2动力学作业答案

(1)t 0, B j
(2)t 2 , A i
1 1 1 2 2 2 2 2 (3)W m m0 m ( A B ) 2 2 2
2 3．质量为2kg质点,所受到力为 F 4ti 6t j (SI) 作用，该质点t＝0时位于原点并静止，试求：（1） t=2s时物体速度大小；（2）前2s内此力功;（3） t=2s时瞬时功率。
9．一质点受F＝3x2i（SI）作用，沿 x 轴正方 向运动，从x＝0到x＝2m过程中，力F作功为 A．8J B．12J C．16J D．24J 10. 一质点在如图所示的坐标平面内作圆周动， 有一力 F F0 ( x i y j )作用在质点上。在该质点从 坐标原点运动到(0, 2R)位置过程中，力对它所 Y 作的功为
1 ( F mg ) R B. 2 1 C． ( F 3mg) R 2 1 D． ( 2mg F ) R 2
F mg m
2
R
1 A f m 2 mgR 2
13. 一质点在力F＝5m（5－2t）(SI)的作用下， t=0时静止开始作直线运动，式中m为质点的质 量，t为时间。当t＝5s时，质点速率为 A．25 m·-1 s B．-50 m·-1 s C．0 D．50 m·-1 s
4 T 2 2 (1) : I Fdt F0 1 2 t dt i F0T i 3 T 2 0 0
4 T 2 F F0 [1 2 ( t ) ] i T 2
0 j
T i
I 2 F F0 T 3
质点动力学作业答案
一、选择题 1．牛顿第二定律适用的条件是 A．质点 B．惯性系 C．宏观物体的低速运动 D．上面所有的 2．汽车用不变力制动时，决定其停止下来所 通过的路程的量是 A．速度 B．质量 C．动量 D．动能
1 2 (W FS m ) 2
3．对质点系有以下说法 （1）质点系总动量的改变与内力无关 （2）质点系总动能的改变与内力无关 （3）质点系机械能的改变与保守力无关 以上说法中
t 2
224 ( w )
4．一架质量M=810kg的直升飞机，靠螺旋桨的 转动使S=30平方米面积内的空气以 v0 速度向下 运动，从而使飞机悬停在空中。已知空气密 3 度 0 1.20kg m ，求 v0 的大小，并计算发 动机的最小功率。 解：动量定理，1s内
I Mgt mv0 0 Sv
，这时物体的动量
2．质量为m的汽车，沿 x 轴正方向运动，初始 位置x0＝0，从静止开始加速，设其发动机的功 率N维持不变，且不计阻力，则汽车任意时刻速 2 2 Nt ，汽车任意时刻置 2 2 N 3。 率

F N
m
x
d m N dt
3
m
t
N不变
3．在合外力F＝3＋4t（SI）作用下质量为10kg 物体从静止开始作直线运动。在第3秒末物体加 2 速度为 a 1.5m / s ，速度为 2.7m / s 。 4.下列物理量:质量、动量、冲量、动能、势 能、功中与参照系选取有关的物理量是 是 动量、动能、功 。
2 5. 已知质点质量m＝5kg,运动方程 r 2ti t j
则质点在0～2秒内受的冲量I的大小为 20Ns ， 在0～2秒内所做的功A＝ 40J 。
6. 质量为0.25kg 的质点，受力 F ti （SI）的作 用，式中t为时间。t＝0 时该质点以 2 j m s 1 的速通过坐标原点，则该质点任意时刻的位置
B. 2
m
A
m
B
C. 2
2 D. 2
m A A mB B A 2 B
EkA A 2 EkB B
12．在半径为R的半球形容器中有一质量为m的 质点从P点由静止下滑，如图所示。质点在最低 点Q时，测得它对容器的压力为F，那么质点从 P点到Q的过程中，摩擦力所做的功为多少？ 1 A． ( mg F ) R 2
2 0
v0 Mg 0 S 14.9m / s
1 1 2 3 A mv 0 Sv 0 2 2 A 4 P 5.96 10 W t
5．小滑块A位于光滑水平桌面上，小滑块B处在位于桌 面上的直线型光滑小槽中，两滑块的质量都是m，并用 长为l、不可伸长、无弹性的轻绳连接。开始时，A、B 间的距离为l/2， A、B间的连线与小槽垂直。今给滑块A 一冲击，使之获得水平与槽的速度 ，求滑块B开始运 0 动时的速度。 V’
2 4
所受的平均合外力 3 F i (N ) 。 2
三、计算题
1．质量为m物体在0~T时间内受到一个力作用， 4 T 2 F F0 [1 2 ( t ) ] i T 2 F0和T为常数。物体在t=0时速度是0 j ，t =T 时的速度是T i，求在这段时间内 (1)力 F 的冲量和该力平均值大小； (2)该物体所受合外力的冲量； (3)合外力对该物体所做的功。 T 解： T
m0 m1y m2 l m 0 m1x l sin m1 y l cos 2
设绳拉紧时，A对B的运动是以B为中心的圆 周运动，设相对速度为v’，于是有 1y 2 v' cos 1x v' sin
3 以上各式解得 2 v0 方向沿y方向 7
8． 一个质点同时在几个力作用下产生位移 4 5j 6 ，其中一个力为恒力 r i k （SI）, 则此力在该位移过程 F 3i 5 j 9k 中所作的功为 A．67J B．91J C．17J D．－67J
A F r (3 4) (5 5) (6 9) 12 25 54 91
(2)该物体所受合外力的冲量；
(2) : I mT m0 m (i j )
1 1 2 2 ( 3) : W m T m 0 0 2 2
(3)合外力对该物体所做的功。
2．质量m质点在外力作用下，其运动方程为，
r Acos( t ) i B sin( t ) j
8.质量m=1kg的物体，在坐标原点处从静止出发在 水平面内沿x 轴运动，其所受合力方向与运动方向 相同，合力大小为F＝3＋2x(SI)，那么，物体在 开始运动的3m内，合力所作功W＝ 18J ； 且x＝3m时，其速率＝ 6m/s 。
9. 质量m物体，初速为零，从原点起沿x轴正向 运动，所受外力沿x轴正向，大小为F＝kx，物 体从原点运动到坐标为x0的点的过程中所受外力 冲量的大小为 mk x0 。 k d kx m x0 I m dx m 10. 一质量为m=5kg的物体，在0到10秒内，受到 如图所示的变力F的作用，由静止开始沿 x 轴正 向运动，而力的方向始终为x轴的正方向，则10 F (N) 秒内变力F所做的功 4000J 。
矢量 r =
2 3 t i 2tj ( SI ) 3
7. 质量M质点沿x 轴正向运动，该质点通过坐标 为x时的速度大小为kx（k为正常量）,则此时作 用于该质点上F＝ Mk2x ，该质点从 x＝x0 点出
1 x1 发运动到 x＝x1 处所经历的时间Δt ln k x0 dx d 2 kx Mk x FM dt dt
8t F 20 0t 5 5 t 10
40
1 2 A m 2
20
t (s)
O
5
10
11．一颗子弹在枪筒里前进时所受的合力大小为
4 10 F 400 t 3
5
(SI)
子弹从枪口射出的速率为300。假设子弹离开枪 口时合力刚好为零，则 (1) 子弹走完枪筒全长所用的时间 t ＝ 0.003s , (2) 子弹在枪筒中所受的冲量 I ＝ 0.6Ns ， (3) 子弹的质量 m＝ 2×10－3kg 。
7. 人造卫星绕地球作圆周运动，由于受到空气的 摩擦阻力，人造卫星的速度和轨道半径将如何变 化？ A.速度减小，半径增大 B.速度减小，半径减小 C.速度增大，半径增大 D.速度增大，半径减小
人造卫星绕地球作圆周运动，由于受到空气的摩擦阻力， 运行速度要减小，万有引力大于所需要的向心力，万有引 力会使人造卫星向地球运动，人造卫星的轨道半径减小， Mm 2 可知，人造卫星的轨道半径减小，速率 由 G 2 m r r 增大。虽然在此过程中有空气的摩擦阻力，但万有引力做 功大于克服空气的摩擦阻力所做的功，所以人造卫星速率 增大。
12．如图所示，一质量m=1.0kg的质点绕半径为 R=1.0m的圆周作逆时针方向的圆周运动。在t=0 时刻，质点处在A处，质点所经历的路程与时间 π π 的关系为 S ( t t )（m），t 以秒计。则在 4 4 3 i kg m s 1 0~1s时间内，质点的动量变化 p 2 j i 位移 r 。 在这段时间内质点
解：设绳拉紧的瞬时， x A的速度为v1 ，B的速度为v2， 由于在y方向系统不受外力， 动量守恒，有 m0 m1y m2 又，A对B所在位置的角动量守恒，有
l m 0 m1x l sin m1 y l cos 2
B
v1
y
5．一小滑块A位于光滑水平面上，小滑块B处在位于桌面上的直 线型光滑小槽中，两滑块的质量都是m，并用长为 l 、不可伸长、 无弹性的轻绳连接。开始时，A,B间距离为l /2, A,B间的连线与小 槽垂直。今给滑块A一冲击，使之获得平行于槽的速度v0，的 求滑 块B开始运动时的速度。
3 解： I p m t 2 i t j
4 8 80( SI )
2 x 2 y 2 2
1 2 A m 80J 2 2 3 2 P F (4ti 6t j ) (t i t j )