第一章1.7 质点做曲线运动,下面表示正确的是( C ) A 、d a dt υ= B 、dr dt υ= C 、dsdtυ= D 、t d a dt =υ 1.8 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,切向加速度必为零.1.9 下列情况不可能存在的是( D )A 、速率增加,加速度大小减少;B 、速率减少,加速度大小增加;C 、速率不变而有加速度;D 、速率增加而无加速度1.10 做平抛运动的质点,不变的物理量是( D ) A 、υ B 、υ C 、d dt υ D 、d dtυ1.11 对于做曲线运动的物体,以下几种说法中,正确的是( B ) A 、切向加速度必不为零;B 、法向加速度必不为零(拐点处除外);C 、由于速度沿切线方向,法向分速度必为零,因此法向加速度必为零;D 、若物体做匀速率运动,其总加速度必为零;E 、若物体的加速度为恒矢量,它一定做匀变速率运动。
1.14 一质点的运动方程为k t j t i t r ++=24)(,式中r ,t 分别以m 、s 为单位。
试求:(1)它的速度与加速度;(2)它的轨迹方程。
(1)8v tj k =+,8a j =;(2) 21,4x y z ==1.15 一质点沿x 轴运动,坐标与时间的变化关系为224t t x -=,式中t x ,分别以m 、s 为单位,试计算:(1)在最初s 2内的位移、平均速度和s 2末的瞬时速度; (2)s 1末到s 3末的平均加速度; (3)s 3末的瞬时加速度。
(1) 最初s 2内的位移:20||000t t x x ==-=-=最初s 2内的平均速度:20||0t t x x t==-=∆ 44dxv t dt==- 2s 末的瞬时速度:4/v m s =- (2) s 1末到s 3末的平均加速度:231||804/22t t v v a m s ==---===-(3) 4dva dt==- s 3末的瞬时加速度:24/a m s =-1.16 一质点沿x 轴做加速运动,开始时质点位于0x 处,初速度为0v 。
(1)当a kt c =+时,求任意时刻质点的速度及位置; (2)当a kv =时,求任意时刻质点的速度及位置;(3)当a kx =时,求质点的速度与位置的关系。
以上各式中k ,c 是常量。
解:(1)dv a dt =,20002t kv adt v t ct v =+=++⎰dx v dt =,32000062t k cx vdt x t t v t x =+=+++⎰ (2)dvkv dt=,00v t v dv kdt v =⎰⎰,0ln v kt v =,0kt v v e =0ktdx v e dt =,000x t kt x dx v e dt =⎰⎰,00(11)kt x v e x k =-+(3)dv dv dx dva v kx dt dx dt dx ====即vdv kxdx =,00v xv x vdv kxdx =⎰⎰,22220()v v k x x -=-1.17 路灯距地面的高度为h ,一个身高为的人,在路上匀速运动,速度为0υ,如图1-14。
求:(1)人影中头顶的移动速度;(2) 影子长度增长的速率。
解:(1) 人影中头顶位置应该在地面上做一维直线运动,设路灯的正下方为坐标原点O ,人影中头顶位置坐标为P ,人影中头顶的移动速度为: ()d OP v dt=, 根据三角形相似的原理,h,h l OQ h OP OQ h OP h l-==-, lP Q O所以()()d OP d OQ h v dt h l dt==- 而 ()0d OQ v dt =, 因此0hv v h l=-。
(2) 由于影子长度等于人影中头顶位置和人位置的水平间距,所以影子长度增长的速率为 ()()00d PQ d OP OQ lv v v v dt dt h l-'===-=-1.19 一质点沿半径为10cm 的圆周运动,其角坐标θ(以弧度rad 计)可用下式表示324t θ=+其中t 的单位是秒(s )试问:(1)在2t s =时,它的法向加速度和切向加速度各是多少? (2)当θ等于多少时其总加速度与半径成45角 ?解:(1) 利用 324t θ=+,2/12d dt t ωθ==,/24d dt t αω==,得到法向加速度和切向加速度的表达式24144n a r rt ω==,24t a r rt α==在2t s =时,法向加速度和切向加速度为:4421441440.12230.4n a rt m s -==⨯⨯=⋅,224240.12 4.84.8t a rt m s -==⨯⨯=⋅(2) 要使总加速度与半径成45角,必须n t a a =,即414424rt rt =解得 31/6t =,此时 67.2423=+=t θrad第二章2.6 以下说法错误的是( A )A 、势能的增量大,相关的保守力做的正功多;B 、势能是属于物体系的,其量值与势能零点的选取有关;C 、功是能量转换的量度;D 、物体速率的增量大,合外力做的正功多。
2.7作匀速圆周运动的物体运动一周后回到原处,这一周期内物体( C ) A 、动量守恒,合外力为零; B 、动量守恒,合外力不为零;C 、动量变化为零,合外力不为零, 合外力的冲量为零;D 、动量变化为零,合外力为零。
2.8以下说法正确的是( A )A 、功是标量,能也是标量,不涉及方向问题;B 、某方向的合力为零,功在该方向的投影必为零;C 、某方向合外力做的功为零,该方向的机械能守恒;D 、物体的速度大,合外力做的功多,物体所具有的机械能也多。
2.9质量为m 的弹性球,以速率沿与水平线成045角的斜向上方向射来,打在水平放置的钢板上,并以相同的角度和速率弹出去。
则作用于球的冲量( D )A 、方向竖直向上,大小等于2m ;B 、方向竖直向下,大小等于2m ; C; D、方向竖直向下,大小等于。
2.17如图2-17,一质点为m 的子弹射入置于光滑水平面上质量为M 并与劲度系数为k 的轻弹簧连着的木块后使弹簧最大压缩了,求子弹射入前的速度0v 。
入射前后,动量守恒:0()mv M m v =+(1)弹簧压缩前后,机械能守恒:2211()22M m v kL +=(2)联立(1)(2)得; 0v ==2.18一质量为M 的车静止在光滑的水平面上,车上悬挂摆长为、质量为m 的单摆,如图2-18所示。
开始时,摆线水平、摆球静止,突然放手,当摆球运动到解 选摆球与小车及地球组成的物体系为研究对象.设车速度及摆球m 相对地面速度分别为V 与v ,设向右为正向,由于系统水平方向不受外力,则系统水平方向动量守恒0mv MV =- (1)又由于在摆球下摆过程中,只有保守内里重力作功,故系统机械能守恒.设摆球摆到最低处时重力势能为零,则有221122mgl mv MV =+ (2)(1)、(2)两式联立,则2Mglv M m=+ 2.20质量为7.2×10-23kg ,速度为6.0×107m/s 的粒子A ,与另一个质量为其一半而静止的粒子B 相碰,假定这碰撞是弹性碰撞,碰撞后粒子A 的速率为5×107m/s ,求:(1)粒子B 的速率及偏转角; (2)粒子A 的偏转角。
解:两粒子的碰撞满足动量守恒B B A A A A v m v m v m '' += 写成分量式:βαcos 'cos 'B B A A A A v m v m v m += βαsin 'sin 'B B A A v m v m =碰撞是弹性碰撞,满足动能守恒: 222'21'2121B B A A A A v m v m v m += 代入: kg m A 23102.7-⨯=, kg m m AB 23106.32-⨯==, s m v A /100.67⨯=,s m v A /100.5'7⨯=解得:(1)'454 =β,s m v B /1069.4'7⨯=;(2)'2022 =α第三章3.8 一质量为M ,半径为r 的匀质圆盘旋转时,在某一瞬间突然有一片质量为m 的小碎片从圆盘的边缘飞出,则飞轮的转动惯量变为( C )A 、212MrB 、21()2M m r -C 、2212Mr mr - D 、不能确定3.9在刚体的定轴转动中,如果合外力矩的方向与角速度的方向一致,则以下说法正确的是( A )A 、合力矩增大时, 物体角速度一定增大;B 、合力矩减小时, 物体角速度一定减小;C 、合力矩减小时,物体角加速度不一定变小;D 、合力矩增大时,物体角加速度不一定增大。
3.10一匀质圆盘状飞轮,质量为20kg ,半径为30cm ,当它以每分钟60转的速率,绕垂直与圆盘面且通过圆盘圆心的轴转旋转时,其动能为( D ) A 、216.2J π B 、28.1J π C 、8.1J D 、21.8J π 3.11在自由转动着的水平转台的边缘站着一人,当该人从边缘沿径向走到转台中心的过程中,系统的转动动能( C )A 、不变B 、减小C 、增加D 、先减小后不变3.12运动员手握两只哑铃,站在无摩擦旋转的水平平台上,开始时此人两手平握哑铃,人、哑铃、平台组成的系统以角速度ω旋转,随后,此人将哑铃下垂于身体两侧,在此过程中,下面说法正确的时( B )A 、角动量守恒,机械能守恒;B 、角动量守恒,机械能不守恒;C 、角动量不守恒,机械能守恒;D 、角动量不守恒,机械能不守恒。
3.13一根长为、质量为M 的匀质棒,自由悬挂于通过其上端的光滑水平轴上。
现有一质量为m 的子弹以水平速度0v 射向棒的中心,并以02v 的水平速度穿出棒,此后棒的最大偏转角为090,则0v 的大小为( A )A 、3g B 2g C g D 、22163M gm3.14一质量为m ,半径为R 的匀质薄圆盘,在水平面上绕通过中心且垂直盘面的轴转动。
设圆盘与水平面之间的滑动摩擦因素为μ。
若开始以角速度0ω旋转,问:(1)圆盘停止转动经过多长时间? (2)上述过程中摩擦力矩所作的功? 解:(1)摩擦力矩222dM r rdr g g r dr σπμπσμ=⋅⋅=式中,σ为质量面密度。
322022233Rm R M dM g r dr g mg R R πσμπμμπ====⎰⎰而212M I mR ββ==所以22132mg R mR μβ=得角角速度为43g Rμβ=故00t ωβ=-∆,034R t g ωμ∆=(2)根据动能定理有2220011024f A I mR ωω=-=- 3.15一根长度为l 均匀木棒,质量为m ,可绕水平轴O 在竖直平面内转动(无摩擦),开始时棒水平静止放置,当棒在重力的作用下转动到与水平方面成θ角时,求: (1) 力矩作功;(2) 杆的角的加速度;(3) 杆的角加速度。