大可能净电荷为
qmax?
?
1?
2?
?
8?
10?
21e
二个氧原子间的库仑力与万有引力之比为
范围内时，对于像天体一类电中性物体的运动，起主要作用的还是万有引力.9－61964年，盖尔曼等人提出基本粒子是由更基本的夸克构成，中子就是由一个带21e的上夸克和两个带?
e的下夸克构成.若将夸克作为经典粒33
求它们之间的相互作用力.
解由于夸克可视为经典点电荷，由库仑定律
f与径向单位矢量er方向相同表明它们之间为斥力.
9－7点电荷如图分布，试求p点的电场强度.
分析依照电场叠加原理，p点的电场强度等于各点电荷单独存在时在p点激
发电场强度的矢量和.由于电荷量为q的一对点电荷在p点激发的电场强度大
小相等、方向相反而相互抵消，p点的电场强度就等于电荷量为2.0q的点电
荷在该点单独激发的场强度.
解根据上述分析
ep?
题9-7图
9－8若电荷q均匀地分布在长为l的细棒上.求证：
（1）在棒的延长线，
（2）在棒的垂直平分线上，离棒为r处的电场强度为
若棒为无限长（即l→∞），试将结果与无限长均匀带电直线的电场强度相比
较
.
题9-8图
分析这是计算连续分布电荷的电场强度.此时棒的长度不能忽略，因而不
能将棒当作点电荷处理.但带电细棒上的电荷可看作均匀分布在一维的长直
线上.如图所示，在长直线上任意取一线元dx，其电荷为dq＝qdx/l，它在
点p的电场强度为
de?
e?
?
de
接着针对具体问题来处理这个矢量积分.
（1）若点p在棒的延长线上，带电棒上各电荷元在点p的电场强度方向相
同，
e?
?
ldei
的分量因对称性叠加为零，因此，点p的电场强度就是
e?
?
deyj?
?
lsin?
dej
证
（1）延长线上一点p的电场强度e
电场强度的方向沿x轴.
（2）根据以上分析，中垂线上一点p的电场强度e的方向沿y轴，大小为
1q/l
此结果与无限长带电直线周围的电场强度分布相同［图（b）］.这说明只要满
足r2/l2＜＜1，带电长直细棒可视为无限长带电直线.
电场强度的大小.
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