大学物理习题分析与解答

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1、大学物理习题分析与解答DaxueWuliXitiFenxiyuJieda习题解答1.1一物体从静止开始,在2s内被匀加速到40m/s,物体的加速度为多少?在2s内物体运动了多大距离?解:物体的加速度为:物体在内运动的距离为:1.2质点在水平方向做直线运动,坐标与时间的变化关系为(SI).试求:⑴开始的2s内的平均速度和2s末的瞬时速度.⑵1s末到3s末的位移和平均速度.⑶1s末到3s末的平均加速度.⑷3s末的瞬时加速度.解:⑴由题意知,物体在内的位移为:内的平均速度为:末的瞬时速度为:⑵末到末的位移为:末到末平均速度为:⑶由运动方程求导,可得各时刻的瞬时速度为:末的瞬时速度为:末的瞬时

2、速度为:末到末平均加速度为:末的瞬时加速度为:1.3质点以初速度做直线运动,所受阻力与质点运动速度成正比.求当质点速度减为时,质点走过的距离与质点所能走的总距离之比.解:质点运动过程中所受阻力为:根据牛顿第二定律:当质点速度减为时,质点走过的距离为:质点所能走的总距离为:即:1.4做直线运动的质点的加速度为(SI).初始条件为时,m,.求质点在s时的速度和位置.解:由初始条件:时,,可得:即由初始条件:时,,可得:即当时1.5质点沿轴做直线运动,加速度和位置的关系为(SI).求质点在任意位置时的速度.已知质点在时,速度为。解:由上式两边积分又因为=1.6质点沿半径为的圆周运动,运动方程

3、为(SI).求:⑴s时,质点的切向加速度和法向加速度.⑵当加速度的方向和半径成角时,角位移是多少?解:质点运动的角速度和角加速度分别为:切向加速度:法向加速度:⑴当时⑵加速度的方向和半径成时,即此时角位移1.7长为的细杆绕通过其一端的水平轴在竖直平面内自由转动.当杆与竖直方向的夹角为时,它的角加速度为.求:⑴杆由静止转至时,杆的角速度.⑵杆的另一个端点的线速度大小.解:⑴由于由上式两边积分:⑵杆的另一端的线速度大小为:1.8一长度为的直杆斜靠在墙上.初始时,顶端离地面,当顶端以的速度沿墙面匀速下滑时,求直杆下端沿地面的运动方程和速度.0AB解:令直杆的上端为A点,坐标为、下端为B点,坐

4、标为。而且有:由题意,有:由上式两边积分杆的下端的运动方程和速度分别为:1.9以初速度竖直上抛一物体,在末又竖直上抛出第二个物体,后者在高度处击中前者,求第二个物体的抛出速度;若在末竖直上抛出第二个物体,它仍在高度处击中前者,求第二个物体的抛出速度.解:⑴取,取第一物体抛出的时间为0时刻,则有先后上抛的两个物体的位置与时间的关系分别为:令=11,求得由,代入分别求得:,⑵由于不可能满足题意;由代入求得:1.10在离水面高度为的岸边,有人用绳子拉船靠岸,收绳速率是恒定的,当船离岸边距离为时,试求船的速率与加速度.解:如图所示,斜边的绳长为,有对上式两边求导即由求导1.11质点的运动方程为

5、(SI).求质点的速度、加速度和轨道方程.解:质点的速度为:质点的加速度为:质点的轨迹方程为:所以轨迹方程:1.12在质点运动中,已知,,,其中,,为常量.求质点的加速度和轨道方程.解:由求导,得由积分,得因此所以轨迹方程1.13靶子在离人水平距离、高处,一个人抛一个小球欲击中靶子.该小球最大的出手速率为,则他是否能击中靶子?在这个距离上能击中的靶子的最大高度是多少?解:⑴设可以击中速度方向与水平轴夹角为,则有:当,取最大值时,,无解,所以不可以击中⑵令高度为当=令1.14汽车以5m/s的速度由东向西行驶,司机看见雨滴垂直下落.当汽车速度增至10m/s时,看见雨滴与他前进方向成角下落.

6、求雨滴对地的速度.ABCA´B´C´D解:如图所示作DC´的中垂线为A´B´,,是等边三角形,而且有,即即1.15甲船以的速度向东,乙船以的速度向南同时出发航行.从乙船看,甲船的速度是多少?方向如何?又如果从甲船看,乙船的速度是多少?方向如何?解:大小为:方向:东偏北方向大小为:方向:南偏西方向1.16设河面宽,河水以的速度由北向南流动,小船相对于河水以的速率从东岸划向西岸.⑴当船头与正北方向夹角为,求船到达对岸的时间以及船到达对岸的地点.⑵要使船到达对岸的时间最短,求船头与河岸的夹角、最短时间以及船到达对岸的地点.⑶要使船相对于河岸的走过的路程最短,求船头与河岸的夹角、所用时间以及船

7、到达对岸的地点.解⑴⑵要使船到达对岸的时间最短(即船头向正西方向行驶,即船头与岸的夹角为)⑶要使船到达对岸大的距离最短,设船头以正北方向夹角为令,得:1.17电梯以的加速度下降,某人在电梯开始下降后在离电梯底面高处释放一小球.求此小球落到底面所需的时间和它对地面下落的距离.解:释放小球时,小球与电梯速度相同,两者的速度大小为:小球释放后,初始时,小球相对电梯的速度为;小球相对电梯的加速度为:小球对地的下落距离为:1.18火车以的速度沿轴正方向行

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