大学物理课后习题答案(上下册全)武汉大学出版社 习题2详解

2020-03-27 19:38

2-1 如题2-1图所示,弹簧秤挂一滑轮,滑轮两边各挂一质量为m和2m的物体,绳子与滑轮的质量忽略不计,轴承处摩擦忽略不计,在m及2m的运动过程中,弹簧秤的读数为[ ]

< < < << A. 3mg .

B. 2mg . C. 1mg .

D. 8mg / 3.

m

2m 答案: D

题 2-1图 2-2 一质点作匀速率圆周运动时,[ ] A.它的动量不变,对圆心的角动量也不变。 B.它的动量不变,对圆心的角动量不断改变。 C.它的动量不断改变,对圆心的角动量不变。

D.它的动量不断改变,对圆心的角动量也不断改变。 答案: C

2-3 质点系的内力可以改变[ ] A.系统的总质量。 B.系统的总动量。 C.系统的总动能。 D.系统的总角动量。 答案: C

2-4 一船浮于静水中,船长L,质量为m,一个质量也为m的人从船尾走到船头。不计水和空气阻力,则在此过程中船将:[ ] A.不动 B.后退L

11C.后退L D.后退L

32答案: C

2-5 对功的概念有以下几种说法:[ ]

①保守力作正功时,系统内相应的势能增加。

②质点运动经一闭合路径,保守力对质点作的功为零。

③作用力与反作用力大小相等、方向相反,所以两者所作功的代数和必为零。 在上述说法中:

A.①、②是正确的。 B.②、③是正确的。 C.只有②是正确的。 D.只有③是正确的。

答案: C

??2-6 某质点在力F?(4?5x)i(SI)的作用下沿x轴作直线运动。在从x=0移动到x=10m

?的过程中,力F所做功为 。

答案: 290J

2-7 如果一个箱子与货车底板之间的静摩擦系数为?,当这货车爬一与水平方向成θ角的平缓山坡时,要不使箱子在车底板上滑动,车的最小加速度 。

答案: g??cos??sin??

2-8 一质量为1Kg的球A,以5m/s的速率与原来静止的另一球B作弹性碰撞,碰后A球以4m/s的速率垂直于它原来的运动方向,则B球的动量大小为 。 答案: 6.4Kg?m/s

????????2-9 一个质点在恒力F??3i?5j?9k (SI)的作用下产生的位移为:?r?4i?5j?6k

(SI),则此力在该位移过程中所作的功为 . 答案: 67J

2-10 如题2.10图所示,一圆锥摆,质量为m的小球在水平面内以角速度?匀速转动.在小球转动一周的过程中:

(1)小球动量增量的大小等于 ;

(2)小球所受重力的冲量的大小等于 ;

(3)小球所受绳子拉力的冲量大小等于 。 题2-10图 答案: 0,mg2??,mg2??

2-11 在下列情况下,说明质点所受合力的特点:

(1)质点作匀速直线运动; (2)质点作匀减速直线运动; (3)质点作匀速圆周运动; (4)质点作匀加速圆周运动。 解:(1)所受合力为零;

(2)所受合力为大小、方向均保持不变的力,其方向与运动方向相反; (3)所受合力为大小保持不变、方向不断改变总是指向圆心的力;

(4)所受合力为大小和方向均不断变化的力,其切向力的方向与运动方向相同,大小恒定;法向力方向指向圆心。

??2-12 质量为0.5Kg的质点,受一外力F?3ti(SI)的作用,t为时间。t?0时该质点以

??v?2j(SI)的速度通过坐标原点,求该质点在任意时刻的位置矢量r。

???F?6ti 解: a?m???????2 v??adt?C??(6ti)dt?C?3ti?C

1????根据题意:t?0时,v?2j,则 C1?2j

???2 v?3ti?2j

?????????23 r??vdt?C2??(3ti?2j)dt?C2?ti?2tj?C2

2-13 一质量为M,角度为?的劈形斜面A,放在粗糙的水平面上,斜面上有一质量为m的物体B,沿斜面下滑,如图所示.若A,B之间的滑动摩擦系数为?,且B下滑时A保持不动,求斜面A受到地面压力和摩擦力各多大?

解:以A为研究对象,受力图如图所示

?sin??f1?cos??0 (1) X方向:?f2?NBNB??cos??0 (2) ?Y方向:NA?Mg?f1?sin??NBmg同时,f1?f1???mgcos? (3) ?f1??mgcos? (4) NB?NB(1)、(2)、(3)、(4)联立求解:

?cos??f1?sin?NA?Mg?NB?Mg?mgcos???mgcos?sin?

2

?sin??f1?cos?f2?NB?mgcos?sin???mgcos?2

B ?A 题2-13图 题2-14图

2-14 如图所示(圆锥摆),长为l的细绳一端固定在天花板上,另一端悬挂质量为m的小球,小球经推动后,在水平面内绕通过圆心O的铅直轴作角速度为?的匀速率圆周运动. 问绳和铅直方向所成的角度?为多少?空气阻力不计.

???解: FT?P?m av2 FTsin??man?m?mr?2

r FTco?s?P? 0? r?lsin FTco?s?P,FT?m?2l

g ??arccos

?2l

2-15 如题2-15图所示,质量为m的物体通过不可伸长的绳跨过定滑轮与水平轻质弹簧(劲度系数为k)相连。当弹簧为自然伸长时,将物体从静止开始释放,求物体下落任一距离x时的加速度及速度大小(应用牛顿运动定律求解)。 解:以物体为研究对象

⑴ 由F?ma 得 ma

?mg?f?mg?kx

a?g?kx m⑵再由 a?dvdvdxdv???v dtdxdtdx两边积分: ?adx? ??vdv

(g?0xvkx)dx??0vdv m v?

k22gx?xm

m1 km

xm2 α 题2-15 图 题2-16图

2-16 如题2-16图,质量为m2的斜面可在光滑的水平面上滑动,斜面倾角为?,质量为m1的运动员与斜面之间亦无摩擦,求运动员相对于斜面的加速度及其对斜面的压力。 解:

x' y

N2 N1 a2 x a' f*=m1a

α

y' α N1'=N1 α m2g m1g

以相对地面向右作加速直线运动的斜面为参考系(非惯性系,设斜面相对地的加速度

*

为a2),取m1为研究对象,其受力及运动情况如左图所示,其中N1为斜面对人的支撑力,f为惯性力,a'即人对斜面的加速度,方向显然沿斜面向下,选如图所示的坐标系o'-x'y',应用牛顿第二定律建立方程:

?N1?m1gcos??m1a2sin??0?(1)?(2)?m1gsin??m1a2cos??m1a'?

再以地为参考系,取m2为研究对象,其受力及运动情况如右图所示,选图示坐标o-xy,

应用牛顿第二定律建立方程:

?(3)?N1sin??m2a2??N2?m2g?N1cos??0?(4)N1?m1m2cos?g2m2?m1sin?a'? 联立,即可求得:

(m1?m2)sin?g 2m2?m1sin?2-17 如图所示,质量为M?1.5kg的物体,用一根长为l?1.25m的细绳悬挂在天花板上,今有一质量为m?10g的子弹以v0?500m/s的水平速度射穿物体,刚穿出物体时子弹的速度大小v?30m/s,设穿透时间极短。求:

(1)子弹刚穿出时绳中张力的大小; (2)子弹在穿透过程中所受的冲量. 解:子弹与物体组成的系统水平方向动量守恒,设子弹刚穿出物体时的物体速度为v?,

有 mv0?mv?Mv? l v0 m v M 题 2-17图

v??m(v0-v)/M (1)绳中张力 T?Mg?Mv?/l 2?Mg?m2(v0- v)2/(Ml)?26.5N

(2)子弹所受冲量 I?m(v-v0)??4.7N?S 负号表示与子弹入射方向相反.

2-18一颗子弹由枪口射出时速率为v0m?s?1,当子弹在枪筒内被加速时,它所受的合力为

F?(a?bt) N)(a,b为常数),其中t以秒为单位:(1)假设子弹运行到枪口处合力刚好为

零,试计算子弹走完枪筒全长所需时间;(2)求子弹所受的冲量.(3)求子弹的质量.

解: (1)由题意,子弹到枪口时,有

F?(a?bt)?0,得t?(2)子弹所受的冲量

a bt1I??(a?bt)dt?at?bt2

02aa2将t?代入,得 I?

b2b


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