SCHAUM S ouTlines 全美经典 学习指导系列 300物1习题精解 美〕A.哈尔彭著 解希顺张勇朱艳梅章宁译 3000物理习题精解 大学生物理习题库 按步就班解题,易于教与学 可与各类教科书配套使用 巴鋅学出版社 麦格劳一希尔教育出版集团
全美经典学习指导系列 3000物理习题精解 〔美〕A.哈尔彭著 解希顺张勇朱艳梅章宁译 鼻学蛊胤詠 麦格劳希尔教育出版集团 2002
目录 第一章数学简介 1.1平面矢量;科学符号和单位 2三维矢量;标积和矢积 (11) 第二章共点力的平衡 …(18) 2.1绳子;绳结和不计摩擦的滑轮 (18) 2.2摩擦力和斜面 ………(25) 第三章一维运动 (31) 31量纲和单位;恒加速问题 第四章牛顿运动定律 (44) 4.1力,质量和加速度 (44) 4.2摩擦;斜面;矢量符号…………… 4.3两个物体的间题和其它问题… …(51) 第五章平面运动(I)……… (64) 5.1抛体运动……… 5.2相对运动 (74) 第六章平面运动(Ⅱ) 6.1圆周运动;向心力 6.2万有引力定律;卫星的运动…… 6.3一般的平面运动 第七章功和能 7.1力所做的功 7.2功;动能;势能 7.3机械能守恒 7.4附加题 (106) 第八章功率和筒单机械 8.1功率 (114) 8.2简单机械…………… ……………………(116) 第九章冲量和动量 9.1冲量-动量……… 9.2弹性碰撞 125 9.3非弹性碰撞及冲击摆 9.4二维碰撞 (135) 9.5反冲和反作用 (140) .6质心 (145) 第十章刚体静力学 149) 10.1刚体的平衡 149) 10.2质心(重心) (170) 第十一章转动(I):运动学与动力学…… 11.1角运动和力矩 (175) 11.2转动运动学 (176)
日录 11.3力矩与转动 ……(177) 11.4转动惯量 ……(179) 11.5平动与转动的关系 (183) 116关于绳子绕在滚筒上以及滚动物体的问题 (187) 第十二章转动(Ⅱ):动能;角冲量;角动量…… 12,1能量和力率… 12.2角冲量;物理摆 12.3角动量 (203) 第十三章物性 (210) 13.1密度与比重…… (210) 13.2弹性 (212) 第十四章简谐运动 (218) 14.1弹簧振子的运动 (218) 14.2单摆及其它装置的简谐运动 (226) 第十五章流体静力学 (233) 15,1压强和密度 (233) 15.2帕斯卡定律;阿基米德定律;表面张力 (240) 第十六章流体动力学 16.1连续性方程;伯努利方程;托里拆利定律 (246) 16.2黏性;斯托克斯定律;湍流;雷诺数…· (252) 第十七章温度与热膨胀 ………(257) 17.1温标;线膨胀 172面膨胀和体膨胀 第十八章热量及其測量 l8.1热量与能量;热功当量 18.2热量测量;比热;溶解热与汽化热 第十九章热传递 19.1传导…… 274) 19.2对流 19.3辐射 (280) 二十章气体定律和气体动理论 (283) 20.1摩尔概念;理想气体状态方程 …(283) 20.2分子动理论 (290) 20.3大气性质;固体比热 第二十一章热力学第一定徫…… 21.1热力学基本概念……… ……(300 21.2热力学第一定律;内能;pv图,循环过程……… …(304) 第二十二章热力学第二定律…… (310) 22.1热机;热力学第二定律的开尔文普朗克表述及克劳修斯表述…………(310) 22.2熵 第二十三章波动 …(318) 23.1波动特性 (318 23.2驻波和共振 第二十四章声… (329) 24.1声速;拍;多普勒频移 (329)
目录 24.2功率;强度;混响时间;冲击波 …(333) 第二十五章库仑定律和电场 (336) 251电场力与库仑定律 (336 252旦场;电荷的连续分布;电场中带电粒子的运动 (340) 25.3电通量和高斯定理 (346) 第二十六章电势及电容 26,1点电荷和电荷分布产生的电势 26.2电势函数与相关电场 (356) 能量;移动电荷问题 …(359) 电容和电场能 …(363) 26.5电容器的联接… (367) 第二十七章筒单电路 (371) 27.1欧姆定律;电流;电阻 (371) 272电阻的联接… (375) 273电动势及电化学系统 (381) 27.4电测量…… 27.5电功率 (388 27.6复杂电路;基尔霍夫电路定律;接有电容的电路 (393) 第二十八章磁场 8.1运动电荷所受的力 8.2作用在载流导线上的力 28.3力矩与磁矩 (411) 284磁场源;毕奥萨伐尔定律 (418 28.5复杂磁场;安培定律 第二十九章物质的磁性 291H和M场;磁化率;相对磁化率 29.2磁铁;磁极强度… (440 第三十章感应电动势;发电机和电动机… (447) 30.1磁通量的变化;法拉第定律;楞次定律 (447) 302动生电动势;感应电流和洛伦兹力…… (451) 30.3交变磁场和感应电场 ……………(456) 30.4发电机和电动机 (461) 第三十一章感应 31.1自感 31.2互感;理想变压器 (473) 第三十二章电路…… 32.1RC,RL,LC,RLC电路;时间响应 (481) 32.2稳态交流电路 (489) 323交流电路的瞬态行为 第三十三章电磁波 33.1位移电流;麦克斯韦方程组;光速… 332-维和三维波的数学描述 (501) 333电磁波的场的分量;感应电动势 (506)
33.4能流和动量流…… (508 第三十四章光和光学现象 (513) 34.1反射和折射… (513) 34.2色散与颜色 34.3光度学和照度 第三十五章面镜;透镜和光学器件………………………………… 534) …………(534) 352薄透镜 (543) 35.3透镜磨制人公式;组合透镜系统 (546) 35.4光学仪器:投影仪;照相机和眼睛… (551) 35.5光学仪器:显微镜和望远镜………… (556) 第三十六章干涉;行射和偏振…… (561) 36.t光的干涉 (561) 36.2衍射和衍射光栅… (568) 36.3偏振光 …(572) 第三十七章狭义相对论…… (578) 37.1洛伦兹变换;长度收缩;时间延缓;速度变换 (578) 372质能关系;相对论动力学…… 第三十八章光子与物质波 (596) 38.1光子与光电效应… (596) 38.2康普顿散射;X射线;电子对的产生与湮没 (599) 38.3德布罗意波和不确定性原理 第三十九章近代物理:原子;原子核;固体电子学 (606) 39.1原子与分子 ……(606) 39.2原子核与放射性 (612) 39.3固体电子学…………… (618)
第一章数学萵介 1,平面矢量;科学符号和单位 1.1什么是标量? 解标量只有大小,是一纯数加减时按背通数字运算 12什么是矢量? 解矢量既有大小,又有方向例如,每小时向南开40km的汽车的速度矢量为40km/h,向南 1.3什么是合矢量? 解訪合欠量是多个相似的矢量(例如,力矢量)的和,仍为一矢量,它与各分矢量共同作用效果相 14叙述矢量相加的图解法 解从任一点开始,依次画出每个矢量的大小和方向,使它们首尾相连,从起始点至最后一个矢 量的端点的矢量即为合矢量 15叙述两个矢量相加的平行四边形法 解联两任意矢量的和可用平行四边形的对角线表示如图1-1两矢量为平行四边形的邻边,对角 线就是合矢量,其方向总是背离二矢量的起点 6矢量如何相减? 解新矢量A减去矢量B,只要将矢量B改变到相反的方向再与A相加,即可因为,A-B=A+ 17简述三角函数 解訴对如图1-2所示的直角三角形,定义 边 图1-1 图1- 18将下列数用10的幂次表示 (a)627.4,(b)0.000365,(c)20001,(d)1.0067,(e)0.0067 解(a)6.274×102,(b)3.65×104,(c)2.0001×10,(d)l.0067×10°,(e)6.7×103 19将下列数用10次幂表示: (a)31.65×10-3,(b)0.415×105,(c)1/(2.05×10-3),(d)1/(43×103) 解(a)0.03165,(b)41500(c)488,(d)0.000233 .10地球的直径大约为1.27×107m,将其表示为(a)mm,(b)Mm,(c)mi 解断(a)(1.27×107m)(100m/1m)=1.27×100mm
第章数学简介 (bMm=105m,所以,结果为12.7Mm 61km,所以为789×103 1,1在周长为200m的圆形跑道上举行100m赛.运动员开始向东然后向 南跑.从起点到终点的位移是多少? 解如图1-3所示,比赛路径为半个团,因此位移沿自径,大小为200/x 63.7m,南.图1-3 1.12仆么是矢量的分量? 卸矢量的分量是它在一给足h向的轴上的投影 例如:一个位移的p分量是它沿p轴的距离分量是标 量,可正可负,分别对应于与给定轴的正间相同或相反的 情况在图14中,A,是正的(有时矢量的分量也定义为 量,其大小与标量定义的相同,方向沿给定的轴.若标 A=沿轴P的分量 量分量为负,则表明沿该轴的负向)通常,分解矢量时沿 图1-4 互相垂直的方向分解(直角分量) 1.13什么是矢量相加的分量加法? 解将每个矢量分解成x、y、z分量,指向负轴力向的分量为负值,合矢量的x分量等于所有r 分量的代数和,同样可求得合矢量的y分量和z分量 1.14定义矢量与标量的乘法? 解定义F仍为一矢t,其大小为b|F(b的绝对值乘以F的大小其方向为)F或-F的方 问,b大于零时方向与F相同,反之则相反, 115用作图法求下列两位移的合矢量: 大小为2m,与x轴正向成40°;大小为4m,与x轴正向成12 解如图1.5所示,从原点开始画两个矢量,注意角度是与+x轴之间的夹角合矢量R如图 在图上测得其大小为4.6m,O=101 移大小为25m,与x轴成210°角,求其x和y分量 解位移矢量及其分量如图1.6所示,分量 分量--25c03 y分量 12.5 注意:两分量均指向负轴方向,所以为负 图1-5 1.17用直角分址法求解题1.15 解D每个矢量的直角分量如图1-7(a),(b)所示,(画有交又影线的是原欠量)合矢量的分量大 小为 1.53-2.40--0.87mR、=1,29+3.20-449m 注意:指向负轴方向的分量一定为负值
1.1平面矢量;科学符号和单位 矢量如图17(c)所示,由图可知R=√(0.87)2+(4,4 中=79°而=180°-∮=10 118将下列两力矢量用平行四边形法相加: 30lb(磅),与x轴正阿成30°;201(磅)与x轴正向成140°(1kg物体重2.21lb,lb 等于445N的力 解力矢量如图1-8所示,画如图19所示的平行四边形,对角线为合矢量R,其大小为301b, 图1-8 图1-9 求图1-10中矢量F在x和y轴方向的分量 解卸在图1.10中,从P点到X和Y的垂线 Fr 虚线)确定了矢量F的两个分量F和F的大小及 方向图可见,F2=F0,Fy=Fsin0 1.20(a)F的大小为300N,与x方向之间的夹角 0°,求F和F,(b)若F=300N,O 45(F在第二象限内),重求F和F 图1-10 (a)F2=300c30 F、=300sin30°=150N (b)F2=3000145=(300)(-0.8192)=-245.75N(在x轴负向) F=300n145=(300(+0.576)=172.07N 轿车先向东开50km,再向南 3.0km,然后向西2.0km,最后向 北1km.(a)求轿车向北向东各开 了多远?(b)分别用几何法和代 数法求位移矢量 解(a)矢量相加次序可任意向 南3.0km,阿北1km产生2.0km向 南的净位移同样,向东 向西 图11 2.0km产生3km阿东的净位移.而向
第一章数学简介 东的位移在南北方向无分量,向南的位移在东西方向无分t,所以小轿车位于起点以北2.0km,以 东3km处 (b)用头尾相连的方祛,容易得到合位移矢量D(见图1-11).用代数方法则有 tn∮= 3,6=34 1.22一力大小为400N,与x轴成125°角,求其 和y分量 解用正规方法(取与x轴正向的夹角 =125° Fx-(400N)cos125=-229 用直观方法(取与r轴正向或负向之间的锐角) =400cos55°=229(N) 图1-12 I F I> Sins= 400sin55"= 327(N) 1.23求下列位于同一平面内的两个力的合力 30N与x轴正向成37,50N与x轴正向成180° 解先求分量,再求合力 R 0=-26(N) 所以R=31,6N,tan=18/(-26),=145° 124A、B矢量如图1-13所示,求(a)A+B,(b)A-B,(c)B 解A,=6 =0,B3=12co60=10.4(m) (a)(A+B),=12m,(A+B)y=10.4m,|A+B:=15.9m,在 40.9°方向 60° c)(B-A)=0,(B-A)y=10,4m,|B-A|=10.4m,在90°方 125对图1-13中的矢量,求(a)A+B+C,(b)A+B-C 图1-13 解C的x、y分量分别为45m和-78m )x分量为Ax+B+Cr=16.5,而y分量为2.6,所以合矢量大小 为16.7m,在9.0’(与x轴正向的夹角,下同)方向 (b)A3+B1-C,=7.5,而y方向的分量为0+104-(-78}=18.2,所求矢量大小为197m,在68 方向 1.26对图113中的矢量,求(a)A-2C,(b)B-(A+C),C-A-B-C 解(a)x分量为A,-2C,=-3,y分量为-2(-7.8)=15.6,所求矢量大小为15.9m,在101 方向 b)x分量=6-(6+4.5 分量=10 (-7.8)]=18.2亠因此,(4.52+18.2) 187m,在104方向 (c)所求是题1.25(8)的矢量的负值,所以大小为16.7m,在9.0°+180°=189=-171方向 1.27一位移矢量大小为20m,在xy平面内,与x轴正向成70°(即在沿x轴逆时针转70的 方向),求其x和y分量.又:若成120°;250°;重新计算此问题 解任一种情况下,均有S=Scos,S 所以结果分别为6.8m,18.8m;-10.0m, 173m;-6.8m,-18.8m. 128一物体受到x方向20N的力和y方向-30N的力,求受到的合力
