【物理】大学物理思考题答案第四章.docx

第四章动量守恒定律与能量守恒定律4-1 用锤压钉 , 很难把钉子压入木块 , 假如用锤击钉 , 钉子就很简单进入木块；这就是为什么？答: 要将钉子压入木块中, 受到木块得阻力就是很大得, 仅靠锤压钉子上面得重量远远不够 , 只有挥动锤子 , 使锤子在极短得时间内速度从很大突然变为零, 在这过程中可获得较大得冲量 , 即:又由于很短 , 所以可获得很大得冲力, 这样才足以克服木块得阻力, 将钉子打进木块中去；4-2一人躺在地上 , 身上压一块重石板, 另一人用重锤猛击石板, 但见石板碎裂, 而下面得人毫无损耗；何故？, 亦即很大；但就是 , 由于石板得质量 m很大,答: 石板受击所受到得冲量很大, 冲击力 F 很大, 此力作所以, 石板得速度变化并不大；又由于用重锤猛击石板时用于石板 , 易击碎石板 ; 但就是 , 由于石板得面积很大, 故作用于人体单位面积上得力并不大 , 所以下面得人毫无损耗；4-3, 与水平地面相碰 , 一个反弹两个质量相同得物体从同一高度自由下落回去, 另一个却贴在地上 , 问哪一个物体给地面得冲击较大？答: 贴地:反弹:, 就反弹回去得物体对地面冲击大；4-4两个物体分别系在跨过一个定滑轮得轻绳两端； 如把两物体与绳视为一个系统 , 哪些力就是外力？哪些力就是内力？答: 取系统与绳 , 内力:外力:,绳与滑轮摩擦力 , 滑轮对绳支持力；4-5: 由于内力不转变系统得在系统得动量变化中内力起什么作用？有人说动量, 所以不论系统内各质点有无内力作用, 只要外力相同 , 就各质点得运动情形就相同；这话对吗？答: 这话就是错得；由质点系动量定理可知, 在系统动量变化中 , 外力转变系统得动量, 内力不转变系统得动量; 但内力转变各质点得动量 , 所以各质点得运动情形就不相同；4-6: “古之多力者 , 身我国东汉史学者王充在其所著《论衡》一书中记有能负荷千钧 , 手能决角伸钩 , 使之自举 , 不能离地；”说得就是古代大力士自己不能把自己举离地面；这个说法正确吗？为什么？答: 正确；取人与地球为一系统 , 重力就是内力 , 不能转变系统得动量 , 所以自己不能举起自己；4-7, 而从小船上不简单跳上岸, 这就是为什么？人从大船上简单跳上岸答: 水平无外力 , 动量守恒 , 小船:,,大船:,,;,; 就小船后退较远 , 相当从远处跳 , 跳到水里；4-8一人在帆船上用鼓风机正对帆鼓风 , 试图使帆船前进 , 但她发觉 , 船非但不前进 , 反而缓慢后退 , 这就是为什么？答: 鼓风机喷出气体对帆作用力, 与气体对鼓风机作用力, 就是一对平稳力 ,作用船上 , ；鼓风机对气体得作用力, 船应不动 , 但气体吹到帆上时 , 帆左边流速大 ,压强小 ; 帆右边流速小 , 压强大 ,, 帆得面积相同 ,, 船缓慢后退；流体力学公式 , 伯努力方程 :说明, 压强大 , 速度小 ; 压强小 , 速度大；4-9质点系得动量守恒 , 就是否意味着该系统中一部分质点得速率变大时,另一部分质点得速率肯定会变小？答: 由质点系动量守恒定律当时, 恒矢量可知, 质点系各质点动量得矢量与保持不变；而不就是一部分质点得速率变大,另一部分质点得速率肯定会变小；4-10 在大气中 , 打开充气气球下方得塞子, 让空气从球中冲出, 气球可在大, 气球也会上升吗？说明其道理；气中上升；假如在真空中打开气球下方得塞子答: 取气球与气球內得空气为一系统, 当气球内得空气冲出气球时, 假如冲力大于地球得引力 , 动量守恒 , 就气球能上升; 这与在真空与否无关；4-11 在光滑得水平平面上放一长为、质量为得小车 , 车得一端站有质量为得人, 开头时人与车都就是静止得； 如人以相对地面得速率从车得一端走到另一端,在此过程中人与小车相对地面各移动了多少距离？答: 取人与车为一系统 , 取地面为参考系 , 水平方向不受力 , 动量守恒；式中: 就是人对地得速率 , 就是车对地得速率；由速度变换由于就是一维运动 , 就所以车对地移动得距离人对地移动得距离4-12 物体被放在斜面上 , 如把与瞧成一个系统, 问在以下何种情形下, 系统得水平方向分动量就是守恒得？答:取、为一系统 , 取地面为参考系 , 就（1）动量不守恒 ;（2）动量守恒 ;（3）动量守恒 ;（4）动量不守恒；4-13 一物体在粗糙斜面上滑下, 试分析在此过程中哪些力做正功, 哪些力做负功, 哪些力不做功；答: 重力做正功 , 摩擦力做负功 , 支持力不做功；4-14 合外力对物体所做得功等于物体动能得增量, 其中一个分力做得功 , 能否大于物体动能得增量？答: 可以；如 4-13 摸索题 , 重力做得功大于物体动能得增量；4-15 质点得动量与动能就是否与 ( 惯性) 参考系得选取有关？功就是否与参考系有关？质点得动量定理与动能定理就是否与参考系有关？请举例说明；答: 动量与动能与惯性参考系得选取有关, 功与惯性参考系选取有关, 动量定理与动能定理与惯性参考系选取无关；例如, 一个就是静止参考系 , 另一个就是沿方向作匀速直线运动得参考系, 就质点相对这两个参考系有 :速度变换其中: 肯定速度 , 相对速度 , 牵连速度；动量所以动量与惯性参考系有关、动能所以动能与惯性参考系有关；力 ,时 间 ,坐标变换功所以功与惯性参考系有关；动量定理IFdtF dtVp mvmv0m(vu)m(v0u)mvmv0所以, 动量定理与贯性参考系无关；1 mv22122VE动能定理AFdrF (drudt )F dru F dtmvK01 m(v21 m(vu)2 1 mv21 mvu) 2222u(mvmv )00022由于两边都有 :,所以约去以后 , 与下式相同形式；所以, 动能定理与惯性参考系无关；4-16有两个相同得物体 , 处于同一位置 , 其中一个水平抛出 , 另一个沿斜面无摩擦地自由滑下 , 问哪一个物体先到达地面？到达地面时两者速率如何？答: 物体、从同一高度开头运动 , 物体平抛 , 物体沿斜面无摩擦地自由滑下, 就、两物体落地得速度分别为所以、两物体到达地面得时间分别为由于所以所以, 物体先到达地面；4-17 回答以下问题 :(1) 重力势能就是怎样熟悉得？又就是怎样运算得？重力势能得量值就是绝对得吗？(2) 引力势能就是怎样熟悉得？又就是怎样运算得？引力势能得量值就是绝对得吗？(3)重力就是引力得一个特例；您能从引力势能公式推算出重力势能得公式吗？(4)物体在高空中时 , 势能究竟就是正值呢仍就是负值？答: (1) 重力势能就是由重力作功得出得,yburrrrr dy j )bmg gdrmg j g(dxiVE pAab(mgybmgya )(E pbE pa )aya它得量值就是相对得 , 与势能零点得选取有关；当取点为势能零点时 ,, 就(2) 引力势能就是由引力作功得出得,rbmMG drmMGrmMG )]rVEA[(( EE)abppbpar 2bara它得量值就是肯定得；当取时 ,,就（ 3）取无穷远为势能零点, 引力势能为 :取地球中心为势能零点 , 且, 引力势能为 :取地面为势能零点 , 引力势能为 : ；(4) 可正、可负；与势能零点得选取有关；4-18 在弹性限度内 , 假如将弹簧得伸长量增加到原先得两倍, 那么弹性势能就是否也增加为原先得两倍？答: 错；当时 , 弹性势能为所以, 应就是 4 倍；4-19 如题图所示 , 行星绕日运行时 , 从近日点向远日点运行得过程中, 太阳, 太阳对它得对它得引力做正功仍就是做负功？从远日点向近日点运动得过程中引力做正功仍就是做负功？由这个功来判定行星得动能以及行星与太阳系统得引力势能在这两个阶段运动中各就是增加仍就是削减；答: 从近日点向远日点运行得过程中, 太阳对它得引力做功为,, 引力做负功；, 太阳对它得引力做功为从远日点向近日点运动得过程中,, 引力做正功；从近日点向远日点运行得过程中 , 太阳对它得引力做负功, 由保守力做功得势能增加；再由机械能守恒定律 , 在此过程中 , 动能削减 , 即, ；从远日点向近日点运动得过程中 , 太阳对它得引力做正功, 由保守力做功得势能削减；再由机械能守恒定律 , 在此过程中 , 动能增加 , 即, ；4-20, 哪些举例说明用能量方法与用牛顿定律各自求解哪些力学问题较便利力学问题不便利；答: 当力学问题与过程无关, 只与状态有关时 , 用能量方法求解较便利; 反之,用牛顿定律求解较便利；4-21 如题图所示 , 质量为得物体放在质量为得光滑斜面上, 二者最初静止于一个光滑水平面上；有人以斜面为参考系 , 写出物体下滑高度时得速率得公式为式中就是物体相对于斜面得速度；这一公式为什么错了？正确得公式应当如何写？答: 斜面就是非惯性系 , 机械能守恒定律就是相对于惯性系得, 所以该式就是错得；如取地面为惯性系 , 由机械能守恒定律得式中: 就是对地得速度 , 就是对地得速度；由速度变换式中: 就是物体相对于斜面得速度；由余弦定理, 就物体相对于斜面得速度即可求出；假如能测出对地得速度4-22 在弹性碰撞中 , 有哪些量保持不变？在非弹性碰撞中又有哪些量保持不变？答: 在弹性碰撞中 , 因无动能缺失 , 就动量守恒 , 动能守恒；在非弹性碰撞中,因有动能缺失 , 就动量守恒 , 动能不守恒；。