大学物理答案 1质点运动学习题思考题改(2)

2019-04-21 17:58

解:在顶点处子弹的速度v?v0cos?,顶点处切向加速度为0。 因此有:g?v2??(v0cos?)2?2v0co2s? ??

g2v02v0 在落地点速度为v0 [理想] gco? s? ???gco?s

?1-11. 飞机以v0?100m/s的速度沿水平直线飞行,在离地面高

h?98m时,驾驶员要把物品投到前方某一地面目标上,问:投放物品时,驾驶员看目标的视线和竖直线应成什么角度?此时目标距飞机下方地点多远?

1解:设此时飞机距目标水平距离为x有:x?v0t h?gt2

2x联立方程解得:x?447m ??arctan?77.50?

h

1-12. 设将两物体A和B分别以初速vA和vB抛掷出去.vA与水平面的夹角为?;vB与水平面的夹角为?,试证明在任何时刻物体B相对物体A的速度是常矢量。

解:两个物体在任意时刻的速度为

将物体的速度进行分解:水平的速度变化

vA?v0co?si?(v0sin??gt)j vB?v0co?si?(v0sin?-gtj)

?vBA?vB-vA?(v0cos??v0cos?)i?(v0sin??v0sin?)j

与时间无关,故B相对物体A的速度是常矢量。

1-13. 一物体和探测气球从同一高度竖直向上运动,物体初速为

v0?49.0m/s,而气球以速度v?19.6m/s匀速上升,问气球中的观察者在第二秒末、第三秒末、第四秒末测得物体的速度各多少?

物体在任意时刻的速度表达式为 vy?v0?gt 故气球中的观察者测得物体的速度?v?vy?v 代入时间t可以得到第二秒末物体速度?v?9.8m

s第三秒末物体速度 ?v?0 第四秒末物体速度 ?v??9.8m

s

1-14. 质点沿x在轴向运动,加速度a??kv,k为常数.设从原点出发时速度为v0,求运动方程x?x(t).

v1tdv??kv ?dv???kdt v?v0e?kt 解:

v0v0dtxtdx?kt?v0e ?dx??v0e?ktdt

00dt x?v0(1?e?kt) k

?1-15. 跳水运动员自10m跳台自由下落,入水后因受水的阻碍而减速,设加速度a??kv2,k?0.4m?1.求运动员速度减为入水速度的10%时的入水深度。

解:取水面为坐标原点,竖直向下为x轴

跳水运动员入水速度 v0?2gh?14m

sdvdv?kv??v

dtdx2?v010v0x1 dv???kdx0vx?1ln10?5.76m k

11-16. 一飞行火箭的运动学方程为:x?ut?u(?t)ln(1?bt),其中

bb是与燃料燃烧速率有关的量,u为燃气相对火箭的喷射速度。求:(1)火箭飞行速度与时间的关系;(2)火箭的加速度。

dx??uln(1?bt) 解:(1)v?dtdvub? (2)a? dt1?bt

hx?Rcos?t,y?Rsin?t,z??t,1-17. 质点的运动方程为:

2?式中R、h、?为正的常量。求:(1)质点运动的轨道方程;(2)质点的速度大小;(3)质点的加速度大小。

解:(1)轨道方程为 x2?y2?R2

z?h?t 这是一条空间螺旋线。 2?在Oxy平面上的投影为圆心在原点,半径为R的圆,螺

距为h

(2)vx?dx??R?sin?t dt

h2 v?v?v?v??R?2

4?2x2y2z2(3)ax??R?2cos?t ay??R?2sin?t az?0

22?ay?R?2 a?ax思考题

1-1. 质点作曲线运动,其瞬时速度为v,瞬时速率为v,平均速度为v,平均速率为v,则它们之间的下列四种关系中哪一种是正确的? (1)v?v,v?v;(2)v?v,v?v;(3)v?v,v?v;(4)v?v,v?v

答: (3)

1-2. 质点的x~t关系如图,图中a,b,c三条线表示三个速度不同的运动.问它们属于什么类型的运动?哪一个速度大?哪一个速度小?

答:va?vb?vc

1-3. 结合v~t图,说明平均加速度和瞬时加速度的几何意义。 答:平均加速度表示速度?v在?t时间内的平均变化率,它只能粗略地反映运动速度的变化程度和方向,而瞬时加速度能精确反映质点运动速度的变化及方向。

1-4. 运动物体的加速度随时间减小,而速度随时间增加,是可能的吗?

答:是可能的。加速度随时间减小,说明速度随时间的变化率减小。

1-5. 如图所示,

两船A和B相距

R,分别以速度vA和vB匀速直线行驶,它们会不会相碰?若不相碰,求

两船相靠最近的距离.图中?和?为已知。

答:方法一 如图,以A船为参考系,在该参考系中船A是静止的,而船B的速度v??vB?vA.

v?是船B相对于船A的速度,从船B作一条平行于v?方向的直线BC,它不与船A相交,这表明两船不会相碰.

由A作BC垂线AC,其长度rmin就是两船相靠最近的距离


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