第一章 质点运动学一 、填空题1.一质点作半径为1.0 m 的圆周运动,它通过的弧长s 按规律 s = t + 2 t 2 变化。
则它在2 s 末的切向加速度为 m/s 2。
法向加速度为 m/s 2。
( 4 , 81 )解:t dt ds 41+==υΘ 4==∴dtd a t υ 2221681)41(t t r t r a n ++=+==∴υ s m a s t t /4,2==∴ 2/81284161,2s m a s t n =⨯+⨯+==∴2.一质点沿x 轴作直线运动,运动方程为324t t x -=,则1 s 末到3 s 末的位移为 m 。
则1 s 末到3 s 末的平均速度为 m/s 。
(-44 -22 ) 解:44)1()3(-=-=∆x x x 221344-=--=∆∆=t x υ 3.已知质点的运动方程为j t t i t t r ρρρ)314()2125(32++-+=(SI ),当t = 2 s 时,质点的速度 为υϖ m/s , 质点的加速度=a ρ m/s2j ρ8, j i ρρ4+- 解:j j t i t dt r d s t ρρρρρ8/)4()2(22=++-===υ j i j t i dtd a s t ρρρρρρ4/22+-=+-===υ4.一质点的运动方程为 262t t x +=(SI ),质点在4 s 时的速度大小为 m/s 。
加速度大小为 m/s 2 ( 50 , 12) 解:50/1224=+===s t t dt dx υ 12==dtd a υ 5.一质点沿半径R = 1 m 的圆周运动,其路程与时间的关系为 222t s +=(m ),那么,从开始计时到总加速度a 恰好与半径成45°角时,质点所经过的路程s = m 。
0.5解:t dt ds 4==υ 4==∴dtdva t 22216116t t R v a n === 由题意:n t a a = 2164t =∴ 得 s t 5.0= 故 m s s s 5.0)0()5.0(=-=6.一质点在半径为0.20 m 的圆周上运动,其角位置为256t +=θ(SI ),则t = 2.0 s 时质点的速度的大小 v = m/s 。
质点的切向加速度大小为 m/s 2;质点的法向加速度大小 为 m /s 2。
质点的加速度的大小 a = m/s 2。
(4 , 2 , 80 , 80.02) 解:t dtd 10==θωΘ s m t t r v s t /4/2102.02==⨯==∴=ω 2/2s m dtdv a t ==∴ 22222/80/202.0)2(s m t t r v a s t n ====∴=02.806404802222≈=+=+=∴n t a a a7.在xoy 平面内有一运动的质点,其运动方程为 j t i t r ρρρ5sin 105cos 10+=(SI ),则该质点运动的轨迹方程是 10022=+y x解:t y t x 5sin 105cos 10== 消去参数t ,得10022=+y x8.一质点作平面曲线运动,运动方程为 )()(2m j t i t t r ρρρ+=,在 t = 1s 时质点的切向加速度a t = m/s 2 ; 在 t = 1s 时质点的法向加速度a n = m/s 2。
( 552) 解:j t i v ρρρΘ2+= 速度大小2222241)2(1t t v v v y x +=+=+=55454/41412==+==∴=s t t t t dt dv a j dtvd a ρρρΘ2== 总加速度大小2=a552)554(4222=-=-=∴t n a a a 9.质点沿半径为R 的圆周运动,运动方程223t +=θ(SI ),则t 时刻质点的法向加速度a n = m/s 2; t 时刻质点的角加速度β= rad/s 2。
16Rt 2,4解:t dtd 4==θωΘ Rt R v 4==∴ω 22221616Rt R t R R v a n ===∴ 4==∴dtd ωβ10.一质点沿半径R = 1m 的圆周作匀加速转动,由静止开始经3秒速率达到v = 6 m/s ,则该质点 此时的加速度矢量a ρ = m/s 2。
(设切向与法向单位矢量分别为n t e e ρρ,)()(3622-⋅+s m e e n t ρρ解:2/20306s m t v a t =--=∆∆=222/3616s m R v a n === n t n t t e e e a e a a ρρρρρ362+=+=∴二、选择题1.一质点作匀变速圆周运动,则( D )(A )角速度不变 (B )线速度不变 (C )加速度不变 (D )切向加速度量值不变 解:匀变速圆周运动指速度大小均匀变化,而切向加速度反应速度大小变化快慢的 2.如图,物体沿着两个半圆弧由A 运动至C 。
它的位移和路程分别是( C ) (A )4 R 向右;2πR 向右 (B )4πR 向右;4 R 向右(C )4 R 向右;2πR (D )4 R ,2πR解:注意位移是矢量,方向由起点直接指向终点,而路程为标量,无方向,只是实际轨迹的长度 3.一个质点在做圆周运动时,则有( C )(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,法向加速度不变; (C )切向加速度可能不变,法向加速度一定改变;(D )切向加速度一定改变,法向加速度不变。
解:匀速圆周运动时,切向加速度为0矢量,不变。
而法向加速度方向始终要指向圆心,故一定改变 4.一运动质点在某瞬时位于位矢),(y x r ρ的端点处,对其速度的大小有四种意见,即:(1)dt dr ; (2)t d r d ||ρ; (3)dt ds ; (4)22⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛dt dy dt dx ;下述判断正确的是( D )(A )只有(1)(2)正确; (B )只有(1)正确; (C )只有(2)(3)正确; (D )只有(3)(4)正确。
解:5.作圆周运动的物体( D )(A )加速度的方向必指向圆心 (B )切向加速度必定等于零 (C )法向加速度必定等于零 (D )合加速度必定不等于零 解:注意:切向加速度仅改变速度的大小。
法向加速度改变速度的方向6.质点作曲线运动,在时刻t 质点的位矢为r ,速度为v ,速率为v ,t 至(t+△t )时间内的位移为△r ,路程为△s ,位移大小的变化量为△r ,平均速度为v ,平均速率为v 。
根据上述情况,则必有( B ) (A )r s r ∆=∆=∆||ρ;(B )r s r ∆≠∆≠∆||ρ,当0→∆t 时有dr ds r d ≠=||ρ; (C )r s r ∆≠∆≠∆||ρ,当0→∆t 时有ds dr r d ≠=||ρ;(D )r s r ∆≠∆≠∆||ρ,当0→∆t 时有ds dr r d ==||ρ7.已知质点的运动方程为 x = -10 + 12 t -2 t 2(SI ),则在前5秒内质点作( D )(A )减速运动,路程为26 m ; (B )加速运动,位移的大小为10 m ; (C )变速运动,位移的大小和路程均为10 m ;(D )前3秒作减速运动,后2秒作加速运动,路程为26 m 。
解:t dt dx v 412-==4-==dtdvas t t dtdxv 3,,0412==-==前3s 做匀减速运动 18)0()3()3(=-=∆x x s s 后2s 反向加速运动,8)3()5()2(=-=∆x x s s 所以,总路程为26818)2()3(=+=∆+∆s s s s8.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,a t 表示切向加速度。
对下列表达式,即:表达式为(1)a dt dv =; (2) v dt r d =; (3) v dtds=; (4)t a dt v d =ρ。
下述判断正确的是( D )(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。
9.下面表述正确的是( B )(A) 质点作圆周运动,加速度一定与速度垂直;(B) 物体作直线运动,法向加速度必为零; (C) 轨道最弯处法向加速度最大;(D) 某时刻的速率为零,切向加速度必为零。
10.作匀速圆周运动的物体( C )(A )速度不变; (B )加速度不变; (C )切向加速度等于零; (D )法向加速度等于零。
11.质点在y 轴上运动,运动方程为y =4t 2-2t 3,则质点返回原点时的速度和加速度分别为( B )(A) 8m/s, 16m/s 2; (B )-8m/s, -16m/s 2; (C )-8m/s, 16m/s 2; (D )8m/s, -16m/s 2. 解:由题意268t t dt dy v -==t dtdva 128-== 再次回到原点时,有s t s t t t y 20,,,,02432===-=和得 所以,t=2s 时,8/6822-=-==s t t t v 16/1282-=-==s t t a12.质点沿xoy 平面作曲线运动,其运动方程为: x =2t , y =19-2t 2. 则质点位置矢量与速度矢量恰好垂直的时刻为 ( D )(A) 0秒和3.16秒; (B )1.78秒; (C )1.78秒和3秒; (D )0秒和3秒。
解:由题意j t i t r ρρρ)219(22-+=j t i dtrd v ρρρρ42-== 恰好垂直,两矢量点乘为0,[]0)219(2)42(2=--•-=•j t i t j t i r v ρρρρρρ30==t t 或13.质点作曲线运动,若r 表示位矢,s 表示路程,v 表示速度,v 表示速率,a 表示加速度, a t 表示切向加速度。
则下列表达式中正确的是( B )(A )a dt v d = ,v t d r d =||ρ ; (B )t a t d v d =||ρ, v t d r d =ρ ; (C )v dt s d = , t a td v d =ρ ; (D )v dt r d ρρ= ,a t d v d =||ρ 。
14.某质点的运动方程为x = 6 + 3 t -5 t 3(SI ),则该质点作 ( D )(A )匀加速度直线运动,加速度沿x 轴正方向; (B )匀加速度直线运动,加速度沿x 轴负方向; (C )变加速度直线运动,加速度沿x 轴正方向; (D )变加速度直线运动,加速度沿x 轴负方向。