大學(xué)物理（蒼松書屋）

1、大 學(xué) 物 理1教育課第2章 運動的描述 一維運動2-7 一匹馬從馴馬師手中脫韁后前慢跑了116 m用了14.0 s，然后突然折返回來，跑到一半處用去了4.8 s。請問此過程中:(a)馬的平均速率是多少？(b)馬的平均速度是多少？(選遠離馴馬師的方向作為正方向。)2教育課2-21 在高速公路上，一輛特殊的汽車以1.8 m/s2的加速度加速，從80 km/h加速到110 km/h需要多長時間？3教育課2-27 一質(zhì)點沿著x軸運動，其位移-時間函數(shù)為x=6.8t+8.5t2，t、x的單位分別為s，m，求其加速度-時間的函數(shù)。4教育課2-29 一個物體的位移為x=At+Bt2，其中t，x的單位分別為

2、s，m，(a)A，B的單位分別是什么？(b)求其加速度-時間函數(shù)；(c)求t=5.0 s時物體的速度與加速度；(d)如物體位置-時間函數(shù)變?yōu)閤=At+Bt-3，其速度又如何？5教育課2-50 試計算(a)金剛從帝國大廈墜落需多久？（帝國大廈高380 m）(b)金剛落地時的速度。6教育課2-55 一架直升飛機以5.10 m/s的速度豎直上升，在離地面105 m處從窗口扔出以包裹，問此包裹落地需要多少時久？（假設(shè)包裹的起始速度v0等于直升機速度）7教育課2-61 一個下落的石子用0.33 s的時間經(jīng)過高度為2.2 m的窗戶（如圖2-42），問此石子從窗戶頂端以上多高的位置開始下落？8教育課第3章

3、二維或三維中的動力學(xué) 矢量3-9 質(zhì)點從初始時刻t=0以初速度5.0 m/s沿x軸正方向運動。如果加速度為（-3.0i+4.5j）m/s2，確定質(zhì)點到達x軸上最遠位置時的速度和x值。9教育課3-13 (a)如果跳遠運動員從水平面以45角起跳，則會在8.0 m處落地。她的起跳速度v0是多少？(b)她現(xiàn)在徒步來到河左岸。這里沒有橋，兩岸的水平距離為10 m，河面位于起跳點正下方2.5 m處。如果她從左岸用(a)中的速度以45角起跳，會在對岸何處著地？10教育課3-18 游泳者在靜水中有用的速度為0.60 m/s。(a)如果她橫渡55 m寬的河，水的速度為0.50 m/s，他將在下游多遠處上岸？（從

4、對岸起始點算起）(b)到達對岸需要多長時間？11教育課3-19 在上題中，(a)游泳者要想直接到達對岸，出發(fā)時她必須朝向上游什么角度？(b)她需要花多長時間到達對岸？12教育課3-20 一架飛機預(yù)定在東偏北38.0方向上以580 km/h速度飛行。但風(fēng)以72 km/h的速度從北面吹來。飛機的機頭應(yīng)朝什么方向？13教育課第4章 動力學(xué) 牛頓運動定律4-2 將9.20 g的子彈在0.8 m長的槍管里從靜止加速到125 m/s,需要的平均推力是多少？14教育課4-7 (a)對于兩個正在降落的跳傘員（質(zhì)量=132 kg包括降落傘），當(dāng)他們受到的向上的空氣阻力等于他們重量的四分之一時，他們的加速度是多少

5、？(b)打開降落傘，跳傘員悠閑地以勻速降落到地面。這時跳傘員受到的空氣阻力應(yīng)該是多少？15教育課4-8 克里斯汀做了一個Tyrolean traverse裝置，如圖4-31所示。他要穿過一個25 m寬的峽谷，通過系在峽谷兩邊的樹上的繩子。這個繩子必須有足夠的下垂度才會斷。假設(shè)繩子斷裂前可以提供的張力最大為29 kN，安全系數(shù)為10。（也就是說，繩子只能承擔(dān)29 kN/10=2.9 kN以下的張力。）(a)在上述的安全范圍內(nèi)，求繩子必須具有的下垂距離x，設(shè)克里斯汀的質(zhì)量為72.0 kg。(b)如果Tyrolean traverse裝置沒有正確的設(shè)置，下垂距離只有(a)求得結(jié)果的四分之一，求繩子上

6、的張力。繩子會斷嗎？16教育課17教育課4-12 在南極兩輛履帶式雪地車正拖著一個房子前往另一個宿營地，如圖4-34所示。施加在房子上的拉力FA和FB的合力與L線平行，F(xiàn)A=4500 N,求FB和FA+FB的大小。18教育課4-14 如圖4-36a和b所示，力F1和F2作用在18.5 kg的物體上，物體處于無摩擦的桌面上。如果F1=10.2 N，F(xiàn)2=16.0 N，求作用在物體上的合外力和物體的加速度。19教育課4-19 圖4-41中一個方塊（質(zhì)量mA）放在光滑的水平面上，通過一個細繩繞過滑輪連接到另一個豎直懸掛的方塊（mB）上。(a)對每個方塊畫出隔離體受力圖，標(biāo)出重力，繩子施加的力和正壓力

7、；(b)用牛頓第二定律，寫出系統(tǒng)加速度的表達式和繩子上的張力的表達式。忽略摩擦力和繩、滑輪的質(zhì)量。20教育課4-20 (a)如果mA=13.0 kg，mB=5.0 kg，如圖4-41所示，求每個方塊的加速度。(b)如果初始mA靜止在距離桌子邊緣1.250 m處，系統(tǒng)在自由狀態(tài)下，mA需要多久可以到達桌子邊緣？(c)如果mB=1.0 kg，若要系統(tǒng)的加速度保持在0.01 g，mA需要多大？21教育課第5章 牛頓定律的運用 摩擦力 圓周運動 阻力5-4 如圖5-33所示，木箱在傾斜的坡面上以3.0 m/s的初速度向上運動。(a)木箱能沖上多遠？(b)假設(shè)摩擦系數(shù)為R=0.17，木箱沖上去再滑下來落

8、回出發(fā)點所需要的時間是多少？22教育課23教育課5-11 斜塊上兩物塊質(zhì)量mA=2.0 kg，mB=5.0 kg，之間由輕繩連接（如圖5-37）。斜塊與物體間的滑動摩擦系數(shù)均為k=0.30。如果mA向上滑動而mB向下滑動，試求它們的加速度。24教育課5-15 噴氣式飛機駕駛員駕駛飛機在豎直面內(nèi)作圓周運動（如圖5-39所示）。(a)如果飛機經(jīng)過最低點時速度為1200 km/h，向心加速度不超過6.0 g，試確定圓周運動半徑的最小值。(b)計算體重78 kg的飛行員在經(jīng)過圓周運動最低點時的有效重量（座椅對他的推力）；(c)經(jīng)過圓周最高點時的有效重量（假設(shè)速度不變）。25教育課第6章 萬有引力和牛頓

9、體系6-11 四個質(zhì)點如圖6-20放置，計算原點處質(zhì)點m受到的引力沿x和y方向的分量，并將該力用矢量(i，j)來表示。26教育課6-12 估算歐羅巴星的表面引力加速度。歐羅巴星質(zhì)量為4.91022 kg，并假設(shè)其密度與地球相同。27教育課28教育課6-26 用繩子將一只重13.0 kg的猴子掛在電梯的天花板上，繩子在電梯的加速過程中斷裂。已知繩子可以經(jīng)受的最大張力為185 N，那么電梯的加速度至少是多大？（確定大小和方向）29教育課6-40 行星A和B繞某星做圓周運動，行星A到該星的距離比行星B到該星的距離大9.0倍。兩行星的運行速率之比vA/vB是多大？30教育課第7章 功與能7-1 計算用

10、一個50 cm寬的割草機修剪一塊10 m20 m的草坪要做多少功。假設(shè)推力為15 N。31教育課7-7 如果A=9.0i-8.5j，B=-8.0i+7.1j+4.2k和C=6.8i-92j，計算(a)A(B+C); (b)(A+C)B; (c)(B+A)C32教育課7-12 如果將一個彈簧從原長拉伸到2 cm需要5.0 J的功，那么再拉伸4.0 cm需要做多少功。33教育課7-14 將一個彈簧從原長壓縮x，假設(shè)用的力F=kx+ax3+bx4，那么從x=0開始計算壓縮x需要做多少功。34教育課7-17 一輛1200 kg的車以v=66 km/h的速度在水平面上行駛并撞上一個水平的彈簧，行駛了2.

11、2 m的距離后停下來，那么這個彈簧的勁度系數(shù)是多少？35教育課7-19 將一個265 kg的重物用一根纜繩以a=0.15 g的加速度提升23.0 m。確定(a)纜繩上的拉力；(b)對重物做的凈功是多少；(c)纜繩對重物做了多少功；(d)重力對重物做了多少功；(e)將設(shè)從靜止開始，則重物的最終速度是多少？36教育課第8章 能量守恒8-1 一個56.5 kg的登山者從海拔1270 m處開始登上高度為2660 m的山頂。(a)登山者的勢能變化了多少？(b)他需要做的最少功是多少？(c)他實際做的功是否比這個大？37教育課8-5 一個72 kg的蹦床運動員以4.5 m/s垂直向上的速度從平臺跳下。(a

12、)他落到平臺下方2.0 m的蹦床時的速度是多少？(b)若蹦床可以看成是一個勁度系數(shù)為5.8104 N/m的彈簧，則她會被壓縮多深？38教育課39教育課8-8 一個質(zhì)量為m的溜冰者從靜止開始從一無摩擦的半徑為r的固體球頂上滑下，(a)當(dāng)為多少時溜冰者將離開球表面？(b)若有摩擦，則溜冰者離開球表面的角度是增大還是減??？40教育課41教育課8-12 有如圖8-29的軌道，AB是半徑為2.0 m的四分之一圓，沒有摩擦。BC段為長3.0 m的水平面，摩擦系數(shù)k=0.25。彈簧所在的CD段沒有摩擦。一質(zhì)量為1.0 kg的物體靜止地從A點開始釋放，沿軌道滑落后將彈簧壓縮了0.20 m。求(a)物體在B點的

13、速度；(b)物體從B點滑到C點時產(chǎn)生的熱量；(c)物體在C點的速度；(d)彈簧的勁度系數(shù)k。42教育課43教育課8-13 一個0.620 kg的木塊與一根質(zhì)量很輕的彈簧（k=180 N/m）相連，如圖8-30示。這個木頭-彈簧系統(tǒng)壓縮5.0 cm后釋放，木塊沖到離平衡位置2.3 cm后停下并掉頭。求木塊和桌面間的滑動摩擦系數(shù)。44教育課8-14 在13題中如果木塊的質(zhì)量為180 g。木塊在桌面上滑動的摩擦系數(shù)為0.30。一個25 N的力將彈簧壓縮了18 cm。如果彈簧在此位置處釋放，則在第一個循環(huán)過程中，彈簧將相對于平衡位置被拉伸了多長？45教育課8-17 兩顆地球衛(wèi)星A和B，質(zhì)量均為m=95

14、0 kg，被發(fā)射到以地球中心為圓心的圓形軌道上。衛(wèi)星A的高度為4200 km，衛(wèi)星B的高度為12600 km。(a)兩衛(wèi)星的勢能是多少？(b)兩衛(wèi)星的動能是多少？(c)若將衛(wèi)星A的軌道變?yōu)榕c衛(wèi)星B的軌道一樣，需要做多少功？46教育課47教育課第9章 動量9-1 作用在一個質(zhì)量為m的質(zhì)點上的力為F=26i-12tj，其中F和t的單位分別為N和s。試求時間從1.0 s變化到2.0 s時這個質(zhì)點的動量改變量。48教育課9-2 一個質(zhì)量為145 g的棒球，以30.0 m/s的速度沿x軸方向運動，它以45角度打到圍欄上并以不變速率沿y軸方向反彈。請以矢量形式給出其動量的改變量。49教育課9-4 一個小孩

15、在船上將一個重量為5.70 kg的物體以10.0 m/s的速度沿水平方向拋出，如圖9-36所示。假設(shè)船本來是靜止的，請計算拋出物體后船的速度。小孩和船的質(zhì)量分別為24.0 kg和35.0 kg。50教育課9-6 一個質(zhì)量為12 kg的錘子以8.5 m/s的速度敲釘子，并在8.0 ms的時間內(nèi)靜止。請計算(a)施加給釘子的沖涼量是多少？(b)作用在釘子上的平均力是多少？51教育課9-8 一個質(zhì)量為0.450 kg的曲棍球以4.80 m/s的速度向東運動，與另外一個質(zhì)量為0.900 kg的靜止曲棍球碰撞。假設(shè)二者為完全彈性碰撞，試求碰撞以后每個球的速度及其方向。52教育課9-11 一個本來靜止的物

16、體內(nèi)部發(fā)生爆炸后分成兩部分，其中一部分的質(zhì)量是另外一部分質(zhì)量的1.5倍。假設(shè)在爆炸過程中釋放了7500 J的能量，試計算兩部分物體分別獲得多少動能？53教育課9-13 一個靜止的放射性核子衰變成另外一個核子、一個電子和一個中微子。放射出的電子和中微子的速度吃呢個直角，并分別具有的動量為9.610-23 kgm/s和6.210-23 kgm/s。請計算出衰變成的另外一個核子的動量大小和方向。54教育課第10章 轉(zhuǎn)動10-5 一個冷卻風(fēng)扇在它以850 r/min轉(zhuǎn)動時被關(guān)閉，在它停下前轉(zhuǎn)了1350轉(zhuǎn)。(a)風(fēng)扇的角速度是多少？（假設(shè)它恒定）(b)風(fēng)扇經(jīng)過多長時間才完全停止？55教育課10-7 長2

17、.0 m的均勻桿，如圖10-46所示，分別計算關(guān)于(a)C點即為質(zhì)心，(b)端點P的合力矩。56教育課10-9 圖10-47中前臂用肱三頭肌以7.0 m/s2的加速度加速3.6 kg的球。試計算(a)所需力矩，(b)肱三頭肌必須施加的力。忽略手臂的質(zhì)量。57教育課10-11 確定門的轉(zhuǎn)動慣量，門的質(zhì)量為19 kg，高2.5 m，寬1.0 m，鉸鏈沿著門的一邊。忽略門的厚度。58教育課10-13兩個質(zhì)量分別為mA=35.0 kg和mB=38.0 kg的物體，通過跨接在滑輪上的繩子連接，圖10-48。滑輪是一個半徑為0.381 m和質(zhì)量為3.1 kg的均勻圓柱體。初始時mA在地面上，而mB停在離地

18、高2.5 m處。如果釋放系統(tǒng)，運用能量守恒去確定mB剛要撞擊地面時的速度。假設(shè)滑輪軸沒有摩擦。59教育課60教育課第11章 角動量 一般轉(zhuǎn)動11-5 一個均勻圓盤繞軸以3.7 r/s作無摩擦轉(zhuǎn)動，一根不轉(zhuǎn)動的桿，其質(zhì)量與圓盤相等，長度與圓盤直徑相等，自由落到旋轉(zhuǎn)的圓盤上，如圖11-25所示。它們疊加在一起并繞主軸轉(zhuǎn)動，組合后的角頻率（用r/s表示）為多少？61教育課11-17 如圖11-28所示，兩個物體用繩子連接并跨接在以半徑為R0具有轉(zhuǎn)動慣量I的定滑輪上，MA在無摩擦表面滑動，MB懸空。確定如下關(guān)系式：(a)系統(tǒng)關(guān)于定滑輪軸的角動量，用MA或MB的速度v表示；(b)兩物體的加速度。62教育

19、課11-19 如圖11-29所示，質(zhì)量為270 g、長為1.0 m的均勻木棍繞其中心轉(zhuǎn)動，以質(zhì)量為3.0 g的子彈在木棍中心到末端的中間處擊穿木棍。子彈的初速度為250 m/s，末速度為140 m/s，碰撞后木棍的角速度是多少？63教育課第12章 靜態(tài)平衡 彈性與斷裂12-2 上臂拉伸肌肉施加給較低的手臂的FM多大時，才能推舉質(zhì)量7.3 kg的鉛球（圖12-28）？假設(shè)下臂質(zhì)量為2.3 kg，其重心與肘關(guān)節(jié)距離為12.0 cm。64教育課12-3 當(dāng)一個52 kg的人站在跳水版頂端時，試計算支撐跳水版的力FA和FB（如圖12-29所示）。(a)忽視板的質(zhì)量。(b)跳水版質(zhì)量為28 kg。假設(shè)板

20、重心在其中心。65教育課12-4 圖12-3中，兩根繩子拉住一枝形吊燈，上面的繩子與天花板成45角。假設(shè)繩子可以承受1660 N的力而不被拉斷，枝形吊燈的最大重量可以是多少？66教育課12-7 一個75 kg的成年人坐在9.0 m長板的一端。他25 kg的孩子坐在另一端。(a)板保持平衡，支點應(yīng)該在哪里？忽略板的質(zhì)量。(b)假設(shè)板均勻，且質(zhì)量為15 kg，若要保持平衡支點在哪里？67教育課第14章 振動14-5 對于彈簧一端系著小質(zhì)量物體的系統(tǒng)，其位移與時間的曲線見圖14-30。t=0時，x=0.43 cm。(a)若m=9.5 g，求彈簧常熟k；(b)寫出位移x與時間t的函數(shù)關(guān)系。68教育課6

21、9教育課14-9 特工阿琳設(shè)計了以下方法測量來福槍槍口的初速度（圖14-32）。她開槍將子彈射入4.648 kg的木塊內(nèi)，此木塊靜止擱在一個光滑的平面上，并與彈簧常熟為k=142.7 N/m的彈簧連接。子彈的質(zhì)量為7.870 g，嵌在木塊內(nèi)。她測量到木塊壓縮彈簧的最大距離為9.460 cm。試問子彈的速度v為多少？70教育課第15章 波動15-1 一個漁民觀察到每3.0 s就有一個波峰通過船頭，他測量到兩個波峰之間的距離為8.0 m。試問：水波傳播的速度是多少？71教育課15-4 一根質(zhì)量為0.65 kg的會死呢個字被系在兩個支撐點之間，支撐點之間的距離為8.0 m。如果繩子上的張力為140

22、N，請問：一個波脈沖從一個支撐點傳播到另一個支撐點需要多時間？72教育課15-9 一列地震波穿過地殼向外傳播，在距離地心分別為15和45 km的兩個地點測量。請問：在這兩點上所測得地震波的強度之比以及振幅之比是多少？73教育課15-14 一列橫波沿著細繩傳播，其波的表達式D=0.22sin(5.6x+34t)，其中D和x的單位是m，時間t的單位是s；試求：波的(a)波長，(b)頻率，(c)速度（大小及方向），(d)振幅，(e)細繩上質(zhì)點的最大速度和最小速度。74教育課15-16 一根繩子上的橫波表達式D(x,t)=0.12sin(3.0 x-15.0t)，其中D和x的單位是m，世間t的單位是s

23、。試求：繩子上x=0.60m處質(zhì)點的位移和速度。75教育課15-24 一根弦上波的波速為96 m/s，如果駐波的頻率為445 Hz，請問：兩個相鄰波節(jié)之間的距離是多少？76教育課第17章 溫度、熱膨脹和理想氣體定律17-7 在20時55.50 mL的水完全填滿了一個容器。當(dāng)容器和水被加熱到60時，有0.35 g的水流失。(a)容器的體積膨脹系數(shù)是多少？(b)容器最有可能是什么材料制成的？水的密度在60時為0.98324 g/mL。77教育課17-11 在一內(nèi)燃機中，壓強為大氣壓，溫度約為20的空氣，其體積由一個活塞壓縮至原來體積的1/8（壓縮比=8.0）。請估計當(dāng)壓強達到40 atm時壓縮空氣

24、的溫度。78教育課17-16 一個密封容器的4.0 mol氣體被壓縮，使其體積從0.020 m3壓縮到0.018 m3。在這個過程中，溫度下降了9.0 K，而壓強增加了450 Pa。容器中原來氣體的壓強和溫度各是多少？79教育課17-26 一間房子的容積為870 m3。(a)在15 時，房子內(nèi)的空氣總質(zhì)量是多少？(b)如果溫度下降到-15時，進入或排出房子的空氣質(zhì)量是多少？80教育課第18章 氣體動理論18-5 若需將20溫度下的氣體方均根速率提高2.0%，則溫度必須提高到多少攝氏度？81教育課18-9 一體積為8.5 m3的容器中有1800 mol氮氣。求：壓強3.1 atm時，氮氣分子的方

25、均根速率。82教育課18-15 25個質(zhì)點的速率分別為：2個速率為10 m/s,7個速率為15 m/s，4個速率為20 m/s，3個速率為25 m/s，6個速率為30 m/s，一個速率為35 m/s，2個速率為40 m/s。計算：(a)平均速率；(b)方均根速率；(c)最概然速率。83教育課第19章 熱與熱力學(xué)第一定律19-16 物體的熱容C定義為物體溫度上升1所需的熱量。因此，如果溫度上升T，那么所需的熱量Q=CT。(a)用物體的比熱容c表示出物體的熱容C；(b)1.0 kg水的熱容是多少？(c)如果是35 kg的水呢？84教育課19-31 考慮以下的兩步過程：熱量可以從體積不變的理想氣體中

26、流出，氣體壓強由2.2 atm變?yōu)?.4 atm；隨后，氣體在壓強不變條件下開始膨脹，體積由5.9 L變成9.3 L，氣體溫度達到初始值。如圖19-29所示。計算(a)氣體在此過程中做功的大?。?b)氣體內(nèi)能的變化量；(c)氣體吸收或氣體放出的熱量。85教育課19-32 圖19-30所示的PV圖表示了一個包含1.55摩爾的單原子理想氣體系統(tǒng)的兩個可能狀態(tài)。（P1=P2=455 N/m2，V1=2.00 m3,V2=8.00 m3）(a)畫出自由狀態(tài)1等壓膨脹到狀態(tài)2的過程曲線，并標(biāo)記為A過程。(b)找出這一過程中氣體做功大小及內(nèi)能的改變量。(c)畫出以下兩步過程：首先，由狀態(tài)1等溫膨脹到體積V

27、2；然后，溫度經(jīng)過等體過程上升到狀態(tài)2的溫度，將這一過程標(biāo)記為B過程。(d)找到B過程中氣體內(nèi)能的變化。86教育課87教育課19-53 3.65 mol雙原子分子理想氣體由體積0.1210 m3緩慢絕熱膨脹為0.750 m3。初始壓強為1.00 atm。計算(a)初態(tài)和終態(tài)溫度；(b)內(nèi)能的變化；(c)集體損耗的熱量；(d)對氣體做功的大小（忽略分子振動）88教育課第20章 熱力學(xué)第二定律20-1 有一以理想氣體 mol氬氣（單原子分子）為工作物質(zhì)的熱機循環(huán)，圖20-17為該循環(huán)的PV狀態(tài)圖。初始狀態(tài)在a點，為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，bc為等溫過程，T=423 K；ab為等壓過程，ac為等容過程。(a)熱機經(jīng)歷的循環(huán)是順時針還是逆時針？(b)熱機的效率為多少？89教育課90教育課20-4 一臺卡諾熱機在210和45兩個熱源之間工作，熱機的輸出功率為950 W試計算熱輸出率（QL/t）91教育課20-26 有以單原子分子理想氣體做如圖20-22所示的循環(huán)，PV狀態(tài)圖所呈現(xiàn)的是一個矩形循環(huán)。(a)試求熱機的效率，QH和QL為熱機一次循環(huán)中吸收和放出的總