质点动力学2作业

质点动力学2作业
质点动力学2作业

质点动力学2作业

班级:_____________ 姓名:_____________ 学号:_____________ 日期:__________年_______月_______日 成绩:_____________ 一、选择题 1.

人造地球卫星,绕地球作椭圆轨道运动,地球在椭圆的一个焦点上,则卫星的 (A)动量不守恒,动能守恒. (B)动量守恒,动能不守恒.

(C)对地心的角动量守恒,动能不守恒.

(D)对地心的角动量不守恒,动能守恒. [ ] 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. [ ] 3.

质量分别为m 和4m 的两个质点分别以动能E 和4E 沿一直线相向运动,它们的总动量大小为

(A) 2mE 2 (B) mE 23.

(C) mE 25. (D) mE 2)122( [ ] 4.

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) 作用力和反作用力大小相等、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. [ ] 5.

一个作直线运动的物体,其速度v 与时间t 的关系曲线如图所示.设时刻t 1至t 2间外力

作功为W 1 ;时刻t 2至t 3间外力作功为W 2 ;时刻t 3至t 4间外力作功为W 3 ,则 (A) W 1>0,W 2<0,W 3<0. (B) W 1>0,W 2<0,W 3>0.

(C) W 1=0,W 2<0,W 3>0.(D) W 1=0,W 2<0,W 3<0

[ ] 6.

t

今有一劲度系数为k的轻弹簧,竖直放置,下端悬一质量为m的小球,开始时使弹簧为原长而小球恰好与地接触,今将弹簧上端缓慢地提起,直到小球刚能脱离地

面为止,在此过程中外力作功为

(A) k g m 422 (B) k g m 32

2

(C) k g m 222 (D) k g m 2

22

(E) k

g m 2

24 [ ]

7.

对于一个物体系来说,在下列的哪种情况下系统的机械能守恒?

(A) 合外力为0. (B) 合外力不作功.

(C) 外力和非保守内力都不作功. (D) 外力和保守内力都不作功. [ ]

8.

一人造地球卫星到地球中心O 的最大距离和最小距离分别是R A 和R B .设卫星对应的角动量分别是L A 、L B ,动能分别是E KA 、E KB ,则应有

(A) L B > L A ,E KA > E KB .

(B) L B > L A ,E KA = E KB . (C) L B = L A ,E KA = E KB .

(D) L B < L A ,E KA = E KB .

(E) L B = L A ,E KA < E KB . [ ] 9.

如图所示,一个小物体,位于光滑的水平桌面上,与一绳的一端相连结,绳的另一端穿过桌面中心的小孔O . 该物体原以角速度 在半径为R 的圆周上绕O 旋转,今将绳从小孔缓慢往下拉.则物体

(A) 动能不变,动量改变. (B) 动量不变,动能改变. (C) 角动量不变,动量不变.

(D) 角动量改变,动量改变.

(E) 角动量不变,动能、动量都改变. [ ] 10.

假设卫星环绕地球中心作圆周运动,则在运动过程中,卫星对地球中心的 (A) 角动量守恒,动能也守恒. (B) 角动量守恒,动能不守恒. (C) 角动量不守恒,动能守恒. (D) 角动量不守恒,动量也不守恒. (E) 角动量守恒,动量也守恒. [ ] 二、填空题 11.

地球的质量为m ,太阳的质量为M ,地心与日心的距离为R ,引力常量为G ,

则地球绕太阳作圆周运动的轨道角动量为L =_______________. 12.

将一质量为m 的小球,系于轻绳的一端,绳的另一端穿过光滑水平桌面上的小孔用手拉住.先使小球以角速度在桌面上做半径为r 1的圆周运动,然后

A B R A

R B O

O R

缓慢将绳下拉,使半径缩小为r 2,在此过程中小球的动能增量是_____________. 13.

质量为m 的质点以速度v

沿一直线运动,则它对该直线上任一点的角动量

为__________. 14.

质量为m 的质点以速度v

沿一直线运动,则它对直线外垂直距离为d 的一

点的角动量大小是__________. 15.

图中,沿着半径为R 圆周运动的质点,所受的几个力中有一个是恒力0F ,方向始终沿x 轴正向,即i F F 00=.当质点从A 点沿逆时针方向走过3 /4圆周到达B 点时,力

0F

所作的功为W =__________. 16.

已知地球质量为M ,半径为R .一质量为m 的火箭从地面上升到距地面高

度为2R 处.在此过程中,地球引力对火箭作的功为_____________________. 17.

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 =10 m 的过程中,力F

所做的功为__________. 18.

二质点的质量各为m 1,m 2.当它们之间的距离由a 缩短到b 时,它们之

间万有引力所做的功为____________. 19.

质量为m 的物体,从高出弹簧上端h 处由静止自由下落到竖直放置在地面上的轻弹簧上,弹簧的劲度系数为k ,则弹簧被压缩的最大距离

=x ______________________. 20.

一根长为l 的细绳的一端固定于光滑水平面上的O 点,另一端系一质量为m 的小球,开始时绳子是松弛的,小球与O 点的距离为h .使小球以某个初速率沿该光滑水平面上一直线运动,该直线垂直于小球初始位置与O 点的连线.当小球与O 点的距离达到l 时,绳子绷紧从而使小球沿一个以O 点为圆心的圆形轨迹运动,则小球作圆周运动时的动能E K 与初动能E K 0的比值E K / E K 0 =

______________________________.

三、计算题 21.

如图所示,在与水平面成角的光滑斜面上放一质量为m的物体,

此物体系于一劲度系数为k的轻弹簧的一端,弹簧的另一端固定.设

物体最初静止.今使物体获得一沿斜面向下的速度,设起始动能为

m

k

E K 0,试求物体在弹簧的伸长达到x 时的动能.

22.

如图所示,质量M = 2.0 kg 的笼子,用轻弹簧悬挂起来,静止在平衡位置,弹簧伸长x 0 = 0.10 m ,今有m = 2.0 kg 的油灰由距离笼底高h = 0.30 m 处自由落到笼底上,求笼子向下移动的最大距离. 23.

在光滑的水平面上,有一根原长l 0 = 0.6 m 、劲度系数k = 8 N/m 的弹性绳,绳的一端系着一个质量m = 0.2 kg 的小球B ,

另一端固定在水平面上的A 点.最初弹性绳是松弛的,小球B

的位置及速度0v

如图所示.在以后的运动中当小球B 的速率为

v 时,它与A 点的距离最大,且弹性绳长l = 0.8 m ,求此时的速率v 及初速率v 0. 24.

两个滑冰运动员A 、B 的质量均为m =70 kg ,以v 0 = 6.5 m/s 的速率沿相反方向滑行,滑行路线间的垂直距离为R = 10 m ,当彼此交错时,各抓住10 m 绳索的一端,然后相对旋转,

(1) 在抓住绳索之前,各自对绳中心的角动量是多少?抓住后又是多少? (2) 他们各自收拢绳索,到绳长为r =5 m 时,各自的速率如何? (3) 绳长为5 m 时,绳内的张力多大? (4) 二人在收拢绳索时,设收绳速率相同,问二人各做了多少功?

参考答案

1.C

2.C

3.B

4.C

5.C

6.C

7.C

8.E

9.E 10.A 11.

GMR m 3分

12.

)1(2122

2

12121-r r mr ω 3分

13.

零 3分 14.

mvd 3分 参考解: v

m r L ?= d m L v = 15.

-F 0

R 3分

16.

)1

31(R R GMm

-

R

GMm

3

2-

3分 17.

290 J 3分 18.

)1

1(21b

a m Gm -- 3分

19.

k

mgh

k mg k mg x 2)(2++= 3分 20.

h 2 /l 2 3分

参考解:由质点角动量守恒定律有

h m v 0 = l mv

即 v / v 0 = h / l

则动能之比为 E K / E K 0 = h 2 /l 2

21. 解:如图所示,设l 为弹簧的原长,O 处为弹性势能零点;

x 0为挂上物体后的伸长量,O '为物体的平衡位置;取弹

簧伸长时物体所达到的O 处为重力势能的零点.由题意得物体在O '处的机械能为: αsin )(2

102

01x x mg kx E E K -++= 2分 在O 处,其机械能为:

2222

1

21kx m E +=v 2分

由于只有保守力做功,系统机械能守恒,即:

22020

02

1

21sin )(21kx m x x mg kx E K +=-++v α 2分 在平衡位置有: mg sin =kx 0

O h

l

v v 0

O "O '

x 0

x

O l

∴ k mg x αsin 0= 2分

代入上式整理得: k

mg kx mgx E m K 2)sin (21sin 212202

αα--+=v 2分

22.

解: 0/x Mg k = 2分

油灰与笼底碰前的速度 gh 2=v 1分

碰撞后油灰与笼共同运动的速度为V ,应用动量守恒定律

V M m m )(+=v ① 2分

油灰与笼一起向下运动,机械能守恒,下移最大距离x ,则

x g m M kx V m M x x k ??++++=+)(2

1)(21)(212

0220 ② 3分

联立解得: 3.0)(2022

2

020=+++=?m M M hx m M x m x M m

x m 2分

23.

解:重力、支持力、绳中张力对A 点的力矩之和为零,故小球对A 点的角动量

守恒.当B 与A 距离最大时,B 的速度应与绳垂直.故有 2分 ∴ v v ml md =?30sin 0 ① 3分

由机械能守恒有 2022

0)(2

12121l l k m m -+=v v ② 2分

由式①得 v = v 0 /4

代入②式得 306.115)(162

00=-=m

l l k v m/s 2分

v = 0.327 m/s 1分

24.

解:设质心在O 点,它与绳的中点重合.由质心运动定理可知,质心速度为零,质心保持在O 点不动.m A 、m B 分别为两个滑冰运动员的质量,m A = m B = m .

(1) 抓住绳之前A 对O 点的角动量为 301028.221

?==R m L AO v kg m 2/s 2分 抓住绳之后,A 受B 的拉力对O 点的力距为零,所以A 对O 点的角动量不变,即,

3

1028.2?=='AO AO L L kg m 2/s 2分

B 的角动量与A 的相同.

(2) 绳的原长R = 10 m ,收拢后为r = 5 m .因为A 对O 点的角动量守恒,故收绳后A 的速率v ′由下式决定:

R m r m 02

1

21v v =',13/0=='r R v v m/s 2分 B 的速率与A 相同

(3) 张力 32

1073.42

1?='=r m T v N 2分 (4) 由动能定理可知,收绳过程中运动员A 对B 做的功为

O R/2r/20v 0v v '

v ' A

B

32021044.4)(2

1?=-'=

v v m A J 2分 也等于B 对A 做的功. 如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!

大学物理第2章质点动力学习题解答

大学物理第2章质点动力学习题解答 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

第2章 质点动力学习题解答 2-17 质量为2kg 的质点的运动学方程为 j t t i t r ?)133(?)16(22+++-= (单位:米,秒), 求证质点受恒力而运动,并求力的方向大小。 解:∵j i dt r d a ?6?12/22+== , j i a m F ?12?24+== 为一与时间无关的恒矢量,∴质点受恒力而运动。 F=(242+122)1/2=125N ,力与x 轴之间夹角为: '34265.0/?===arctg F arctgF x y α 2-18 质量为m 的质点在o-xy 平面内运动,质点的运动学方程为: j t b i t a r ?sin ?cos ωω+= ,a,b,ω为正常数,证明作用于质点的合力总指向原点。 证明:∵r j t b i t a dt r d a 2222)?sin ?cos (/ωωωω-=+-== r m a m F 2ω-==, ∴作用于质点的合力总指向原点。 2-19在图示的装置中两物体的质量各为m 1,m 2,物体之间及物体与桌面间的摩擦系数都为μ,求在力F 的作用下两物体的加速度及绳内张力,不计滑轮和绳的质量及轴承摩擦,绳不可伸长。 解:以地为参考系,隔离m 1,m 2,受力及运动情况如图示,其中:f 1=μN 1=μm 1g , f 2=μN 2=μ(N 1+m 2g)=μ(m 1+m 2)g. 在水平方向对两个质点应用牛二定律: ②①a m T g m m g m F a m g m T 221111)(=-+--=-μμμ ①+②可求得:g m m g m F a μμ-+-= 2 112 将a 代入①中,可求得:2 111) 2(m m g m F m T +-= μ f 1 N 1 m 1T a F N 2 m 2 T a N 1 f 1 f 2

大学物理质点动力学习题答案

习 题 二 2-1 质量为m 的子弹以速率0v 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,速度大小随时间的变化关系; (2)子弹射入沙土的最大深度。 [解] 设任意时刻子弹的速度为v ,子弹进入沙土的最大深度为s ,由题意知,子弹所受的阻力 f = - kv (1) 由牛顿第二定律 t v m ma f d d == 即 t v m kv d d ==- 所以 t m k v v d d -= 对等式两边积分 ??-=t v v t m k v v 0 d d 0 得 t m k v v -=0ln 因此 t m k e v v -=0 (2) 由牛顿第二定律 x v mv t x x v m t v m ma f d d d d d d d d ==== 即 x v mv kv d d =- 所以 v x m k d d =- 对上式两边积分 ??=-00 0d d v s v x m k 得到 0v s m k -=- 即 k mv s 0 = 2-2 质量为m 的小球,在水中受到的浮力为F ,当它从静止开始沉降时,受到水的粘滞阻力为f =kv (k 为常数)。若从沉降开始计时,试证明小球在水中竖直沉降的速率v 与时间的关系为 [证明] 任意时刻t 小球的受力如图所示,取向下为y 轴的正方向,开始沉降处为坐标原点。由牛顿第二定律得 即 t v m ma kv F mg d d ==-- 整理得 m t kv F mg v d d =--

对上式两边积分 ? ?=--t v m t kv F mg v 00 d d 得 m kt F mg kv F mg -=---ln 即 ??? ? ??--= -m kt e k F mg v 1 2-3 跳伞运动员与装备的质量共为m ,从伞塔上跳出后立即张伞,受空气的阻力与速率的平方成正比,即2kv F =。求跳伞员的运动速率v 随时间t 变化的规律和极限速率T v 。 [解] 设运动员在任一时刻的速率为v ,极限速率为T v ,当运动员受的空气阻力等于运动员及装备的重力时,速率达到极限。 此时 2 T kv mg = 即 k mg v = T 有牛顿第二定律 t v m kv mg d d 2=- 整理得 m t kv mg v d d 2= - 对上式两边积分 mgk m t kv mg v t v 21d d 00 2??=- 得 m t v k mg v k mg = +-ln 整理得 T 22221 111v e e k mg e e v kg m t kg m t kg m t kg m t +-=+-= 2-4 一人造地球卫星质量m =1327kg ,在离地面61085.1?=h m 的高空中环绕地球作匀速率圆周运动。求:(1)卫星所受向心力f 的大小;(2)卫星的速率v ;(3)卫星的转动周期T 。 [解] 卫星所受的向心力即是卫星和地球之间的引力 由上面两式得() () () N 1082.710 85.110 63781063788.9132732 63 2 32 e 2 e ?=?+??? ?=+=h R R mg f (2) 由牛顿第二定律 h R v m f +=e 2

航天飞行动力学作业及答案(2)

第四章 第二次作业及答案 1. 考虑地球为自转椭球模型,请推导地面返回坐标系及弹道坐标系(半速度坐标系)下航天 器无动力再入返回质心动力学方程和运动学方程,以及绕质心旋转动力学和运动学方程。 解答: (1)地面返回坐标系:原点位于返回初始时刻地心矢径与地表的交点处,ox 轴位于当地水平面内指向着陆点,oy 垂直于当地水平面向上为正,oz 轴形成右手坐标系。 地面返回坐标系下的动力学方程:与发射坐标系下的动力学方程形式相同,令推力为0即可得到。 (2)弹道(航迹,半速度)坐标系定义:原点位于火箭质心,2ox 轴与速度矢量重合,2oy 轴位于包含速度矢量的当地铅垂平面内,并垂直于2ox 轴向上为正,2oz 轴形成右手 坐标系。 由于弹道坐标系是动坐标系,不仅相对于惯性坐标系是动系,相对于地面返回坐标系也是动系,在地面坐标系下的动力学方程可以写为: 惯性系下:22222()=F=++m e e e d m m m m t dt t δδδδ=+?+??r r r ωωωr P R g 地面系下:22=++m -2-()e e e m m m t t δδδδ???r r P R g ωωωr 弹道系下:22=()=++m -2-()t e e e m m m m m t t t t δδδδδδδδ'=+????'r v v r ωv P R g ωωωr 式中,t δδ''v 表示速度矢量在弹道坐标系的导数,t ω表示弹道坐标系相对于地面坐标系的 旋转角速度,将上式矢量在弹道坐标系分解得到: 速度矢量00v ????=??????v ,角速度矢量=tx t ty tz ?? ???????? ωωωω 00cos 0sin 00sin =+=()001000sin 0cos 0cos t y L σσσθσσσσθσσθσθ?? --??????????????????????+=+=? ???????????????????????????????????ωθσ sin 0 cos 0=0cos 0sin 0cos cos 0sin 00t v v v v σθσθσσσθσθσθσθσ σθ σ????--?????? ????????????==????????????????? ???---??????????ωv 等式左边:()=cos t v m v t v δσθδσ? ? '??+???'??-?? v ωv 等式右边将所有力转换到弹道坐标系下,如果不方便直接转换,可以先转到地面系,然 后再转到弹道系。其中:

质点动力学习题解答1

作业05(质点动力学3) 1..21t t >。 2. 人造地球卫星绕地球做椭圆轨道运动,卫星轨道近地点和远地点分别为A 和B ,用L 和K E 分别表示卫星对地心的角动量及动能,则应有[ ]。 A . K B KA B A E E L L >>, B. KB KA B A E E L L >=, C. KB KA B A E E L L <=, D. KB KA B A E E L L <<, 答:[B ] 解:人造地球卫星绕地球做椭圆轨道运动时,它们之间的引力沿着径向,因此角动量守恒 B A L L = 同时,由角动量的定义 B B A A v r v r = 由于B A r r <,所以B A v v > 因此 KB B A KA E mv mv E =>=222 121 3. 体重相同的甲乙两人,分别用双手握住跨过无摩擦滑轮绳子两端。忽略滑轮和绳子的质量。当它们由同一高度向上爬时,相对于绳子,甲的速率是乙的两倍,则到达顶点的情况是 [ ]。 A . 甲先到达 B. 乙先到达 C. 同时到达 答:[C ] 解:由于此二人受到的力相同,质量相同,则加速度就相同。同时到达。 4. 一质点在如图所示的坐标平面内作圆周运动,有一力)(0j y i x F F +=作用在质点上,该质点从坐标原点运动到)2,0(R 位置的过程中,此力F 对它做的功为_____。 答: 2 02R F A = 解:如图首先进行坐标变换,即将坐标原点移到圆周轨道的圆心/o 处,实际上,就是将x 轴平移R 。在新的坐标系中,圆周轨道θ角处(矢径r ),质点受到的力为 ] )1(sin [cos ])([)(0//00j i R F j R y i x F j y i x F F ++=++=+=θθ 在新的坐标系中,矢径为 j R i R r θθsin cos += θθθRd j i r d )cos sin ( +-= 元功表示为 θ θθθθθθd R F Rd j i j i R F r d F dA cos )cos sin (])1(sin [cos 200=+-?++=?= 所以,质点从坐标原点运动到)2,0(R 位置的过程中,F 对它做的功为 2022 /2/02cos R F d R F dA A ===??-θθππ 5. 一个半径为R 的水平圆盘以恒定角速度ω作匀速转动,一质量为m 的人要从圆盘边缘走到圆盘中心处,圆盘对他做的功为_______。

习题2 质点动力学

习题2 2-1 一个质量为P 的质点,在光滑的固定斜面(倾角为α)上以初速度v 0运动,v 0的方向与斜面底边的水平线AB 平行,如图所示, 题2-1图 求该质点的运动轨道. 解: 物体置于斜面上受到重力mg ,斜面支持力N .建立坐标:取0v 方向为X 轴,平行斜面与X 轴垂直方向为Y 轴.如图 2-1. 题2-1图 X 方向: 0=x F t v x 0= ① Y 方向: y y ma mg F ==αsin ② 0=t 时 0=y 0=y v 2sin 2 1 t g y α= 由①、②式消去t ,得 2 20 sin 21x g v y ?= α 2-2 质量为16 kg 的质点在xOy 平面内运动,受一恒力作用,力的分量为f x =6 N ,f y =-7 N.当t =0时,x =y =0,v x =-2 m·s - 1,v y =0.求当t =2 s 时质点的位矢和速度. 解: 2s m 83 166-?=== m f a x x 2s m 16 7 -?-= = m f a y y (1) ??--?-=?-=+=?-=?+-=+=201 01 2 00s m 8 7 2167s m 4 5 2832dt a v v dt a v v y y y x x x

于是质点在s 2时的速度 1s m 8 745-?--=j i v (2) m 8 74134)16 7(21)483 2122(2 1)21(220j i j i j t a i t a t v r y x --=?-+??+?-=++= 2-3 质点在流体中作直线运动,受与速度成正比的阻力kv (k 为常数)作用,t =0时质点的速度为v 0.证明:(1)t 时刻的速度为()0k t m v v e -=;(2)由0到t 的时间内经过的距离为 ()0()1k t m mv x e k -??=-???? ;(3)停止运动前经过的距离为0m v k ;(4)证明当m t k =时速度减至v 0 的1 e ,式中m 为质点的质量. 答: (1)∵ t v m kv a d d = -= 分离变量,得 m t k v v d d -= 即 ??-=v v t m t k v v 00d d m kt e v v -=ln ln 0 ∴ t m k e v v -=0 (2) ??---== =t t t m k m k e k mv t e v t v x 0 00 )1(d d (3)质点停止运动时速度为零,即t →∞, 故有 ? ∞ -= = '0 0d k mv t e v x t m k (4)当t= k m 时,其速度为 e v e v e v v k m m k 0 100= ==-?- 即速度减至0v 的 e 1.

质点动力学1作业

质点动力学1作业 班级:_____________ 姓名:_____________ 学号:_____________ 日期:__________年_______月_______日 成绩:_____________ 一、选择题 1. 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F 逐渐增大时,物体所受的静摩擦力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 [ ] 2. 如图所示,一轻绳跨过一个定滑轮,两端各系一质量分别为m 1和 m 2的重物,且m 1>m 2.滑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g m F 1=代替质量为m 1的物体,可 得质量为m 2的重物的加速度为的大小a ′,则 (A) a ′= a (B) a ′> a (C) a ′< a (D) 不能确定. [ ] 3. 一辆汽车从静止出发,在平直公路上加速前进的过程中,如果发动机的功率一定,阻力大小不变,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. [ ] 4. 一光滑的内表面半径为10 cm 的半球形碗,以匀角速度ω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4 cm ,则由此可推知碗旋转的角速度约为 (A) 10 rad/s . (B) 13 rad/s . (C) 17 rad/s (D) 18 rad/s . [ ] 5. 质量为m 的质点,以不变速率v 沿图中正三角形ABC 的水平光滑轨道运动.质点越过A 角时,轨道作用于质点的冲 量的大小为 (A) m v . (B) m v . (C) m v . (D) 2m v . [ ] 6. 质量为20 g 的子弹沿X 轴正向以 500 m/s 的速率射入一木块后,与木块一起仍沿X 轴正 向以50 m/s 的速率前进,在此过程中木块所受冲量的大小为 (A) 9 N·s . (B) -9 N·s . (C)10 N·s . (D) -10 N·s . [ ] m C 23

(完整版)系统动力学模型案例分析

系统动力学模型介绍 1.系统动力学的思想、方法 系统动力学对实际系统的构模和模拟是从系统的结构和功能两方面同时进行的。系统的结构是指系统所包含的各单元以及各单元之间的相互作用与相互关系。而系统的功能是指系统中各单元本身及各单元之间相互作用的秩序、结构和功能,分别表征了系统的组织和系统的行为,它们是相对独立的,又可以在—定条件下互相转化。所以在系统模拟时既要考虑到系统结构方面的要素又要考虑到系统功能方面的因素,才能比较准确地反映出实际系统的基本规律。系统动力学方法从构造系统最基本的微观结构入手构造系统模型。其中不仅要从功能方面考察模型的行为特性与实际系统中测量到的系统变量的各数据、图表的吻合程度,而且还要从结构方面考察模型中各单元相互联系和相互作用关系与实际系统结构的一致程度。模拟过程中所需的系统功能方面的信息,可以通过收集,分析系统的历史数据资料来获得,是属定量方面的信息,而所需的系统结构方面的信息则依赖于模型构造者对实际系统运动机制的认识和理解程度,其中也包含着大量的实际工作经验,是属定性方面的信息。因此,系统动力学对系统的结构和功能同时模拟的方法,实质上就是充分利用了实际系统定性和定量两方面的信息,并将它们有机地融合在一起,合理有效地构造出能较好地反映实际系统的模型。 2.建模原理与步骤

(1)建模原理 用系统动力学方法进行建模最根本的指导思想就是系统动力学的系统观和方法论。系统动力学认为系统具有整体性、相关性、等级性和相似性。系统内部的反馈结构和机制决定了系统的行为特性,任何复杂的大系统都可以由多个系统最基本的信息反馈回路按某种方式联结而成。系统动力学模型的系统目标就是针对实际应用情况,从变化和发展的角度去解决系统问题。系统动力学构模和模拟的一个最主要的特点,就是实现结构和功能的双模拟,因此系统分解与系统综合原则的正确贯彻必须贯穿于系统构模、模拟与测试的整个过程中。与其它模型一样,系统动力学模型也只是实际系统某些本质特征的简化和代表,而不是原原本本地翻译或复制。因此,在构造系统动力学模型的过程中,必须注意把握大局,抓主要矛盾,合理地定义系统变量和确定系统边界。系统动力学模型的一致性和有效性的检验,有一整套定性、定量的方法,如结构和参数的灵敏度分析,极端条件下的模拟试验和统计方法检验等等,但评价一个模型优劣程度的最终标准是客观实践,而实践的检验是长期的,不是一二次就可以完成的。因此,一个即使是精心构造出来的模型也必须在以后的应用中不断修改、不断完善,以适应实际系统新的变化和新的目标。 (2)建模步骤 系统动力学构模过程是一个认识问题和解决问题的过程,根据人们对客观事物认识的规律,这是一个波浪式前进、螺旋式上升的过程,因此它必须是一个由粗到细,由表及里,多次循环,不断深化的过程。系统动力学将整个构模过程归纳为系统分析、结构分析、模型建立、模型试验和模型使用五大步骤这五大步骤有一定的先后次序,但按照构模过程中的具体情况,它们又都是交叉、反复进行的。 第一步系统分析的主要任务是明确系统问题,广泛收集解决系统问题的有关数据、资料和信息,然后大致划定系统的边界。 第二步结构分析的注意力集中在系统的结构分解、确定系统变量和信息反馈机制。 第三步模型建立是系统结构的量化过程(建立模型方程进行量化)。 第四步模型试验是借助于计算机对模型进行模拟试验和调试,经过对模型各种性能指标的评估不断修改、完善模型。 第五步模型使用是在已经建立起来的模型上对系统问题进行定量的分析研究和做各种政策实验。 3.建模工具 系统动力学软件VENSIM PLE软件 4.建模方法 因果关系图法 在因果关系图中,各变量彼此之间的因果关系是用因果链来连接的。因果链是一个带箭头的实线(直线或弧线),箭头方向表示因果关系的作用方向,箭头旁标有“+”或“-”号,分别表示两种极性的因果链。

力学习题第二章质点动力学(含答案)

第二章质点动力学单元测验题 一、选择题 1.如图,物体A和B的质量分别为2kg和1kg,用跨过定滑轮的细线相连,静 止叠放在倾角为θ=30°的斜面上,各接触面的静摩擦系数均为μ=0.2,现有一沿斜面向下的力F作用在物体A上,则F至少为多大才能使两物体运动. A.3.4N; B.5.9N; C.13.4N; D.14.7N 答案:A 解:设沿斜面方向向下为正方向。A、B静止时,受力平衡。 A在平行于斜面方向:F m g sin T f f 0 A12 B在平行于斜面方向:1sin0 f m g T B 静摩擦力的极值条件:f1m g cos, B f m m g 2(B A)cos 联立可得使两物体运动的最小力F min满足: F min (m B m A)g sin (3m B m A )g cos=3.6N 2.一质量为m的汽艇在湖水中以速率v0直线运动,当关闭发动机后,受水的阻力为f=-kv,则速度随时间的变化关系为 A.v k t =v e m; B. v= -t k t v e m 0; C. v=v + k m t ; D. v=v - k m t 答案:B 解:以关闭发动机时刻汽艇所在的位置为原点和计时零点,以v0方向为正方向建立坐标系. 牛顿第二定律: dv ma m kv dt 整理: d v v k m dt

积分得:v= - v e k t m 3.质量分别为m和m( 12m m)的两个人,分别拉住跨在定滑轮(忽略质量)21 上的轻绳两边往上爬。开始时两人至定滑轮的距离都是h.质量为m的人经过t 1 秒爬到滑轮处时,质量为m的人与滑轮的距离为 2 m m1m-m1 1; C.1(h gt2)2h gt 1 2 A.0; B.h+; D.(+) m m2m2 222 答案:D 解:如图建立坐标系,选竖直向下为正方向。设人与绳之间的静摩擦力为f,当 质量为m的人经过t秒爬到滑轮处时,质量为m的人与滑轮的距离为h',对二者12 分别列动力学方程。 对m: 1 f m g m a m 11m1 1 dv m 1 dt 对m: 2 f m g m a m 22m2 2 dv m 2 dt 将上两式对t求积分,可得: fdt m gt m v m 11m1 1dy m 1 dt fdt m gt m v m 22m2 2dy m 2 dt 再将上两式对t求积分,可得: 1 fdt m gt 0m h 22 11 2 1 fdt m gt m h m h 22 222 2

质点动力学2作业

质点动力学2作业 班级:_____________ 姓名:_____________ 学号:_____________ 日期:__________年_______月_______日 成绩:_____________ 一、选择题 1. 人造地球卫星,绕地球作椭圆轨道运动,地球在椭圆的一个焦点上,则卫星的 (A)动量不守恒,动能守恒. (B)动量守恒,动能不守恒. (C)对地心的角动量守恒,动能不守恒. (D)对地心的角动量不守恒,动能守恒. [ ] 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. [ ] 3. 质量分别为m 和4m 的两个质点分别以动能E 和4E 沿一直线相向运动,它们的总动量大小为 (A) 2mE 2 (B) mE 23. (C) mE 25. (D) mE 2)122( [ ] 4. 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) 作用力和反作用力大小相等、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. [ ] 5. 一个作直线运动的物体,其速度v 与时间t 的关系曲线如图所示.设时刻t 1至t 2间外力 作功为W 1 ;时刻t 2至t 3间外力作功为W 2 ;时刻t 3至t 4间外力作功为W 3 ,则 (A) W 1>0,W 2<0,W 3<0. (B) W 1>0,W 2<0,W 3>0. (C) W 1=0,W 2<0,W 3>0.(D) W 1=0,W 2<0,W 3<0 [ ] 6. 今有一劲度系数为k 的轻弹簧,竖直放置,下端悬一质量为m 的小球,开始时使弹簧为原长而小球恰好与地接触,今将弹簧上端缓慢地提起,直到小球刚能脱离地面为止,在此过程中外力作功为 (A) k g m 42 2 (B) k g m 32 2 (C) k g m 222 (D) k g m 2 22 (E) k g m 2 24 [ ] 7. 对于一个物体系来说,在下列的哪种情况下系统的机械能守恒 (A) 合外力为0. (B) 合外力不作功. (C) 外力和非保守内力都不作功. (D) 外力和保守内力都不作功. [ ] 8. 一人造地球卫星到地球中心O 的最大距离和最小距离分别是R A 和R B .设卫星对应的角动量分别是L A 、L B ,动能分别是E KA 、E KB ,则应有 t

大学物理习题精选-答案——第2章 质点动力学

质点动力学习题答案 2-1一个质量为P 的质点,在光滑的固定斜面(倾角为α)上以初速度0v 运动,0v 的方向 与斜面底边的水平线AB 平行,如图所示,求这质点的运动轨道. 解: 物体置于斜面上受到重力mg ,斜面支持力N .建立坐标:取0v ? 方向为X 轴,平行 斜面与X 轴垂直方向为Y 轴.如图2-1. 图2-1 X 方向: 0=x F t v x 0= ① Y 方向: y y ma mg F ==αsin ② 0=t 时 0=y 0=y v 2sin 2 1 t g y α= 由①、②式消去t ,得 2 20 sin 21x g v y ?= α 2-2 质量为m 的物体被竖直上抛,初速度为0v ,物体受到的空气阻力数值为f KV =,K 为 常数.求物体升高到最高点时所用时间及上升的最大高度. 解:⑴研究对象:m ⑵受力分析:m 受两个力,重力P 及空气阻力f ⑶牛顿第二定律: 合力:f P F ? ??+= a m f P ???=+ y 分量:dt dV m KV mg =-- dt KV mg mdV -=+? 即 dt m KV mg dV 1 -=+ ??-=+t v v dt m KV mg dV 01 0 dt m KV mg KV mg K 1 ln 10-=++

)(0KV mg e KV mg t m K +?=+- mg K e KV mg K V t m K 1 )(10-+=?- ① 0=V 时,物体达到了最高点,可有0t 为 )1ln(ln 000mg KV K m mg KV mg K m t +=+= ② ∵ dt dy V = ∴ Vdt dy = dt mg K e KV mg K Vdt dy t t m K t y ??? ?? ????-+==-0000 1 )(1 mgt K e KV mg K m y t m K 11)(02-??????-+-=- 021 ()1K t m m mg KV e mgt K K -+--??=???? ③ 0t t = 时,max y y =, )1ln(11)(0)1ln(02max 0mg KV K m mg K e KV mg K m y mg KV K m m K + ?-??? ?????-+=+?- )1ln(1 1)(0 22 02mg KV g K m mg KV mg KV mg K m +-????? ? ?????? +-+= )1ln()(022 0002mg KV g K m KV mg KV KV mg K m +-++= )1ln(0 220mg KV g K m K mV +-= 2-3 一条质量为m ,长为l 的匀质链条,放在一光滑的水平桌面,链子的一端由极小的一 段长度被推出桌子边缘,在重力作用下开始下落,试求链条刚刚离开桌面时的速度. 解:链条在运动过程中,其部分的速度、加速度均相同,沿链条方向,受力为 m xg l ,根据牛顿定律,有

大学物理章质点动力学习题答案

第二章 质点动 力学 2-1一物体从一倾角为30?的斜面底部以初速v 0=10m·s -1向斜面上方冲去,到最高点后又沿斜面滑下,当滑到底部时速率v =7m·s -1,求该物体与斜面间的摩擦系数。 解:物体与斜面间的摩擦力f =uN =umgcos30? 物体向斜面上方冲去又回到斜面底部的过程由动能定理得 22011 2(1) 22 mv mv f s -=-? 物体向斜面上方冲到最高点的过程由动能定理得 201 0sin 302 mv f s mgh f s mgs -=-?-=-? - 20 (2) (31) v s g u ∴= - 把式(2)代入式(1)得, () 22 2 20 0.198 3v v u v v -= =+ 2-2如本题图,一质量为m 的小球最初位于光滑圆形凹槽的A 点,然后沿圆弧ADCB 下滑,试求小球在C 点时的角速度和对圆弧表面的作用力,圆弧半径为r 。 解:小球在运动的过程中受到重力G 和轨道对它的支持力T .取如图所示的自然坐标系,由牛顿定律得 2 2 sin (1) cos (2) t n dv F mg m dt v F T mg m R αα=-==-= 由,,1ds rd rd v dt dt dt v αα= ==得代入式(), A 并根据小球从点运动到点C 始末条件进行积分有, 90 2 n (sin )2cos 2cos /m cos 3cos '3cos ,e v vdv rg d v gr v g r r v mg mg r mg α αα αωααα α=-===+==-=-? ?得则小球在点C 的角速度为 =由式(2)得 T 由此可得小球对园轨道得作用力为T T 方向与反向 2-3如本题图,一倾角为θ 的斜面置于光滑桌面上,斜面上放一质量为m 的木块,两 习题2-2图 A o B r D C T α

大学物理_第2章_质点动力学_习题答案

大学物理_第2章_质 点动力学_习题答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

第二章 质点动力学 2-1一物体从一倾角为30的斜面底部以初速v 0=10m·s 1向斜面上方冲去,到最高点后又沿斜面滑下,当滑到底部时速率v =7m·s 1,求该物体与斜面间的摩擦系数。 解:物体与斜面间的摩擦力f =uN =umgcos30 物体向斜面上方冲去又回到斜面底部的过程由动能定理得 22011 2(1)22mv mv f s -=-? 物体向斜面上方冲到最高点的过程由动能定理得 201 0sin 302mv f s mgh f s mgs -=-?-=-?- 2 (2)(31) s g u ∴= - 把式(2)代入式(1)得, () 22 2 20 0.198 3u v v = + 2-2如本题图,一质量为m 的小球最初位于光滑圆形凹槽的A 点,然后沿圆弧ADCB 下滑,试求小球在C 点时的角速度和对圆弧表面的作用力,圆弧半径为r 。 解:小球在运动的过程中受到重力G 和轨道对它的支持力T .取如图所示的自然坐标系,由牛顿定律得 2 2 sin (1) cos (2) t n dv F mg m dt v F T mg m R αα=-==-= 由,,1ds rd rd v dt dt dt v αα= ==得代入式(), A 并根据小球从点运动到点C 始末条件进行积分有, 习题2-2 A o B r D C T

90 2 n (sin )m cos 3cos '3cos ,e v vdv rg d v v r v mg mg r mg α αα ωαα α=-===+==-=-? ?得则小球在点C 的角速度为 =由式(2)得 T 由此可得小球对园轨道得作用力为T T 方向与反向 2-3如本题图,一倾角为θ的斜面置于光滑桌面上,斜面上放一质量为m 的木块,两者间摩擦系数为μ,为使木块相对斜面静止,求斜面的加速度a 应满足的条件。 解:如图所示 () 1212min max sin ,cos cos sin (1) sin cos 2(1)(2)(sin cos )(cos sin ) (sin cos )() (cos sin )1(2)(1)(sin cos )(cos sin )(sin cos a a a a N mg ma ma mg uN m a ma u g u a u g u g tg u a u utg u g u a u g u a θθθθθθ θθθθθθθθθθ θθθθθ==∴-==±==?+-=+--∴= = ++-?+=-+∴=得,得,)() (cos sin )1()()11g tg u u utg g tg u g tg u a utg utg θθθθθ θθθθ += ---+∴≤≤+- 2-4如本题图,A 、B 两物体质量均为m ,用质量不计的滑轮和细绳连接,并不计摩擦,则A 和B 的加速度大小各为多少 。 解:如图由受力分析得 习题2-3图

大学物理_第2章_质点动力学_习题答案

第二章 质点动力学 2-1一物体从一倾角为30的斜面底部以初速v 0=10m·s 1向斜面上方冲去,到最高点后又沿斜面滑下,当滑到底部时速率v =7m·s 1,求该物体与斜面间的摩擦系数。 解:物体与斜面间的摩擦力f =uN =umgcos30 物体向斜面上方冲去又回到斜面底部的过程由动能定理得 22011 2(1) 22 mv mv f s -=-? 物体向斜面上方冲到最高点的过程由动能定理得 201 0sin 302 mv f s mgh f s mgs -=-?-=-?- 20 (2) (31) s g u ∴= - 把式(2)代入式(1)得, () 22 2 20 0.198 3u v v = + 2-2如本题图,一质量为m 的小球最初位于光滑圆形凹槽的A 点,然后沿圆弧ADCB 下滑,试求小球在C 点时的角速度和对圆弧表面的作用力,圆弧半径为r 。 解:小球在运动的过程中受到重力G 和轨道对它的支持力T .取

如图所示的自然坐标系,由牛顿定律得 2 2 sin (1) cos (2) t n dv F mg m dt v F T mg m R αα=-==-= 由,,1ds rd rd v dt dt dt v αα = ==得代入式(), A 并根据小球从点运动到点C 始末条件进行积分有, 90 2 n (sin )2cos 2cos /m cos 3cos '3cos ,e v vdv rg d v gr v g r r v mg mg r mg α αα αωααα α=-===+==-=-? ?得则小球在点C 的角速度为 =由式(2)得 T 由此可得小球对园轨道得作用力为T T 方向与反向 2-3如本题图,一倾角为 的斜面置于光滑桌面上,斜面上放 一质量为m 的木块,两者间摩擦系数为,为使木块相对斜面静止, 求斜面的加速度a 应满足的条件。 解:如图所示

结构动力学习题解答(一二章)

第一章 单自由度系统 1.1 总结求单自由度系统固有频率的方法和步骤。 单自由度系统固有频率求法有:牛顿第二定律法、动量距定理法、拉格朗日方程法和能量守恒定理法。 1、 牛顿第二定律法 适用范围:所有的单自由度系统的振动。 解题步骤:(1) 对系统进行受力分析,得到系统所受的合力; (2) 利用牛顿第二定律∑=F x m ,得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 2、 动量距定理法 适用范围:绕定轴转动的单自由度系统的振动。 解题步骤:(1) 对系统进行受力分析和动量距分析; (2) 利用动量距定理J ∑=M θ ,得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 3、 拉格朗日方程法: 适用范围:所有的单自由度系统的振动。 解题步骤:(1)设系统的广义坐标为θ,写出系统对于坐标θ的动能T 和势能U 的表达式;进一步写求出拉格朗日函数的表达式:L=T-U ; (2)由格朗日方程 θθ ??- ???L L dt )( =0,得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 4、 能量守恒定理法 适用范围:所有无阻尼的单自由度保守系统的振动。 解题步骤:(1)对系统进行运动分析、选广义坐标、写出在该坐标下系统的动能T 和势能U 的表达式;进一步写出机械能守恒定理的表达式 T+U=Const (2)将能量守恒定理T+U=Const 对时间求导得零,即 0) (=+dt U T d ,进一步得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 1.2 叙述用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法和步骤。 用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法有两个:衰减曲线法和共振法。 方法一:衰减曲线法。 求解步骤:(1)利用试验测得单自由度系统的衰减振动曲线,并测得周期和相邻波峰和波谷的幅值i A 、1+i A 。 (2)由对数衰减率定义 )ln( 1 +=i i A A δ, 进一步推导有 2 12ζ πζδ-= ,

质点动力学习题解答

第2章 质点动力学 2-1. 如附图所示,质量均为m 的两木块A 、B 分别固定在弹簧的两端,竖直的放在水平的支持面C 上。若突然撤去支持面C ,问在撤去支持面瞬间,木块A 和B 的加速度为多大? 解:在撤去支持面之前,A 受重力和弹簧压力平衡, F mg =弹,B 受支持面压力向上为2mg ,与重力和弹簧压 力平衡,撤去支持面后,弹簧压力不变,则 A :平衡,0A a =; B :不平衡,22B F mg a g =?=合。 2-2 判断下列说法是否正确?说明理由。 (1) 质点做圆周运动时收到的作用力中,指向圆心的力便是向心力,不指向圆心的力不 是向心力。 (2) 质点做圆周运动时,所受的合外力一定指向圆心。 解:(1)不正确。不指向圆心的力的分量可为向心力。 (2)不正确。合外力为切向和法向的合成,而圆心力只是法向分量。 2-3 如附图所示,一根绳子悬挂着的物体在水平面内做匀速圆周运动(称为圆锥摆),有人在重力的方向上求合力,写出cos 0T G θ-=。另有沿绳子拉力T 的方向求合力,写出cos 0T G θ-=。显然两者不能同时成立,指出哪一个式子是错误的 ,为什么? 解:cos 0T G θ-=正确,因物体在竖直方向上受力平 衡,物体速度竖直分量为0,只在水平面内运动。 cos 0T G θ-=不正确, 因沿T 方向,物体运动有分量,必须考虑其中的一部分提供向心力。应为: 2cos sin T G m r θωθ-=?。 2-4 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2k f x =-,k 为比例常数。设质点在x A =时的速度为零,求4A x = 处的速度的大小。 解:由牛顿第二定律:F ma =,dv F m dt =。寻求v 与x 的关系,换元: 2k dv dx dv m m v x dx dt dx -=?=?,

最新铁道车辆系统动力学作业及试题答案

作业题 1、车辆动力学的具体内容是研究车辆及其主要零部件在各种运用情况下,特别是在高速运行时的位移、加速度和由此而产生的动作用力。 2、车辆系统动力学目的在于解决下列主要问题: ①确定车辆在线路上安全运行的条件; ②研究车辆悬挂装置和牵引缓冲装置的结构、参数和性能对振动及 动载荷传递的影响,并为这些装置提供设计依据,以保证车辆高速、安全和平稳地运行; ③确定动载荷的特征,为计算车辆动作用力提供依据。 3、铁路车辆在线路上运行时,构成一个极其复杂的具有多自由度的振动系统。 4、动力学性能归根结底都是车辆运行过程中的振动性能。 5、线路不平顺不是一个确定量,它因时因地而有不同值,它的变化规律是随机的,具有统计规律,因而称为随机不平顺。 (1)水平不平顺; (2)轨距不平顺; (3)高低不平顺; (4)方向不平顺。 6、车轮半径越大、踏面斜度越小,蛇行运动的波长越长,即蛇行运动越平缓。 7、自由振动的振幅,振幅大小取决于车辆振动的初始条件:初始位移和初始速度(振动频率)。 8、转向架设计中,往往把车辆悬挂的静挠度大小作为一项重要技术指标。 9、具有变摩擦减振器的车辆,当振动停止时车体的停止位置不是一个点,而是一个停滞区。 10、在无阻尼的情况下共振时振幅随着时间增加,共振时间越长,车辆的振幅也越来越大,一直到弹簧全压缩和产生刚性冲击。 11、出现共振时的车辆运行速度称为共振临界速度 12、在车辆设计时一定要尽可能避免激振频率与自振频率接近,避免出现共振。 13、弹簧簧条之间要留较大的间距以避免在振动过程中簧条接触而出现刚性冲击 14、两线完全重叠时,摩擦阻力功与激振力功在任何振幅条件下均相等。 15、在机车车辆动力学研究中,把车体、转向架构架(侧架)、轮对等基本部件近似地视为刚性体,只有在研究车辆各部件的结构弹性振动时,才把他们视

质点动力学课后练习题答案

第二次作业 质点动力学 一、选择题 1. B,D ; 2. B,D ; 3. D ; 4. C ; 5. C ; 6.B ; 7.A ; 8.C ; 9.A ; 10.B 。 二、填空题 ⒈ 22t m B t m A + ; 3262t m B t m A + 。 ⒉ 22x A -ω ; )2s i n (πω+ t A ⒊ l m 221ω ; 53.3 。 ⒋ 234x x +; 64; 8; 16 。 ⒌ 10J 。 ⒍ 0.5s ; 24040t t - ; 10 ; 1000 。 ⒎ j m i m υυ+ ; m g r - ; υ m r ? 。 ⒏ R G m M 6 ; R GmM 3- 。 9. 39.929.8x b x a F -= 三、问答题 1. 答: 保守力:作功只与始末位置有关,而与运动路径无关的力称为保守力。 保守力作功的特点: (1)保守力作功与路经无关,只与始末位置有关,且p E A ?-=保。 (2)若物体在保守力场中沿闭合回路运动一周,则保守力作功为零,即0=??L d l F 。 2. 答:适用范围为 (1)牛顿运动定律中的物体是指质点; (2)牛顿运动定律适用于惯性系; (3)牛顿运动定律适用于低速领域的宏观物体。 四、计算题 1. 解:以箭为研究对象,建立如图坐标,则0=t 时,m 600.-=-=h y ,00=v 。 t m mg ky F d d υ=--=' y m t y y m mg ky d d d d d d υυυ=?=-- ??=+--υ υυ006.0d d )(m y mg ky 2216.018.0υm mg k = -

大学物理-第2章-质点动力学-习题答案

第二章 质点动力学 2-1一物体从一倾角为30的斜面底部以初速v 0=10m·s 1 向斜面上方冲去,到最高点 后又沿斜面滑下,当滑到底部时速率v =7m·s 1 ,求该物体与斜面间的摩擦系数。 解:物体与斜面间的摩擦力f =uN =umgcos30 物体向斜面上方冲去又回到斜面底部的过程由动能定理得 22011 2(1) 22 mv mv f s -=-? 物体向斜面上方冲到最高点的过程由动能定理得 201 0sin 302 mv f s mgh f s mgs -=-?-=-?- 20 (2) (31) s g u ∴= - 把式(2)代入式(1)得, () 220 22 00.198 3u v v = =+ 2-2如本题图,一质量为m 的小球最初位于光滑圆形凹槽的A 点,然后沿圆弧ADCB 下滑,试求小球在C 点时的角速度和对圆弧表面的作用力,圆弧半径为r 。 解:小球在运动的过程中受到重力G 和轨道对它的支持力T .取如图所示的自然坐标系,由牛顿定律得 2 2 sin (1) cos (2) t n dv F mg m dt v F T mg m R αα=-==-= 由,,1ds rd rd v dt dt dt v αα= ==得代入式(), A 并根据小球从点运动到点C 始末条件进行积分有, 90 2 n (sin )2cos 2cos /m cos 3cos '3cos ,e v vdv rg d v gr v g r r v mg mg r mg α αα αωααα α=-===+==-=-? ?得则小球在点C 的角速度为 =由式(2)得 T 由此可得小球对园轨道得作用力为T T 方向与反向 2-3如本题图,一倾角为 的斜面置于光滑桌面上,斜面上放一质量为m 的木块,两 习题2-2图 A o B r D C T α

相关文档
最新文档