01质点运动学习题解答
1.质点运动学答案

质点运动学1一、选择题1、 分别以r 、s 、υ和a 表示质点运动的位矢、路程、速度和加速度,下列表述中正确的是A 、r r ∆=∆B 、υ==dt ds dt r dC 、dt d a υ=D 、υ=dt dr [ B ] 2、 一质点沿Y 轴运动,其运动学方程为324t t y -=, 0=t 时质点位于坐标原点,当质点返回原点时,其速度和加速度分别为 A 、116-⋅s m ,216-⋅s mB 、116-⋅-s m ,216-⋅s mC 、116-⋅-s m ,216-⋅-s mD 、116-⋅s m ,216-⋅-s m [ C ]3、已知质点的运动方程为:θθcos cos 2Bt At x +=,θθsin sin 2Bt At y +=,式中θ、、B A 均为恒量,且0>A ,0>B ,则质点的运动为:A .一般曲线运动;B .圆周运动;C .椭圆运动;D .直线运动;( D )[分析] 质点的运动方程为 22cos cos sin sin x At Bt y At Bt θθθθ⎧=+⎨=+⎩由此可知θtan =xy, 即 ()x y θtan = 由于=θ恒量,所以上述轨道方程为直线方程。
又 ()()⎩⎨⎧+=+=θθsin cos Bt A v Bt A v y x 22⎩⎨⎧====恒量恒量θθsin cos B a B a yx 22由于0>A ,0>B ,显然v 与a 同号,故质点作匀加速直线运动。
4、质点在平面内运动,位矢为)(t r,若保持0=dtdr,则质点的运动是A 、匀速直线运动B 、 变速直线运动C 、圆周运动D 、匀速曲线运动 [ C ]二、填空题5、一质点沿直线运动,其运动学方程为26t t x -=,则t 由0至4s 的时间间隔内,质点的位移大小为 8 m ,在t 由0到4s 的时间间隔内质点走过的路程为 10 m 。
6、质点的运动方程为j t t i t t r)3121()21(32+++-=,当s t 2=时,其加速度=a4r i j =-+。
大学物理二习题答案与详解第01章 质点运动学习题详解.

习题一一、选择题1. 质点沿轨道AB 作曲线运动,速率逐渐减小,图中哪一种情况正确地表示了质点在C[ ]错误!(A) (B) (C) (D) 答案:C解:加速度方向只能在运动轨迹内侧,只有[B]、[C]符合;又由于是减速运动,所以加速度的切向分量与速度方向相反,故选(C )。
2. 一质点沿x 轴运动的规律是245x t t =-+(SI 制)。
则前三秒内它的 [ ] (A )位移和路程都是3m ;(B )位移和路程都是-3m ; (C )位移是-3m ,路程是3m ; (D )位移是-3m ,路程是5m 。
答案:D 解:3253t t x xx==∆=-=-=-24dx t dt =-,令0dxdt=,得2t =。
即2t =时x 取极值而返回。
所以: 022*********|||||||||15||21|5t t t t S S S x x x x x x ----=====+=+=-+-=-+-=3. 一质点的运动方程是cos sin r R ti R tj ωω=+,R 、ω为正常数。
从t =/πω到t =2/πω时间内(1)该质点的位移是 [ ](A ) -2R i ; (B )2R i; (C ) -2j ; (D )0。
(2)该质点经过的路程是 [ ](A )2R ; (B )R π; (C )0; (D )R πω。
答案:B ;B 。
解:(1)122,t t ππωω==,21()()2r r t r t Ri ∆=-=; (2)∆t 内质点沿圆周运动了半周,故所走路程为πR 。
或者:,x y dx dy v v dt dt==,21,t t v R S vdt R ωπ====⎰4. 一细直杆AB ,竖直靠在墙壁上,B 端沿水平方向以速度v滑离墙壁,则当细杆运动到图示位置时,细杆中点C 的速度 [ ](A )大小为/2v ,方向与B 端运动方向相同;(B)大小为/2v ,方向与A 端运动方向相同; (C )大小为/2v , 方向沿杆身方向;(D )大小为/(2cos )v θ ,方向与水平方向成θ角。
(完整版)大学物理01质点运动学习题解答

第一章质点运动学一选择题1.以下说法中,正确的选项是:()A.一物体若拥有恒定的速率,则没有变化的速度;B.一物体拥有恒定的速度,但仍有变化的速率;C.一物体拥有恒定的加快度,则其速度不行能为零;D. 一物体拥有沿x 轴正方向的加快度而有沿x 轴负方向的速度。
解:答案是 D。
2.长度不变的杆 AB,其端点 A 以 v0匀速沿 y 轴向下滑动, B 点沿 x 轴挪动,则 B 点的速率为:()A . v0 sinB .v0 cos C.v0 tan D.v0 / cos解:答案是 C。
简要提示:设 B 点的坐标为 x, A 点的坐标为 y,杆的长度为l,则x2y2l 2对上式两边关于时间求导:dx dy0,因dxv,dyv0,所以2 x 2 ydtdt dt dt2xv2yv0 = 0即v=v0 y/x =v0tan所以答案是 C。
3.如图示,路灯距地面高为 H,行人身高为 h,若人以匀速 v 背向路灯行走,灯y人头A H vv0hθvx影sB选择题 3图选择题 2图则人头影子挪动的速度u 为()H h Hv h HA.vB.H H h H h 解:答案是 B 。
简要提示:设人头影子到灯杆的距离为 x ,则x s h , x Hs , x H H hdx H ds HvuH h dt Hdt h所以答案是 B 。
4. 某质点作直线运动的运动学方程为x = 3t-5t 3 + 6 (SI),则该质点作A. 匀加快直线运动,加快度沿 x 轴正方向.B. 匀加快直线运动,加快度沿 x 轴负方向.C. 变加快直线运动,加快度沿 x 轴正方向.D. 变加快直线运动,加快度沿x 轴负方向.()解: 答案是 D5. 一物体从某一确立高度以v 0 的初速度水平抛出,已知它落地时的速度为v t ,那么它的运动时间是: ()v t - v 0v t v 0v t2 22v v 0 v t A.B.C.gD.2 gg2 g解:答案是 C 。
大学物理第一章 质点运动学-习题及答案

第一章 质点运动学1-1 一质点在平面上运动,已知质点位置矢量的表示式为j i r 22bt at += (其中b a ,为常量) 则该质点作(A )匀速直线运动 (B )变速直线运动(C )抛物线运动 (D )一般曲线运动 [B]解:由j i rv bt at t 22d d +==知 v 随t 变化,质点作变速运动。
又由x aby bt y at x =⎪⎭⎪⎬⎫==22 知质点轨迹为一直线。
故该质点作变速直线运动。
1-2 质点作曲线运动,r 表示位置矢量,s 表示路程,t a 表示切向加速度,下列表达式中,① a t v =d ② v t r =d ③ v t s =d d ④ t a t =d d v (A )只有(1)、(4)是对的。
(B )只有(2)、(4)是对的。
(C )只有(2)是对的。
(D )只有(3)是对的。
[D]解:由定义:t vt a d d d d ≠=v ; t r t s t v d d d d d d ≠==r ; t t v a d d d d v ≠=τ只有③正确。
1-3 在相对地面静止的坐标系内,A 、B 二船都以21s m -⋅的速率匀速行驶,A 船沿x 轴正向,B 船沿y 轴正向。
今在A 船上设置与静止坐标系方向相同的坐标系(x ,y 方向单位矢用j i ,表示),那么在A 船上的坐标系中,B 船的速度(以1s m -⋅为单位)为(A )j i 22+ (B )j i 22+-(C )j i 22-- (D )j i 22- [B]解:由i v 2=对地A ,j v 2=对地B 可得 A B A B 地对对地对v v v +=⎰对地对地A B v v -=i j 22-=j i 22+-= (1s m -⋅)1-4 一质点沿x 方向运动,其加速度随时间变化关系为)SI (23t a +=如果初始时质点的速度0v 为51s m -⋅,则当t 为3s 时,质点的速度1s m 23-⋅=v解:⎰+=tta v v 00d13s m 23d )23(5-⋅=++=⎰tt1-5 一质点的运动方程为SI)(62t t x -=,则在t 由0至4s 的时间间隔内,质点的位移大小为 8m ,在t 由0到4s 的时间间隔内质点走过的路程为 10m 。
大学物理练习题_C1-1质点运动学(含答案解析)

本习题版权归西南交大理学院物理系所有《大学物理AI 》作业No.01运动的描述班级________学号________姓名_________成绩_______一、选择题1.一质点沿x 轴作直线运动,其v ~t 曲线如图所示。
若t =0时质点位于坐标原点,则t =4.5 s 时,质点在x 轴上的位置为[](A)0(B) 5 m(C) 2 m (D)-2 m (E)-5 m解:因质点沿x 轴作直线运动,速度v =x 2t 2v (m ⋅s -1)21O-112.5234 4.5t (s )d x,d t∆x =⎰d x =⎰v d tx 1t 1所以在v ~t 图中,曲线所包围的面积在数值上等于对应时间间隔内质点位移的大小。
横轴以上面积为正,表示位移为正;横轴以下面积为负,表示位移为负。
由上分析可得t=4.5 s 时,位移∆x =x =1(1+2.5)⨯2-1(1+2)⨯1=2(m )22选C2.如图所示,湖中有一小船,有人用绳绕过岸上一定高度处的定滑轮拉湖中的船向岸边运动。
设该人以匀速率v 0收绳,绳不伸长、ϖv湖水静止,则小船的运动是0[](A)匀加速运动(B)匀减速运动(C)变加速运动(D)变减速运动(E)匀速直线运动解:以水面和湖岸交点为坐标原点建立坐标系如图所示,且设定滑轮到湖面高度为h ,则xh 2+x 2d l x d x =-=v 0题意匀速率收绳有22d td t h +x 小船在任一位置绳长为l =d x h 2+x 2=-v 0故小船在任一位置速率为d t x 22d 2x 2h +2x =-v 0小船在任一位置加速度为a =,因加速度随小船位置变化,且d t 2x 3与速度方向相同,故小船作变加速运动。
选Cϖ3.一运动质点在某瞬时位于矢径r (x ,y )的端点处,其速度大小为[]d r (A)d t ϖd r (C)d tϖd r (B)d t(D)⎛d x ⎫⎛d y ⎫ ⎪+ ⎪d t d t ⎝⎭⎝⎭22ϖϖϖd x ϖd y ϖϖϖd r解:由速度定义v =及其直角坐标系表示v =v x i +v y j =i +j 可得速度大d t d t d t ϖ⎛d x ⎫⎛d y ⎫小为v =⎪+ ⎪d t d t ⎝⎭⎝⎭22精品文档选D4.一质点在平面上作一般曲线运动,其瞬时速度为v ,瞬时速率为v ,某一段时间内的平均速度为v ,平均速率为v ,它们之间的关系必定有[](A)v =v ,ϖϖϖϖϖ(B)v ≠v ,v =vv =v ϖϖϖϖ(C)v =v ,v ≠v (D)v ≠v ,v ≠vϖd s ϖd rϖϖ解:根据定义,瞬时速度为v =,瞬时速率为v =,由于d r =d s ,所以v =v 。
章质点运动学习题解答

与x轴正向夹角为α,则速度 v tg x / t
对于a种运动:
v tg120 3m / s, x |t0 20m,t |x0 20tg30 11.55s 对于b种运动:
v tg30 3 / 3ms 1, x |t0 10m, t |x0 10 / tg30 17.32s 对于c种运动:
解: a 0.4g 0.4 9.8 3.92m / s2
an
v2
/
(
50103 3600
)2
/150
1.286ms2
a aˆ annˆ 3.92ˆ 1.286nˆ
a a 2 an 2 3.922 1.2862 4.126m / s 2
解: dvx ax dt 2tdt,
vx
t
dvx 2 tdt,
vx v0 t 2
v0
0
x
t
t
dx vx dt (v0 t 2 )dt,
dx v0 dt t 2dt,
x
v0t
1 3
t
3
0
0
0
⑴ v0 0 时,vx t 2 ,
x
1 3
⑵
v dr / dt 3iˆ 9tˆj 18t 2kˆ, a dv / dt 9 ˆj 36tkˆ ;
v |t0 3iˆ, a |t0 9 ˆj, v |t1 3iˆ 9 ˆj 18kˆ, a |t1 9 ˆj 36kˆ
arccos(
2 2
)
45
与z轴夹角
arccos
大学物理规范作业解答(全)

2.一子弹水平地射穿两个前后并排放在光滑水平桌面上 的木块。木块质量分别为m1和m2,测得子弹穿过两木块 的时间分别为Δ t1和Δ t2,已知子弹在木块中受的阻力 为恒力F。求子弹穿过后两木块各以多大的速度运动。 解:两个木块受到子弹给它们的力均为F 穿过木块1 Ft1 ( m1 m2 )v1 0
骑车人速度为u(车对地),人看到雨的速度为v’ (雨对车) 、雨对地的速度v如右图: v u v ' 加速后骑车人速度为u1,人看到 u1 u 雨的速度为v’1 。可得: 60 30 v' v ° v = u1 + v1 ' v '1 u 由图中的关系得: v = = 36km / h cos 60° 方向与竖直方向成30度角偏向西方。
2.一小环可在半径为R的大圆环上无摩擦地滑动,而 大圆环能以其竖直直径为轴转动,如图所示。当圆 环以恒定角速度ω 转动,小环偏离圆环转轴而且相 对圆环静止时,小环所在处圆环半径偏离竖直方向 的角度θ B ( 为 ) (A) θ =π /2 (B)θ =arccos(g/Rω 2) (C)θ =arccos(Rω 2 / g)(D)须由小珠质量决定 解:环受力N的方向指向圆心,mg向下, 法向加速度在水平面内 N sin θ = ma n = ml ω2 N N cos θ = mg 由于 l=Rsinθ
v 抛出后竖直方向的速度为: y v sin gt
x
落地前经过的时间为 t 2v sin g 水平方向做匀速直线运动,抛出的距离为 2v 2 sin cos x v cost v 2 sin 2 / g g x v2 / g 易见:θ=45° 时抛得最远,距离为
I mv mv0 1 1 3 m v0 i m( v 0 i v0 j ) 2 2 2 3 mv0 j 2
大学物理质点运动学习题(附答案)

第1章 质点运动学 习题及答案1.||与 有无不同?和有无不同? 和有无不同?其不同在哪里?试举例说明.r ∆r ∆t d d r dr dt t d d v dv dt解: ||与 不同. ||表示质点运动位移的大小,而则表示质点运动时其径向长度的r ∆r ∆r ∆r ∆增量;和不同. 表示质点运动速度的大小,而则表示质点运动速度的径向分量;t d d r dr dt t d d r dr dtt d d v 和不同. 表示质点运动加速度的大小, 而则表示质点运动加速度的切向分量.dv dt t d d v dv dt2.质点沿直线运动,其位置矢量是否一定方向不变?质点位置矢量方向不变,质点是否一定做直线运动?解: 质点沿直线运动,其位置矢量方向可以改变;质点位置矢量方向不变,质点一定做直线运动.3.匀速圆周运动的速度和加速度是否都恒定不变?圆周运动的加速度是否总是指向圆心,为什么?解: 由于匀速圆周运动的速度和加速度的方向总是随时间发生变化的,因此,其速度和加速度不是恒定不变的;只有匀速圆周运动的加速度总是指向圆心,故一般来讲,圆周运动的加速度不一定指向圆心.4.一物体做直线运动,运动方程为,式中各量均采用国际单位制,求:(1)第二秒2362x t t =-内的平均速度(2)第三秒末的速度;(3)第一秒末的加速度;(4)物体运动的类型。
解: 由于: 232621261212x(t )t t dx v(t )t t dtdv a(t )t dt=-==-==-所以:(1)第二秒内的平均速度:1(2)(1)4()21x x v ms --==- (2)第三秒末的速度: 21(3)1236318()v ms -=⨯-⨯=- (3)第一秒末的加速度:2(1)121210()a ms -=-⨯= (4)物体运动的类型为变速直线运动。
5.一质点运动方程的表达式为,式中的分别以为单位,试求;(1)质点2105(t t t =+r i j ),t r m,s 的速度和加速度;(2)质点的轨迹方程。
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第一章 质点运动学一 选择题1. 下列说法中,正确的是 ( ) A. 一物体若具有恒定的速率,则没有变化的速度 B. 一物体具有恒定的速度,但仍有变化的速率 C. 一物体具有恒定的加速度,则其速度不可能为零D. 一物体具有沿x 轴正方向的加速度,其速度有可能沿x 轴的负方向 解:答案是D 。
2. 某质点作直线运动的运动方程为x =3t -5t 3 + 6 (SI),则该质点作 ( ) A. 匀加速直线运动,加速度沿x 轴正方向 B. 匀加速直线运动,加速度沿x 轴负方向 C. 变加速直线运动,加速度沿x 轴正方向 D. 变加速直线运动,加速度沿x 轴负方向 解:答案是D3. 如图示,路灯距地面高为H ,行人身高为h ,若人以匀速v 背向路灯行走,则人头影子移动的速度u 为( )A.v H h H - B. v h H H - C. v H h D. v h H解:答案是B 。
设人头影子到灯杆的距离为x ,则 H h x s x =-,s hH Hx -=, v hH Ht s h H H t x u -=-==d d d d 所以答案是B 。
4. 一质点的运动方程为j i r )()(t y t x +=,其中t 1时刻的位矢为j i r )()(111t y t x +=。
问质点在t 1时刻的速率是 ( )A.d d 1tr B.d d 1tr C. 1d dt t t=r D.122)d d ()d d (t t ty t x =+解 根据速率的概念,它等于速度矢量的模。
本题答案为D 。
5. 一物体从某一确定高度以v 0的初速度水平抛出,已知它落地时的速度为v t ,那么它的运动时间是 ( )A. g 0vv -t B. g20v v -t C.g 202v v -t D. g2202v v -t解:答案是C 。
灯s选择题3图gt t ty =-=202v v v ,g t t /202v v -=,所以答案是C 。
6. 质点作圆周运动时,下列说表述中正确的是 ( ) A. 速度方向一定指向切向,加速度方向一定指向圆心 B. 速度方向一定指向切向,加速度方向也一般指向切向 C. 由于法向分速度为零,所以法向加速度也一定为零 D. 切向加速度仅由速率的变化引起 解 答案是D 。
质点作圆周运动时,一般有切向加速度和法向加速度,总加速度是它们的矢量和,加速度的方向一般既不指向圆心也不指向切向。
A 、B 和C 显然都是错误的,而切向加速度是由速度大小的变化引起的,因此D 是正确的。
7. 在做自由落体运动的升降机内,某人竖直上抛一弹性球,此人会观察到 ( ) A. 球匀减速地上升,达最大高度后匀加速下落 B. 球匀速地上升,与顶板碰撞后匀速下落 C. 球匀减速地上升,与顶板接触后停留在那里 D. 球匀减速地上升,达最大高度后停留在那里 解:答案是B 。
升降机内的人与球之间没有相对加速度。
所以答案是B 。
8. 某人在由北向南行驶,速率为36 km ⋅ h –1的汽车上,测得风从西边吹来,大小为10 m⋅ s –1,则实际风速大小和方向为:( )A. 0B. 14.14 m ⋅ s –1,西南风 C. 10 m ⋅ s –1,西南风 D. 14.14 m ⋅ s –1,西北风解:答案是D 。
如图所示,由题意可知,已知牵连速率v 0为36 km ⋅ h –1(即10 m ⋅ s –1),而相对速率v '为10 m ⋅ s –1,所以绝对速率v 为14.14 m ⋅ s –1,方向指向东南。
所以答案是D 。
二 填空题1. 一质点沿x 轴运动,运动方程为x =3+5t +6t 2-t 3 (SI 单位)。
则质点在t =0到t =1s 过程中的平均速度v =______________m/s ;质点在t =1s 时刻的速度v =______________ m/s 。
解 根据平均速度定义,101650101=-+=--=∆∆=x x t x v m/s 。
质点在任意时刻的速度23125d d t t t x-+==v ,因此质点在t =1s 时刻的速度14131125)1(2=⨯-⨯+=v m/s 。
选择题8图2. 两辆车A 和B ,在笔直的公路上同向行驶,它们从同一起始线上同时出发,并且由出发点开始计时,行驶的距离 x 与行驶时间 t 的函数关系式:24t t x A +=,3222t t x B += (SI 单位),则:(1) 它们刚离开出发点时,行驶在前面的一辆车是______________; (2) 出发后,两辆车行驶距离相同的时刻是____________________; (3) 出发后,B 车相对A 车速度为零的时刻是__________________. 解:答案:(1)A ;(2)t = 1.19 s ;(3)t = 0.67 s (1)两车的速度分别为t tx AA 24d d +==v 264d d t t tx BB +==v 可得:t = 0时 B A v v > ,即刚开始时A 车行驶在前面。
(2) 由B A x x =,可得t = 1.19 s (3) 由B A v v =,可得 t = 0.67 s3. 一质点以初速v 0,抛射角为θ0作斜抛运动 ,则到达最高处的速度大小为_____,切向加速度大小为______,法向加速度大小为_______,合加速度大小为_______。
解:答案:v 0cos θ 0; 0; g ; g 。
解 在最高点,垂直方向速度为零,只有水平速度,因此最高处的速度大小为v 0cos θ0。
在最高点切向就是水平方向,法向就是竖直向下方向,因此切向加速度大小为0,法向加速度大小为g ,合加速度大小为g 。
4. 一物体作如图所示的斜抛运动,测得在轨道A 点处速度v 的方向与水平方向夹角为30︒。
则物体在A 点切向加速度大小为________m/s 2。
答案:4.9解 本题是斜抛运动,在运动过程中加速度始终不变,因此物体在A 点的加速度大小就是重力加速度的大小g =9.8m/s 2。
切向加速度沿速度反方向,大小为g cos60︒=4.9m/s 2。
5. 一质点从静止出发沿半径为3 m 的圆周运动,切向加速度大小为3 m ⋅ s –2,则经过 s 后它的总加速度恰好与半径成45°角。
在此时间内质点经过的路程为 m ,角位移为 rad ,在1s 末总加速度大小为 m ⋅ s –2填空题4图解:答案为:1s ; 1.5 m ; 0.5 rad ; 4.2 m ⋅ s –2。
(1) 总加速度恰好与半径成45°角时a n = a t ,根据t 2t 2n )(a Rt a R a ===vs 1t==a Rt (2) m 5.1212t ==t a s (3) rad 5.0π2π2==⋅=∆RsR s ϕ (4) 1s 末22τ2n s m 3)(-⋅===Rt a R a v ,222n 2t s m 2.4s m 23 --⋅=⋅=+=∴a a a6. 若地球的自转速率快到使得在赤道上的法向加速度为g ,则一天的时间应为 小时。
(地球半径R = 6.4⨯10 6m ) 解:答案为:1.41小时。
简要提示:由:g R =2ω,Rg =ω, h 41.1s 5075π2π2====gRT ω7. 一列车以5.66 m ⋅ s –2的加速度在平面直铁道上行驶,小球在车厢中自由下落,则小球相对于车厢中乘客的加速度大小为________ m ⋅ s –2,加速度与铅垂直的夹角为_______。
解:答案为:11.3 m ⋅ s –2;300。
简要提示:如图所示,小球相对于地面的加速度,即绝对加速度是g 。
列车的加速度,即牵连加速度a 0,大小为a 0 = 5.66 m ⋅ s –2,所以小球的相对加速度a ' 为0a g a -='得a ' 的大小为: 2202s m 3.11-⋅=+='a g a与竖直方向的夹角θ为 ︒='=-30)/(sin 01a a θ三 计算题1. 半径为R 的轮子在水平面上以角速度ω 作无滑动滚动时,轮边缘上任一质点的运动学方程为j i r )cos ()sin (t R R t R Rt ωωω-+-=,其中i 、j 分别为x ,y 直角坐标轴上的单位矢量,试求该质点的速率和加速度的大小。
解:质点运动的分量方程为⎩⎨⎧-=-=t R R y tR Rt x ωωωcos sint R ty t R R t xy x ωωωωωsin d d cos d d ==-==∴v v , tt R t R t R R y x ωωωωωωωω222222sin )cos 1()sin ()cos (+-=+-=+=∴v v v 2sin 2tRωω=v t R ta t R t a y y x x ωωωωcos d d sin d d 22====v v ,R a a a y x 222ω=+=∴2. 一质点运动的加速度为j i a 232t t +=,初始速度与初始位移均为零,求该质点的运动学方程以及2s 时该质点的速度。
解:答案为:j i r 434131t t +=;1s m )84(-⋅+=j i v简要提示:已知质点运动的加速度,可得质点的速度为 j i a 320t t dt +=+=⎰v v运动方程为 j i r r 4304131t t dt +=+=⎰v所以,2秒时质点的速度为: 1s m )84(-⋅+=j i v3. 一艘正以v 0匀速直线行驶的舰艇,关闭发动机后,得到一个与舰速反向、大小与舰速平方成正比的加速度,即d v /d t=-k v 2,k 为一常数,求证舰艇在行驶距离x 时的速率为v =v 0e -kx 。
解:已知:2d d v vk t-=对上式分离变量xt x x t d d d d d d d d vv v v ==,得到d d 2v v v k x-= vv k x d d -=两边积分 d d 00⎰⎰-=v v v vk x x得 00ln 1)ln (ln 1 v vv v k k x -=--=kx e -=0v v4. 一质点初始时从原点开始以速度v 0沿x 轴正向运动,设运动过程中质点受到的加速度a = −kx 2,求质点在x 轴正向前进的最远距离。
解:已知:x 0 = 0,v 0和a = −kx 2,运用分离变量,得:x kx kx xd d d d 22-=-=v v vv两边积分: ⎰⎰-=x x kx 02d d 0vvv v得:3/)3202kx -=-v (v 21 当v = 0时,质点前进的距离最远,即:3/12max )2/3(k x v =5. 表面平直的山坡与水平面成30°,在山脚用炮轰山腰处的目标,已知v 0 = 150 m ⋅ s –1,炮筒与水平面成60°,求击中的目标离炮位有多远?解:取坐标如图,以炮位为原点,目标为P ,离炮位的距离为s 。