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大学物理习题第一章(运动学)


)。
7、质点在x 轴上运动,运动方程为x=4t 2-2t 3,则质点返回 原点时的速度和加速度分别为( )。 (A) 8m/s,16m/s2 √ (B) -8m/s,-16m/s2 (C) -8m/s,16m/s2 (D) 8m/s,-16m/s2
8、如图所示,湖中有一小船,有人用绳绕过岸上一定高度处的 定滑轮拉湖上的船向岸边运动,设该人以匀速率v收绳,绳长不 变,湖水静止,则小船的运动是( )。 (A)匀加速运动 (B)匀减速运动 √ (C)变加速运动 (D)变减速运动
a ax i
v
dv i 6ti dt
dx 2 3t 2 dt
t 2

x
5
dx 2 3t 2 dt
x 5 2t t 3 4 8
x t 3 2t 17
19、一质点在x 轴上做直线运动,其瞬时加速度为a A 2 sint
9、两辆车甲和乙,在笔直的公路上同向行驶,它们从同一起始线 上同时出发,由出发点开始计时,行驶距离x(m)与行驶时间t(s)的 函数关系式:甲为x1=4t+t2,乙为x2=2t2+2t3 (1)它们刚离开出发点时,行驶在前面的一辆车是_____; (2)出发后,两辆车行驶距离相同的时刻是_____; (3)出发后,甲车和乙车速度相同的时刻是_____。
(3) y(1.5) y(1) y(2) y(1.5) 2.25m
16、已知质点的运动方程为 r a sin ti b cos tj ,其中 a、b、 均为正常数。 求:(1)质点的速度和加速度? (2)运动轨迹方程? 解:(1) v
a
dr a cos ti b sin A cos t A dt
0
t
x A At A sin t
20、某物从空中由静止落下,其加速度 a A B , 试求: (1)物体下落的速度; (2)物体的运动方程。 解:(1)

A (1 e Bt ) B
( 2)
y
A A t 2 (e Bt 1) B B
x 4t 2
y 3 2t
消t,得轨道方程:
x ( y 3) 2
v (2) 16i 2 j
dr 8t i 2 j 2) v dt
3)位移
v (1) 8i 2 j
r r 2 r 1 12i 2 j
r 2 r 3
(12t 2 )2 24t 3
t3 3 / 6
2 4t 3 3.15 (rad)
(3)当at = an时,可得rβ = rω2, 即 24t = (12t2)2, 解得 t = (1/6)1/3 = 0.55(s).
例3 由楼窗口以初速度v0水平抛出一小球,若沿v0方向为x轴, 竖直向下为y 轴,不计空气阻力,由抛出瞬间开始计时,(重 力加速度为g)。 求: (1)小球在任一时刻t的坐标及小球运动的轨迹方程; (2)小球在t 时刻的速度、切向加速度和法向加速度。
2 例1 已知质点位矢函数为 r 4t i (3 2t ) j
求: 1)质点运动的轨道方程; 2)t=1秒和t=2秒时刻的速度; 3)从t=1秒到t=2秒的位移,该时间内的平均速度; 4)t时刻的切向加速度和法向加速度。
2 解:1)由 r 4t i (3 2t ) j
v r r 2 r 1 12i 2 j t 2 1
平均速度
4)速率
2 2 v vx vy 2 16t 2 1
d 2x d 2 y 2 2 a a x ay 2 2 8 dt dt
2 2 t
8m , 10m
12、半径为R的圆周上运动的质点,速率与时间的关系为 ,则从0时刻到t 时刻质点走过的路程S(t) 2 v , bt =_____ a =_____,法向加速度 an =____ . t时刻质点的切向加速 t
1 3 bt 3
, 2bt ,
b 2t 4 R
13、某质点P 沿半径为R 的圆周运动,质点所经过的弧长与 时间的关系 S bt 1 ct 2 ,其中b、c 是大于零的常量,则 t 时 2 刻质点P 的速度大小为_______,角加速度大小为________, 加速度大小为___________。
3、某物体的运动规律为 a kv 2 t ,式中的k为大于零的常 数。当t=0时,初速为v0,则速度v与时间t 的函数关系是( )。

4、对于沿曲线运动的物体,以下几种说法中哪一种是正确的( )。 (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) 若物体的加速度a为恒矢量,它一定作匀变速率运动
0
x
5x 2x
0

3

x 0
1 2 v 5x 2 x 3 2
v 10x 4x 3
1、 某质点沿x轴作直线运动,其v-t曲线如图所示, 如果t=0时质点位于坐标原点,则t=4.5s时质点在x轴 上的位置为( )。 (A) 0 (B) 5m √ (C) 2m (D) -2m
2、某质点的运动方程为x=3t-5t3+5,则该质点作( (A) 匀加速直线运动,加速度沿X轴正方向 (B) 匀加速直线运动,加速度沿X (C) 变加速直线运动,加速度沿X √ (D) 变加速直线运动,加速度沿X轴负方向
2
2
at
dv 32t dt 16t 2 1
an a a
8 16t 2 1
例2 一质点以半径r=0.1m做圆周运动,其角位置θ = 2 + 4t3 (rad) 求:(1)t = 1s时,法向加速度an和切向加速度at? (2)当切向加速度恰为总加速度大小的一半时,θ为何值? (3)在哪一时刻,切向加速度和法向加速度恰有相等的值?
a dv dv dx dv v kv 2 dt dx dt dx

dv 把式子 v kv 2 整理 dx
则可得到
v
1 dv kdx v
x 1 v0 vdv 0 kdx
两边积分
ln v v kx 0
v
0
x
v v0 e kx
例5
某质点沿x轴运动,其加速度a与位置坐标x 的关系
at an 3m / s at R 1m / s 2 an 2 R 2t 2 R t 1s
(2 )
s R 1 R t 2 1.5m 2
2 18、一质点在x轴上运动,它的速度大小和时间的关系为 v 2 3t 。
当t=2s时,质点在原点左边5m处。 求:(1)质点的加速度? (2)质点的位置表达式? 解:(1) ( 2)

v 0, x A, 其中A, 均为正常数,求此质点的运动学方程。 在t=0时,
解:
a A 2 sin t
dv A 2 sin t dt

v
0
dv A 2 sin tdt
0
t
v A cos t A
dx A cos t A dt
dv a 2 sin ti b 2 cos tj dt
( 2)
x a sin wt
y b cos wt
x2 y 2 2 1 2 a b
17、一质点从静止出发沿半径为 R 3m 的圆周运动,角加速度
1rad / s 2
求:(1)经过多长时间它的总加速度恰好与半径成45o角? (2)此时质点所经过的路程为多少? 解:(1)
b ct ,
c R
,
b ct c2 R2
4
14、飞轮作加速转动时,轮边缘一点的运动方程为 0.04t 3 , 飞轮半径为5m,当此点的速率 v 60m / s 时,其切向加速 度为___________,法向加速度为___________。
12m / s 2 ,
720m / s 2
解:(1)根据题意小球的运动方程为
x v0 t
1 2 y gt 2
t 时刻的坐标
gx 2 消去以上方程组中的t,可得小球的轨迹方程 y 2v0 2 dx dy (2) 速度 v vx i v y j i j v0 i gt j dt dt
5、以下四种运动,加速度保持不变的运动是( (A)单摆的运动 (B)圆周运动 √ (C)抛体运动 (D)匀速率曲线运动
)。
6、质点沿半径为R 的圆周作匀速率运动,每T秒转一圈。 在2T时间间隔中,其平均速度大小与平均速率大小分别为(
(A) 2 R/T ,2 R/T (C) 0,0
R/T √ (B) 0,2 (D) 2 R/T ,0
(1)甲车(2)1.19s (3)0.67s
10、某质点在Oxy平面上运动,运动方程 x 2t 3 ,
y
1 2 t 2t 4 , 2
则t=2s末,质点的位置矢量r=_____,速率v=_____, 加速度 a=_____。
7i 2 j ,2 5 , j
11、某质点的运动方程为x=6t-t2,则在t由0到4s的时间间隔内, 质点位移的大小为 ,质点走过的路程为 。
1 2 v0 t , gt 2
速率
2 2 2 v vx vy v0 g 2t 2
切向加速度 法向加速度
dv at dt
g 2t
2 v0 g 2t 2
an a 2 at2 g 2 at2
gv0
2 v0 g 2t 2
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