第二章质点运动定律

第二章质点运动定律、选择题1在升降机天花板上拴有轻绳，其下端系一重物，当升降机以加速度ai上升时，绳中的张力正好等于绳子所能承受的最大张力的一半，问升降机以多大加速度上升时，绳子刚好被拉断？(A)2ai(B)2ai+g.(C)2(ai+g).(D)ai+g.2、质量为m的小球，放在光滑的木板和光滑的墙壁之间，并保持平衡，如图所示设木板和墙壁之间的夹角为，当逐渐增大时，小球对木板的压力将(A) 增加.(B) 减少.(C) 不变.(D) 先是增加，后又减小压力增减的分界角为:=45.B如图所示.将绳子剪断的瞬间，球1和球2的加速度分别为(A)ai=g,a2=0.(B)ai=0,a2=g.1球i1(C)ai=g,a2=g.(D)ai=2g,a2=0.D一-.球23、两个质量相等的小球由一轻弹簧相连接，再用一细绳悬挂于天花板上，处于静止状态,4、水平地面上放一物体使物体A有最大加速度,A，它与地面间的滑动摩擦系数为现加一恒力F如图所示.欲则恒力F与水平方向夹角二应满足(A)sinV=土(C)tgr八(B)cos=(D)ctgri.:C:5、一只质量为m的猴，原来抓住一根用绳吊在天花板上的质量为M的直杆，悬线突然断开，小猴则沿杆子竖直向上爬以保持它离地面的高度不变，此时直杆下落的加速度为(A)(C)g.(B)(D)M-m6、如图所示，质量为m的物体A用平行于斜面的细线连结置于光滑的斜面上，若斜面向左方作加速运动，当物体开始脱离斜面时，它的加速度的大小为(A) gsinn(B)geosjm1和m2的重物，且mm2.滑(C)getgn(D)gtgr.:C:7、如图所示，一轻绳跨过一个定滑轮，两端各系一质量分别为轮质量及轴上摩擦均不计，此时重物的加速度的大小为a.今用一竖直向下的恒力F代替质量为mi的物体，可得质量为m2的重物的加速度为的大小a,则(A) a=a(B)aa(C)a0,aB0.(C)aA0.(D)aA0,aB=0.D:9、质量为m的物体自空中落下，它除受重力外，还受到一个与速度平方成正比的阻力的作用，比例系数为k,k为正值常量.该下落物体的收尾速度(即最后物体作匀速运动时的速度)将是(A)(B)_g_2k(D).gk(C)gk.10、质量分别为m和M的滑块A和B，叠放在光滑水平桌面上，如图所示.A、B间静摩擦系数为7,滑动摩擦系数为Jk，系统原处于静止.今有一水平力作用于A上，要使A、B不发生相对滑动，则应有(A) F7mg.(B)Fls(1+m/M)mg.AI,Mm(C)FwJs(m+M)mg.(D)F%mgMB:11、如图所示，用一斜向上的力F(与水平成30角)，将一重为G的木块压靠在竖直壁面上，如果不论用怎样大的力F，都不能使木块向上滑动，则说明木块与壁面间的静摩擦系数的大小为(A)J(B)123(C)(D)J-2.3如果发动机的功率一定，阻力12、一辆汽车从静止出发，在平直公路上加速前进的过程中,大小不变，那么，下面哪一个说法是正确的？(A) 汽车的加速度是不变的.(B) 汽车的加速度不断减小.(C) 汽车的加速度与它的速度成正比.(D) 汽车的加速度与它的速度成反比.B:13、升降机内地板上放有物体A,其上再放另一物体B，二者的质量分别为MAMb.当升降机以加速度a向下加速运动时(ag)，物体A对升降机地板的压力在数值上等于(A)MAg.(B)(MA+MB)g.(C)(Ma+Mb)(g+a).(D)(Ma+Mb)(g-a).:D:14、如图，物体A、B质量相同，B在光滑水平桌面上.滑轮与绳的质量以及空气阻力均不计，滑轮与其轴之间的摩擦也不计.系统无初速地释放，则物体A下落的加速度是(A)g.(B)4g/5.(C)g/2.(D)g/3.:B:15、如图，滑轮、绳子质量及运动中的摩擦阻力都忽略不计，物体的质量m2.在A、B运动过程中弹簧秤S的读数是(A)(m1m2)g.(B)(mm2)g.A的质量m1大于物体B(C)2mmm1m2(D)4mmm1m2BLIm2Am116、如图所示，质量为斜面给物体的支持力为(A)mgcos二.m的物体用细绳水平拉住，静止在倾角为曲勺固定的光滑斜面上，贝y(C)mgcost(B)mgsin(D)mgsin17、光滑的水平桌面上放有两块相互接触的滑块，质量分别为滑块施加相同的水平作用力，如图所示.设在运动过程中,mi和m2，且mim2.今对两两滑块不离开，则两滑块之间的相互作用力N应有(A)N=0.(C)FN2F.(B)0N2F.18、用水平压力F把一个物体压着靠在粗糙的竖直墙面上保持静止.当体所受的静摩擦力f(A)恒为零.F逐渐增大时，物(B) 不为零，但保持不变.(C) 随F成正比地增大.B:F逐渐增大时，物(D) 开始随F增大，达到某一最大值后，就保持不变19、用水平压力F把一个物体压着靠在粗糙的竖直墙面上保持静止当体所受的静摩擦力f(A) 恒为零.(B) 不为零，但保持不变.(C) 随F成正比地增大.(D) 开始随F增大，达到某一最大值后，就保持不变20、一光滑的内表面半径为10cm的半球形碗，以匀角速度绕其对称OC旋转.已知放在碗内表面上的一个小球P相对于碗静止，其位置高于碗底4cm，则由此可推知碗旋转的角速度约为(A)10rad/s.(C)17rad/s(B) 13rad/s.(D)18rad/s.OO21、竖立的圆筒形转笼，半径为R,绕中心轴00/转动，物块A紧靠在圆筒的内壁上，物块与圆筒间的摩擦系数为，要使物块A不下落，圆筒转动的角速度3至少应为22、已知水星的半径是地球半径的0.4倍，质量为地球的0.04倍.设在地球上的重力加速度为g,则水星表面上的重力加速度为：(A)0.1g(B)0.25g(C) 2.5g(D)4gBA至C的下A至C的下23、如图所示，假设物体沿着竖直面上圆弧形轨道下滑，轨道是光滑的，在从滑过程中，下面哪个说法是正确的?(A) 它的加速度大小不变，方向永远指向圆心.(B) 它的速率均匀增加.(C) 它的合外力大小变化，方向永远指向圆心.(D) 它的合外力大小不变.(E) 轨道支持力的大小不断增加.E:24、一个圆锥摆的摆线长为I,摆线与竖直方向的夹角恒为丸如图所示.则摆锤转动的周期为lCOST(A)】(B)J-gg2.2lCOST(C)(D)J、gg25、一公路的水平弯道半径为R,路面的外侧高出内侧，并与水平面夹角为丁要使汽车通过该段路面时不引起侧向摩擦力，则汽车的速率为(A)Rg.(B)Rgtg(C)jRg.(D)jRgctg日,sin27、一小珠可在半径为R竖直的圆环上无摩擦地滑动，且圆环能以其竖直直径为轴转动.圆环以一适当的恒定角速度，转动，环半径偏离竖直方向的角度为1(A)n.227、一小珠可在半径为R竖直的圆环上无摩擦地滑动，且圆环能以其竖直直径为轴转动.圆环以一适当的恒定角速度，转动，环半径偏离竖直方向的角度为1(A)n.2小珠偏离圆环转轴而且相对圆环静止时,g(B)v-arccos(2)R小珠所在处圆(CarctRAg(D)需由小珠的质量m决定.28、在作匀速转动的水平转台上，如图所示.设工件与转台间静摩擦系数为则转台的角速度与转轴相距R处有一体积很小的工件人，若使工件在转台上无滑动,(C)应满足RJsg(B)珂謬(D)A26、一段路面水平的公路，转弯处轨道半径为R,汽车轮胎与路面间的摩擦系数为，要使汽车不致于发生侧向打滑，汽车在该处的行驶速率(A)不得小于gR.(C)必须等于2gR.(B)不得大于.JgR.(D)还应由汽车的质量m决定.b:二、填空题1、质量相等的两物体A和B，分别固定在弹簧的两端，竖直放在光滑水平面C上，如图所示.弹簧的质量与物体A、B的质量相比，可以忽略不计.若把支持面C迅速移走，则在移开的一瞬间，A的加速度大小3a=.答案：02、质量相等的两物体A和B，分别固定在弹簧的两端，竖直放在光滑水平面C上，如图所示弹簧的质量与物体A、B的质量相比，可以忽略不计若把支持面C迅速移走，则在移开的一瞬间，B的加速度的大小aB=g.答案：20答案：相同5、质量分别为mi、m2、m3的三个物体A、B、C,用一根细绳和两根轻弹簧连接并悬于固定点0,如图取向下为x轴正向，开始时系统处于平衡状态，后将细绳剪断，则在刚剪断瞬时，物体A的加速度aA=答案:7、质量m=40kg的箱子放在卡车的车厢底板上，已知箱子与底板之间的静摩擦系数为0.40,滑动摩擦系数为4=0.25，试写出在下列情况下，作用在箱子上的摩擦力的大小和方2m/s2的加速度行驶，f=N。8、质量m=40kg的箱子放在卡车的车厢底板上，已知箱子与底板之间的静摩擦系数为丄=0.40,滑动摩擦系数为4=0.25，试写出在下列情况下，作用在箱子上的摩擦力的大小和方向.卡车与车行方向方向。9、质量m=40kg的箱子放在卡车的车厢底板上，已知箱子与底板之间的静摩擦系数为4=0.40,滑动摩擦系数为儿=0.25，试写出在下列情况下，作用在箱子上的摩擦力的大小和方向.卡车以a=-5m/s2的加速度急刹车，f=N。答案：9810、质量m=40kg的箱子放在卡车的车厢底板上，已知箱子与底板之间的静摩擦系数为山=0.40,滑动摩擦系数为4=0.25，试写出在下列情况下，作用在箱子上的摩擦力的大小和方向.卡车与车行方向方向答案：98答案：9811、假如地球半径缩短1%,而它的质量保持不变，则地球表面的重力加速度g增大的百分比是.答案：2%14、倾角为30的一个斜面体放置在水平桌面上一个质量为2kg的物体沿斜面下滑，下滑的加速度为3.0m/s2.若此时斜面体静止在桌面上不动，则斜面体与桌面间的静摩擦力17、如图，在光滑水平桌面上，有两个物体A和mB=1kg.今用一水平力F=3N推物体B,则B紧靠在一起.它们的质量分别为mA=2kg,B推A的力等于N。F_*BA答案：218、如图，在光滑水平桌面上，有两个物体A和mB=1kg.今用一水平力F=3N右边推A,则B紧靠在一起.它们的质量分别为mA=2kg,A推B的力等于N.答案：119、有两个弹簧，质量忽略不计，原长都是10cm，第一个弹簧上端固定，下挂一个质量为m的物体后，长11cm,而第二个弹簧上端固定，下挂一质量为m的物体后，长13cm,现将两弹簧串联，上端固定，下面仍挂一质量为m的物体，则两弹簧的总长为cm。答案：2425、一块水平木板上放一砝码，砝码的质量m=0.2kg，手扶木板保持水平，托着砝码使之在竖直平面内做半径R=0.5m的匀速率圆周运动，速率v=1m/s.当砝码与木板一起运动到图示位置时，砝码受到木板的摩擦力为N。答案：0.2826、一块水平木板上放一砝码，砝码的质量m=0.2kg，手扶木板保持水平，托着砝码使之在竖直平面内做半径R=0.5m的匀速率圆周运动，速率v=1m/s.当砝码与木板一起运动二、计算题1、一人在平地上拉一个质量为M的木箱匀速前进，如图.木箱与地面间的摩擦系数卩=0.6.设此人前进时，肩上绳的支撑点距地面高度为h=1.5m，不计箱高，问绳长I为多长时最省力？解：设绳子与水平方向的夹角为0，则si-h/l.木箱受力如图所示，匀速前进时，拉力为F,有Fcos0f=0Fsin0+NMg=0f=卩NMgcos+sin日dFMg（-sin：cosr）20屮（cos：sin）tg二-0.6,v-305736d2Fl=h/sin0=2.92m时，最省力.2、质量m=2.0kg的均匀绳，长L=1.0m,两端分别连接重物A和B,mA=8.0kg,mB=5.0kg,今在B端施以大小为F=180N的竖直拉力，使绳和物体向上运动，求距离绳的下端为x处绳中的张力AFT(x).解：以A、B、绳为研究对象FmgmAgmBg=(m+mA+mB)aF-(mmAmB)gFgmmAmBmmAmB以绳下段x长和物体A为研究对象T(x)(mA+mx/L)g=(mA+mx/L)aT(x)=(mA+mx/L)(g+a)F(mAmx/L)mmAmBF(mAmx/L)mmAmB二(9624x)N3、质量为m的子弹以速度正比，比例系数为K,忽略子弹的重力，求：(1) 子弹射入沙土后，速度随时间变化的函数式；(2) 子弹进入沙土的最大深度.解：(1)子弹进入沙土后受力为一Kv，由牛顿定律dv-Kv=mdtJdvdtm3、质量为m的子弹以速度正比，比例系数为K,忽略子弹的重力，求：(3) 子弹射入沙土后，速度随时间变化的函数式；(4) 子弹进入沙土的最大深度.解：(1)子弹进入沙土后受力为一Kv，由牛顿定律dv-Kv=mdtJdvdtmvo水平射入沙土中，设子弹所受阻力与速度反向，大小与速度成dv0mv0vKt/m二ve(2)求最大深度解法一:dxv=dt.Kt/mdx二v0edtKt/m,dx=v0e一dt00X=(m/K)v0(1-e)Xmax-mv0/K解法解法dvdvdxdv-Kv=mm()()=mvdtdxdtdxdx二dvKxmaxdx=0xmax4、竖直而立的细U形管里面装有密度均匀的某种液体.U形管的横截面粗细均匀，两根竖直细管相距为I，底下的连通管水平当U形管在如图所示的水平的方向上以加速度a运动时，两竖直管内的液面将产生高度差h.若假定竖直管内各自的液面仍然可以认为是水平的，试求两液面的高度差h.解：由于液体随U形管一起作加速运动，所以左管底部的压力应大于右管底部的压力，其压力差应等于水平管中液体的质量和加速度之积，设水平管的截面积为S,液体的密度为P则有PhSg=PlSah=la/g5、水平面上有一质量M=51kg的小车D，其上有一定滑轮C.通过绳在滑轮两侧分别连有质量为m1=5kg和m2=4kg的物体A和B,其中物体A在小车的水平台面上，物体B被绳悬挂各接触面和滑轮轴均光滑.系统处于静止时，各物体关系如图所示.现在让系统运动，求以多大的水平力F作用于小车上，才能使物体A与小车D之间无相对滑动.(滑轮和绳的质量均不计，绳与滑轮间无相对滑动)B:角.设小车D受力F时，连接物体B的绳子与竖直方向成如下方程：当A、D间无相对滑动时，应有联立、式解出:T二m1axTsin：=m2axTcos二-m2g二0F-T-Tsin：=Maxaxm?g2-m2联立、式解出:F=(m1m2M)ax代入得:(mm2M)m2gF=F=784N1.0kg的物体A.到达月球上某A时相同.然后，他把A和B1.67m/s2,问石代入数据得6、一名宇航员将去月球他带有一个弹簧秤和一个质量为处时，他拾起一块石头B,挂在弹簧秤上，其读数与地面上挂分别挂在跨过轻滑轮的轻绳的两端，如图所示.若月球表面的重力加速度为块B将如何运动？解：设地球和月球表面的重力加速度分别为g1和g2,在月球上A、B受力如图。T|a占Bmig2m2g2则有m2g2T=m2aTmig2=mia又联立解、可得migi=m2g2=1.18m/s2即B以1.18m/s2的加速度下降7、如图所示，质量为m的摆球A悬挂在车架上求在下述各种情况下，摆线与竖直方向的夹角：和线中的张力T.(1) 小车沿水平方向作匀速运动；(2) 小车沿水平方向作加速度为a的运动.A解：tg：二a/g或：二tg(a/g)T=m.a2g28、质量为m的雨滴下降时，因受空气阻力，在落地前已是匀速运动，其速率为v=5.0m/s.设空气阻力大小与雨滴速率的平方成正比，问：当雨滴下降速率为v=4.0m/s时，其加速度a多大？9、有一物体放在地面上，重量为P,它与地面间的摩擦系数为.今用力使物体在地面上匀解：匀速运动时，mg=kv2加速运动时，2mg-kvma由2a=(mg-kv)/m由k=mg/vo将代入得a=g1-(v/v0)2=3.53m/s2速前进，问此力F与水平面夹角厉多大时最省力.解：由牛顿定律有Fcosv-(P-Fsinr)解：受力图如图所示.X方向:F=costsinny=costsinvd-sinvcost-0cH求出=tgr，即v-tg丄，且0:vc2y=_cosv_sinv:：-0dJ二tgv，即v-tgJJ时，y有极大值，F有极小值，最省力.10、一质量为M，角度为二的劈形斜面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.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对地面的压力和摩擦力各多大？（画受力图，列出方程，文字运算）-f2Nsin-f1cos-0y方向:Ni-Mg-NcoS：-=sin=0将和代入上两式解出将和代入上两式解出f/-1N=Nf2斜面对地面的压力mgcosr=mgcost=MgNcosf1sin=Mgmgcos=Nsin-fcosN12vmgcossin-=mgcossin-mgcos2-N1=NMgmgcos-mgcossin斜面对地面的摩擦力斜面对地面的摩擦力f2二mgcos71sin丿-mgcos2-11、如图所示，质量为m=2kg的物体A放在倾角:=30的固定斜面上，斜面与物体A11、如图所示，质量为m=2kg的物体A放在倾角:=30的固定斜面上，斜面与物体A解：对物体A应用牛顿第二定律F=19.6N的力作用在A上，求物体A的加速度的大小.垂直斜面方向：平行斜面方向：Fcost-mgsin-J=maN-mgcos；-Fsin：=0_N由上解得aFcosa-mgsina-P(mgco因+Fsina)091m/s2m又12、一质量为60kg的人，站在质量为30kg的底板上，用绳和滑轮连接如图设滑轮、绳的质量及轴处的摩擦可以忽略不计，绳子不可伸长.欲使人和底板能以1m/s2的加速度上升,人对绳子的拉力T2多大？人对底板的压力多大？（取g=10m/s2）解：人受力如图(1)T2N-叶g=m1a底板受力如图(2)T2_N_m2g二m2aT2T2Njmg图mg图由以上四式可解得4T2-gg_m2g=(m1m2)aT(m1m2)(ga)/4=247.5NN=NF(ga)-T2=412.5N13、一条轻绳跨过一轻滑轮（滑轮与轴间摩擦可忽略）,在绳的一端挂一质量为m1的物体，在另一侧有一质量为m2的环，求当环相对于绳以恒定的加速度a2沿绳向下滑动时，物体和环相对地面的加速度各是多少？环与绳间的摩擦力多大？mim2a2V解：因绳子质量不计，所以环受到的摩擦力在数值上等于绳子张力T.设m2相对地面的加速度为32，取向上为正；mi相对地面的加速度为ai（即绳子的加速度），取向下为正.mg-T=m1a1T-m2g=m2a2a?二-a2解得（叶一m2）g+m2a2a1:mi+m2T=m1m2T=m1m2（2g-a2）m1m2a2mm2)mia2m1m214、已知一质量为m的质点在x轴上运动，质点只受到指向原点的引力的作用，引力大小与质点离原点的距离x的平方成反比，即f=-k/x2,k是比例常数.设质点在x=A时的速度为零，求质点在解：根据牛顿第二定律x=A/4处的速度的大小.dvdxdv=mmvdxdtdxA/4dxamxmAAmAdv=mdtv12xvdv二-k-，vdv=-mxo1 2k,4v(2v=6k/(mA)15、飞机降落时的着地速度大小v=90km/h，方向与地面平行，飞机与地面间的摩擦系数=0.10,迎面空气阻力为Cxv2,升力为Cyv2（v是飞机在跑道上的滑行速度，Cx和Cy为某两常量）.已知飞机的升阻比K=Cy/Cx=5，求飞机从着地到停止这段时间所滑行的距离.（设飞机刚着地时对地面无压力）解：以飞机着地点为坐标原点，飞机滑行方向为x轴正向.设飞机质量为m,着地后地面对飞机的支持力为N.在竖直方向上22NCyV-mg=0N二mg-CyV飞机受到地面的摩擦力f=（mg-Cyv2）在水平方向上.22dvdv-（mg_Cyv）_Cxvmmvdtdxx=0时,x=0时,mvdvv=v0=90km/h=25m/s02=dxJmg（CxCy）v2.x=S（滑行距离）时，v=0S-dx-S0mvdvv0Jmg（Cx-JCy）v1m2CxCyvmg（CxCy）v21解得解得JmgS_尹山呢+（Cx_PCy）v；HCyn飞机刚着地前瞬间，所受重力等于升力，即2mg二CyvC2K飞机刚着地前瞬间，所受重力等于升力，即2mg二CyvC2KmgCy2,v0代入S表达式中并化简，然后代入数据Cxmg5/25/0In1221m5J16、在水平桌面上有两个物体A和B,它们的质量分别为m1=1.0kg,m2=2.0kg，它们与桌面间的滑动摩擦系数J=0.5,现在A上施加一个与水平成36.9。角的指向斜下方的力F,恰好使A和B作匀速直线运动，求所施力的大小和物体A与B间的相互作用力的大小.(cos36.9=0.8)36：ABcos36.9-sin36.9*解：对A:Fcos36.9-人-T=0叫-mg-Fsin36.9=0对B:T-f2=0N2m2g=0f2十2由、式得T=Hm2g=9.8N再由、式得卩血+m2）gF=一.22=29.4N17、如图，绳CO与竖直方向成30角，O为一定滑轮，物体A与B用跨过定滑轮的细绳相连，处于平衡状态已知B的质量为10kg，地面对B的支持力为80N若不考虑滑轮的大小求：物体A的质量.（2）物体B与地面的摩擦力.（3）绳CO的拉力.解：各物体示力图如图（a）、（b）、（c）所示.gg对O有：T|sin：-T2sin30=0T2cos30-TiCOSJTi=0对A有：-mAg=0由及m=10kg,N=80N解出：=60=4kgf=34.6N.T2=69.3N.18、水平转台上放置一质量M=2kg的小物块，物块与转台间的静摩擦系数卩s=0.2,一条光滑的绳子一端系在物块上，另一端则由转台中心处的小孔穿下并悬一质量m=0.8kg的物块.转台以角速度3=4兀rad/s绕竖直中心轴转动，求：转台上面的物块与转台相对静止时，物块转动半径的最大值max和最小值rmin.解：质量为M的物块作圆周运动的向心力，由它与平台间的摩擦力f和质量为m的物块对它的拉力F的合力提供.当M物块有离心趋势时，f和F的方向相同，而当M物块有向心运动趋势时，二者的方向相反.因M物块相对于转台静止，故有F+fmax=MFfmax=M2rmaxCO2rminOm物块是静止的，因而又故mgix=3sMg_mg+sMgrmaxfma:rminM2mg“Mg=37.2=12.4mmmm19、一水平放置的飞轮可绕通过中心的竖直轴转动，飞轮的辐条上装有一个小滑块，它可在辐条上无摩擦地滑动.一轻弹簧一端固定在飞轮转轴上，另一端与滑块联接.当飞轮以角速度O旋转时，弹簧的长度为原长的f倍，已知3=30时，f=fo,求O与f的函数关系.解：设弹簧原长为I，劲度系数为k，由于是弹性力提供了质点作圆周运动的向心力，故有2m心=k(r-l)其中r为滑块作圆周运动的半径，m为滑块的质量由题设，有r=fl因而有mfl2=kl(f-1)又由已知条件，有2mfl0=kl(f-1)整理后得3与f的函数关系为f2f00条质量分布均匀的绳子，质量为f-1fn1M、长度为L，一端拴在竖直转轴OO上，并以恒定角速度在水平面上旋转.设转动过程中绳子始终伸直不打弯，且忽略重力，求距转轴为r处绳中的张力T(r).20、0解：取距转轴为r处，长为dr的小段绳子，其质量为(M/L)dr.O，T(r)T(r+dr)由于绳子作圆周运动，所以小段绳子有径向加速度，由牛顿定律得:T(r)T(r+dr)=(M/L)drr2令T(r)T(r+dr)=-dT(r)得dT=(M2/L)rdr由于绳子的末端是自由端T(L)=00L有dT=_(M.2/L)rdrT(r)rT(r)=M，(L2-r2)/(2L)21、质量为m的物体系于长度为R的绳子的一个端点上，在竖直平面内绕绳子另一端点(固定)作圆周运动设t时刻物体瞬时速度的大小为v,绳子与竖直向上的方向成B角，如图所示.(1) 求t时刻绳中的张力T和物体的切向加速度at；(2) 说明在物体运动过程中at的大小和方向如何变化？解：(1)t时刻物体受力如图所示，在法向2Tmgcos)-mv/RT=(mv2/R)-mgcost在切向mgsinv-matat=gsinv(2)at=gsin,它的数值随曲勺增加按正弦函数变化.(规定物体由顶点开始转一周又回到顶点，相应6角由0连续增加到2兀).二二0时，at0,表示at与v同向；2二v二时，at0，表示at与v反向.22、(1)试求赤道正上方的地球同步卫星距地面的高度.(2)若10年内允许这个卫星从初位置向东或向西漂移10,求它的轨道半径的误差限度是多少？已知地球半径R=6.37x106m,地面上重力加速度g=9.8m/s2.解：(1)设同步卫星距地面的高度为h，距地心的距离r=R+h,由牛顿定律GMm/r2二mr2又由GMm/R2二mg得GM=gR2,代入式得r=(gR2/2)1/3同步卫星的角速度与地球自转角速度相同，其值为_57.2710rad/s解得r=4.22107m,h=r-R=3.58104km(2)由题设可知卫星角速度的误差限度为:=5.510rad/s由式得取对数取微分并令32.2rgR/23lnr=1n(gR)_2lndr=.:r,d,j且取绝对值3：.r/r=2.;.-?.丁=2rJ，/(3，=213m23、表面光滑的直圆锥体，顶角为2乙底面固定在水平面上，如图所示.质量为m的小球系在绳的一端，绳的另一端系在圆锥的顶点绳长为I，且不能伸长，质量不计今使小球在圆锥面上以角速度绕0H轴匀速转动，求锥面对小球的支持力N和细绳的张力T;*及T又各是多少?解：以r表示小球所在处圆锥体的水平截面半径对小球写出牛顿定律方程为2Tsinv-Ncosv-ma=m，rTcosJNsinv-mg=0其中r=Isin联立求解得：2N=mgsin-m，丨sincosT二mgcosm2Isin2二(1) ；-；：;N=0c=：-g/lcosT二mg/cos24、月球质量是地球质量的1/81，直径为地球直径的3/11，计算一个质量为65kg的人在月球上所受的月球引力大小.解：设人的质量为m,地球质量为Me,半径为Re，地球表面重力加速度为ge，则人在月球上受月球引力为L小Me(1/81)m小Me(1/81)mfl二g2-G22(Re3/11)Re(3/11)人在地球上所受的引力为Fe=GMe2mReFl=Fe(1/81)/(3/11)2=106N25、如图，质量分别为mi和m2的两只球，用弹簧连在一起，且以长为Li的线拴在轴O上,mi与m2均以角速度绕轴在光滑水平面上作匀速圆周运动当两球之间的距离为L2时，将线烧断试求线被烧断的瞬间两球的加速度ai和a2(弹簧和线的质量忽略不计)解：未断时对球2有弹性力解：未断时对球2有弹性力线断瞬间对球1有弹性力对球2有弹性力解得2f=m2(LL2)f=m1a1f=m2a22ar=m2(L1L2)/m12a?馆L2)26、如图所示，质量为m的钢球A沿着中心在O、半径为R的光滑半圆形槽下滑当A滑到图示的位置时，其速率为v,钢球中心与O的连线OA和竖直方向成r角，求这时钢球对槽的压力和钢球的切向加速度.解：球A只受法向力N和重力mg，根据牛顿第二定律法向：Nmgcos：-mv/R切宜：mgsinB=mat由式可得N=m(gcosv2/R)根据牛顿第三定律，球对槽压力大小同上，方向沿半径向外.由式得at=gsin-27、画出物体A的受力图.物体A放在木板的上面，不计空气阻力；A八。1/BB_1A答案：见图C(2B上，被一起抛出作斜上抛运动，A始终位于B28、画出物体A的受力图.物体A的形状是一楔形棱柱体，横截面为直角三角形，放在桌面C上把物体B轻轻地放在A的斜面上，设A、B间和A与桌面C间的摩擦系数皆不为零，A、B系统静止.答案：见图NBA29、分别画出物体A、B的受力图。被水平力F压在墙上保持静止的两个木块A和B接触面均粗糙）A1)1)答案：（1）见图.AImAg1ABfAN30、画出物体C、DN30、画出物体C、D的受力图。被水平力F拉着在水平桌面上一起做匀速运动的木块C和（各接触面均粗糙）。fA_f-mnbANmDFBAmsgmsgCDCmegmDg31、画出物体B的受力图和物体C叠放在一起自由下落的物体B.32、画出物体A的受力图。在水平圆桌面上与桌面一起做匀速转动的物体答案：见图.NmAgmB