大学物理上练习

,讨论题,1、一质点做抛体运动（忽略空气阻力），如图所示,请回答下列问题：,质点在运动过程中,（3）法向加速度是否变化？,（4）轨道何处曲率半径最大？其数值是多少？,在轨道起点和终点,a,n,值最小，,v = v,0,值最大。在最高点,a,n,值最大，,v = v,0,cos,最小,。,因此在起点和终点曲率半径的值一定最大，在最高点值最小。,3、如图所示，设物体沿着光滑圆形轨道下滑，在下滑过程中，下面哪种说法是正确的？,（1）物体的加速度方向永远指向圆心。,（2）物体的速率均匀增加。,（3）物体所受合外力大小变化，,但方向永远指向圆心。,（4）轨道的支持力大小不断增加。,在下滑过程中，物体做圆周运动。,下滑过程中都在增大,外力有重力和支持力，后者大小方向均变化，所以合外力的大小与方向都变化。,1,、一小钢球，从静止开始自光滑圆柱形轨道的顶点下滑。求：小球脱轨时的角度,t = 0,解：,典型例题,由式,(1),得：,由,(3) 、 (4),可解得：,解：,2.,一质点从坐标原点出发沿,x,轴作直线运动，初速度为,v,0,，它受到一阻力,- a v,2,作用,试求:,v = v (t ), x = x (t ),得：,3.在湖面上以,3m/s,的速度向东行驶的,A,船上看到,B,船以,4m/s,的速率从北面驶近,A,船。,(1)在湖岸上看，,B,船的速度如何？,(2)如果A船的速度变为,6m/s,(方向不变)，在,A,船上看,B,船的速度又为多少？,解：(1)设岸上的人看到A船的速度为,B船的速度为 A船看到B船的速度为,由伽利略速度变换，可有,4、一陨石从距地面高为,h,处由静止开始落向地面，忽略空气阻力，求陨石下落过程中，万有引力的功是多少？,解：取地心为原点，引力与矢径方向相反,a,b,h,R,o,5. 一质量均匀分布的柔软细绳铅直地悬挂着，绳的下端刚好触到水平桌面上，如果把绳的上端放开，绳将落在桌面上。试证明：在绳下落的过程中，任意时刻作用于桌面的压力，等于已落到桌面上的绳重量的三倍。,o,x,证明：取如图坐标，设,t,时刻已有,x,长的柔绳落至桌面，随后的,dt,时间内将有质量为,dm,=,dx（Mdx/L),的柔绳以,v,=,dx/dt,的速率碰到桌面而停止，它的动量变化率为：,根据动量定理，桌面对柔绳的冲力为：,柔绳对桌面的冲力,FF,即：,而已落到桌面上的柔绳的重量为,mg=Mgx/L,所以,F,总,=F+mg=2Mgx/L+Mgx/L=3mg,6、一质点沿,x,轴运动，其加速度为,a=4t,(,SI,制),当,t=0,时，物体静止于,x=10m,处。试求质点的速度，位置与时间的关系式。,解：,7、路灯离地面高度为H，一个身高为,h,的人，在灯下水平路面上以匀速度 步行。如图所示。求当人与灯的水平距离为x时，他的头顶在地面上的影子移动的速度的大小。,解：建立如图坐标，,t,时刻头顶影子的坐标为,x+x,解：实际上可以用求面积的方法。,8,.一质点沿,x,轴作直线运动，其,v-t,曲线如图所示，如,t=,0,时，质点位于坐标原点，求：,t=,4.5,秒时，质点在,x,轴上的位置。,t(s),v(m/s),-1,2,1,0,解：,9.,一质点从坐标原点出发沿,x,轴作直线运动，初速度为,v,0,，它受到一阻力,- a v,2,作用,试求:,v = v (t ), x = x (t ),得：,10.一男孩乘坐一铁路平板车，在平直铁路上匀加速行驶，其加速度为a，,他沿车前进的斜上方抛出一球，设抛球时对车的加速度的影响可以忽略，如果使他不必移动他在车中的位置就能接住球，则抛出的方向与竖直方向的夹角应为多大？,a,V,0,解：抛出后车的位移：,球的位移：,小孩接住球的条件为：,x,1,=x,2,; y=0,两式相比得：,11、如图，车在光滑水平面上运动。已知,m、M,、,l,、,人逆车运动方向从车头经,t,到达车尾。,求：,1、,若人匀速运动，他到达车尾时车的速度；,2、,车的运动路程；,3、,若人以变速率运动， 上述结论如何？,解：以人和车为研究系统，取地面为参照系。水平方向系统动量守恒。,1、,2、,3、,12、 质量为,2.5g,的乒乓球以,10m/s,的速率飞来，被板推挡后，又以,20m/s,的速率飞出。设两速度在垂直于板面的同一平面内，且它们与板面法线的夹角分别为,45,o,和,30,o,，,求：,（1）,乒乓球得到的冲量；,（2）,若撞击时间为,0.01s，,求板施于球的平均冲力的大小和方向,。,45,o,30,o,n,v,2,v,1,解：取挡板和球为研究对象，由于作用时间很短，忽略重力影响。设挡板对球的冲力为 则有,：,45,o,30,o,n,v,2,v,1,O,x,y,取坐标系，将上式投影，有：,为平均冲力,与,x,方向的夹角,。,此题也可用矢量法解,45,o,30,o,n,v,2,v,1,O,x,y,v,2,v,1,v,1,t,13：质量,M,的沙箱，悬挂在线的下端，质量,m,，速率 的子弹水平地射入沙箱，并与沙箱一起摆至某一高度,h,为止。试从高度,h,计算出子弹的速率 ，并说明在此过程中机械能损失。,m,M,h,解：从子弹以初速击中沙箱到获得共同速度可看作在平衡位置完成的完全非弹性碰撞。水平方向受外力为,0,，由动量守恒有,子弹射入沙箱后，只有重力作功，子弹，沙箱、地球组成的系统机械能守恒。,碰撞过程中机械能不守恒。机械能损失为：,14. 一炮弹发射后在其运行轨道上的最高点,h,19.6,m,处炸裂成质量相等的两块。其中一块在爆炸后1秒钟落到爆炸点正下方的地面上，设此处与发射点的距离,S,1,1000,米,问另一块落地点与发射点的距离是多少？（空气阻力不计，,g,=9.8m/s,2,),解：知第一块方向竖直向下,v,2,y,h,x,v,1,S,1,爆炸中系统动量守恒,v,2,y,h,x,v,1,S,1,第二块作斜抛运动,落地时，,y,2,=0,所以,t,2,=4s,t,2,1s(,舍去）,x,2,=5000m,mv,1,/2,mv,2,/2,mv,x,