《大学物理学》第一章 牛顿力学 自学练习题.doc

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1、第一章 牛顿力学 自学练习题一、选择题1关于惯性有下列四种说法中,正确的为: ( )(A)物体在恒力的作用下,不可能作曲线运动;(B)物体在变力的作用下,不可能作曲线运动;(C)物体在垂直于速度方向,且大小不变的力作用下作匀速圆周运动;(D)物体在不垂直于速度方向的力的作用下,不可能作圆周运动。ma【提示:平抛运动知A错;圆周运动就是在变力作用下的,知B错;加速或减速圆周运动,力不指向圆心,知D错】2如图,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,设木板和墙壁之间的夹角为,当增大时,小球对木板的压力将: ( )(A) 增加;(B)减少;(C)不变;(D)先是增加,后又减少,压

2、力增减的分界角为a=45。【提示:画一下受力分析图,m小球受到竖直向下的重力、水平向右的弹力和垂直于木板向左上的支持力三力平衡】2-1如图,质量为m的物体用平行于斜面的细线连结并置于光滑的斜面上,若斜面向左方作加速运动,当物体脱离斜面时,它的加速度大小为: ( )(A); (B); (C); (D)。【提示:画一下受力分析图,物体m受到竖直向下的重力mg、垂直于斜面向右上的支持力和细线拉力T的作用。当支持力为零,有水平向右的惯性力ma与重力、拉力三力平衡,建立平衡方程:,有】2-2用水平力把一个物体压在靠在粗糙竖直墙面上保持静止,当逐渐增大时,物体所受的静摩擦力的大小: ( )(A)不为零,但

3、保持不变; (B)随成正比地增大;(C)开始随增大,达某最大值后保持不变; (D)无法确定。【提示:由于物体被压在墙面上静止,所以静摩擦力与物体重力相等,保持不变】2-3某一路面水平的公路,转弯处轨道半径为R,汽车轮胎与路面间的摩擦因数为,要使汽车不至于发生侧向打滑,汽车在该处的行驶速率: ( )(A)不得小于; (B)必须等于;(C)不得大于; (D)还应由汽车的质量m决定。【汽车轮胎与路面间的摩擦力提供了转弯所需的向心力,所以,有】2-4一物体沿固定圆弧形光滑轨道由静止下滑,在下滑过程中,则: ( )(A)它的加速度方向永远指向圆心,其速率保持不变;(B)它受到的轨道的作用力的大小不断增加

4、;(C)它受到的合外力大小变化,方向永远指向圆心;(D)它受到的合外力大小不变,其速率不断增加。【提示:物体沿圆弧轨道下滑,速率变大,所以是圆周运动但不匀速】2-5图示中系统置于以的加速度上升的升降机内,A、B两物块质量均为m,A所处桌面是水平的,绳子和定滑轮质量均不计,若忽略滑轮轴上和桌面上的摩擦并不计空气阻力,则绳中张力为 ( )(A); (B);(C); (D)。【提示:为简单起见,将升降机看成静止,重力加速度变为,则可列方程:,可解得】8在升降机天花板上栓一轻绳,其下端系一重物,当升降机以的加速度上升时,绳中的张力恰好等于绳子所能承受的最大张力的一半,当绳子刚好被拉断时,升降机上升的加

5、速度为: ( )(A); (B); (C); (D)。【由题意, ,】2-1一轻绳跨过一定滑轮,两端各系一重物,它们的质量分别为和,且 (滑轮质量及一切摩擦均不计),此时重物的加速度大小为a,今用一竖直向下的恒力代替的重物,质量的加速度大小为,则 ( ) (A); (B); (C) ;(D) 条件不足,无法确定。【提示:定滑轮两端系重物时,有,可解得;当用力代替时,有,可解得,显然】2-2跨过两个质量不计的定滑轮和轻绳,一端挂重物,另一端挂重物和,而,如图所示。当和绕铅直轴旋转时: ( ) (A)上升; (B)下降;(C)与和保持平衡;(D)当和不旋转,而在水平面上作圆周运动时,两边保持平衡。

6、【提示:当和绕铅直轴旋转时,右边直绳下端节点处三力平衡,但有张角的绳子在竖直方向的合力恰等于和重力和。所以C正确,但当和不旋转,而在水平面上作圆周运动时,绳上的张力大于的重力,不平衡】11如图所示,轻绳通过定滑轮,两端分别挂一个质量均为的重物,初始时它们处于同一高度。如果使右边的重物在平衡位置附近来回摆动,则左边的物体: ( ) (A)向上运动; (B)向下运动; (C)保持平衡;(D)时而向上,时而向下。【提示:当右边重物摆至最高点时,速度为0,绳中张力为,当右边重物摆至最低点时,速度最大,绳中张力为,所以选D】12质量为0.25kg的质点,受(N)的力作用,t=0时该质点以=2m/s的速度

7、通过坐标原点,该质点任意时刻的位置矢量是: ( )(A)2+2m;(B)m;(C)m;(D) 条件不足,无法确定。【提示:列方程有,解得,代入初始条件可得;再利用,积分可得:(注意到t=0时)】13质量为m的物体最初位于x0处,在力作用下由静止开始沿直线运动,k为一常数,则物体在任一位置x处的速度为: ( )(A);(B);(C)m;(D)。【方程,考虑到,有,解得】二、填空题2-4质量为m的小球,用轻绳AB、BC连接,如图所示。其中AB水平,剪断AB前后的瞬间,绳BC中的张力比 。【提示:剪断AB前三力平衡,有;剪断AB后,合外力方向垂直于绳BC,有;填】2-5图示中系统置于以的加速度上升的

8、升降机内,A、B两物体质量均为m,若滑轮和质量不计,而A与水平桌面的滑动摩擦因数为,则绳中张力的值为_。【提示:利用非惯性参考系,则重力加速度变为;由牛顿定律:,得。填】2-6图示中一漏斗绕铅直轴作匀角速转动,其内壁有一质量为m的小木块,木块到转轴的垂直距离为r,m与漏斗内壁间的静摩擦因数为0,漏斗与水平方向成角,若要使木块相对于漏斗内壁静止不动,漏斗的最大角速度_,_。【提示:首先进行受力分析,当角速度较大时,木块有向上滑动的趋势,则保持平衡的摩擦力向下,见图(1):有可求得:;当角速度较小时,木块有向下滑动的趋势,则保持平衡的摩擦力向上,见图(2):有可求得:】4如图所示,把一根匀质细棒A

9、C放置在光滑桌面上,已知棒的质量为m,长为L。今用一大小为F的力沿水平方向推棒的左端。设想把棒分成AB、BC两段,且BC=0.2L,则AB段对BC段的作用力大小为_。【提示:由牛顿定律:,得】5质量为m的质点,在变力=F0 (1kt)(F0和k均为常量)作用下沿ox轴作直线运动。若已知t=时,质点处于坐标原点,速度为v0。则质点运动微分方程为 ,质点速度随时间变化规律为v= ,质点运动学方程为x= 。【由牛顿定律有运动微分方程: ;再由 得;再由 得】三、计算题2-6图示一斜面,倾角为,底边AB长为l,质量为m的物体从顶端由静止开始向下滑动,斜面的摩擦因数为,问当为何值时,物体在斜面上下滑的时

10、间最短?2-10在一只半径为R的半球形碗内,有一粒质量为m的小钢球,当小球以角速度在水平面内沿碗内壁作匀速圆周运动时,它距碗底有多高?2-13一质点沿x轴运动,其所受的力如图所示,设t=0时,质点质量为,求质点7s末的速度和位置坐标。2-15设飞机连同驾驶员总质量为1000kg,飞机以55m/s的速率在水平跑道上着陆后,驾驶员开始制动,若阻力与时间成正比,比例系数=500N/s,空气对飞机的升力不计,求:(1)10s后飞机的速率;(2)飞机着陆后10s内滑行的距离。5一质量为m的小球,从高出水面h处的A点自由下落,已知小球在水中受到的黏滞阻力为,为常量,假定小球在水中受到的浮力恰与小球重力相等

11、,如以入水处为坐标O点,竖直向下为O y轴,入水时为计时起点(t=0),求:(1)小球在水中运动速率v随时间t的关系式;(2)小球在水中运动速率v与y的关系式。6质量为m的摩托车,在恒定的牵引力F的作用下工作,它所受到的阻力与速率的平方成正比,它能达到的最大速率为,求摩托车从静止加速到所需的时间及所走过的路程。解答一、选择题1.C 2.D 3.D 4.A 5.C 6.B 7.A 8.C 9.B 10.C 11.D 12.B 13.B三、计算题1解:先求下滑时间t与的关系。由牛顿定律:则:再利用,考虑到有,整理得:。令,有解得:,则,。2解:先考虑小球受力关系如图,。由牛顿定律:则:再利用,考虑到有,整理得:。令,有解得:,则,。3解:由图示知质点受力为,由牛顿定律:有:(1)当时,有,则,再利用,有,则;将代入有:,(2)当时,有,则,再利用,有,则;而,得:。4解:设着陆后阻力为,则,有,得,再利用,有:得:。将代入,有:;。5解:小球入水时的初速度为,由题意,小球在水中受力为,由牛顿定律:(1)由,有,得:;(2)考虑到,有:则:,积分:,得:,整理得:。6解:设阻力为,则:,当加速度时,那么:(1)由,有,【考虑到】有:(2)考虑到,有:则:,积分:,得:。

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