大學物理學課后答案第2章

第2章牛頓運動定律習題一選擇題2-1關(guān)于慣性有下面四種表述,正確的為[](A)物體靜止或作勻速運動時才具有慣性(B)物體受力作變速運動才具有慣性(C)物體受力作變速運動時才沒有慣性(D)物體在任何情況下均有慣性解析:慣性就是物體具有的固有特性,因此物體在任何情況下均有慣性,答案選D。2-2下列表述中正確的就是[](A)質(zhì)點運動的方向與它所受的合外力方向相同(B)質(zhì)點的速度為零,它所受的合外力一定為零(C)質(zhì)點作勻速率圓周運動,它所受的合外力必定與運動方向垂直(D)摩擦力總就是阻礙物體間的相對運動,它的方向總就是與物體的運動方向相向解析:根據(jù)牛頓第二定律,質(zhì)點所受的合外力等于動量隨時間的變化率,因此A、B錯誤。質(zhì)點作勻速率圓周運動,合外力指向圓心,運動方向沿切線方向,二者垂直,因此選項C正確。摩擦力總就是阻礙物體間的相對運動或相對運動趨勢,它的方向沿著物體運動或運動趨勢的切線方向,但并不就是總與物體的運動方向相向,因此選項D錯誤。2-3一質(zhì)點在力的作用下,時從靜止開始作直線運動,式中,為質(zhì)點質(zhì)量,為時間。則當,質(zhì)點的速率為[](A)(B)(C)0(D)解析:根據(jù)牛頓第二定律可得,,所以,兩邊積分,如圖2-可得,即得。答案選C。2-4如圖2-4(A)所示,時,算出,則[]向右的加速度為,今去掉而代之以拉力4(B)所示,算出的加速度(A)(B)(C)(D)無法判斷習題2-4圖解析:去掉前,,聯(lián)立求得;去掉后,,求得。故答案選B。2-5把一塊磚輕放在原來靜止的斜面上,磚不往下滑動,如圖2-5所示,斜面與地面之間無摩擦,則[](A)斜面保持靜止(C)斜面向右運動(B)斜面向左運動(D)無法判斷斜面就是否運動解析:對整個系統(tǒng)而言,在水平方向上并沒有受到外力的作用,因此運動狀態(tài)不會發(fā)生改變,保持原來的靜止狀態(tài)。答案選A。2-6如圖2-6所示,手提一根下端系著重物的輕彈簧,豎直向上作勻加速運動,當手突然停止運動的瞬間,物體將[](A)向上作加速運動(B)向上作勻速運動(C)立即處于靜止狀態(tài)(D)在重力作用下向上作減速運動解析:手提一根下端系著重物的輕彈簧,豎直向上作勻加速運動時,重物受到彈簧豎直向上的彈力與自身豎直向下的重力。當手突然停止運動的瞬間,彈簧的彈力并不會瞬間消失,因此在這一瞬間物體將繼續(xù)向上作加速運動。隨著運動的進行,物體向上的加速度逐漸減小。答案選A。二填空題2-7一根輕彈簧的兩墻分別固連著質(zhì)量相等的兩個物體與。用輕線系住的一端將它們懸掛在天花板上?，F(xiàn)將細線燒斷,問在將線燒斷的瞬間,物體的加速度大小就是,物體的加速度大小就是。解析:這類問題的關(guān)鍵就是能分析出輕線中的彈力會發(fā)生突變,而彈簧中的彈力不會發(fā)生突變。在燒斷輕線的瞬間,輕線中的彈力消失,物體與只受到自身重力與彈簧中彈力的作用。其中彈簧中彈力與的重力大小相等,而受到的彈力與重力方向相同,受到的彈力與重力方向相反,因此。2-8如圖2-8所示,一根繩子系著一質(zhì)量為的小球,懸掛在天花板上,小球在水平面內(nèi)作勻速圓周運動,有人在鉛直方向求合力寫出(1)也有人在沿繩子拉力方向求合力寫出(2)顯然兩式互相矛盾,您認為哪式正確？答。理由就是。解析:很顯然,小球在運動過程中只受到自身重力與繩子的拉力作用。小球在水平面內(nèi)作勻速圓周運動,因此在豎直方向上合外力為零,在水平方向上存在合外力,沿繩子方向上同樣存在合外力。式(1)描述的正就是豎直方向上的受力公式,正確;而式(2)等號左邊描述的就是沿繩子方向上的合外力,不應(yīng)為零,故錯誤。2-9如圖2-9所示,一水平圓盤,半徑為,邊緣放置一質(zhì)量為的物體,它與盤的靜摩擦系數(shù)為,圓盤繞中轉(zhuǎn)動,當其角速度時,物不致于飛出。心軸小于或等于解析:物體在圓盤平面上只受到摩擦力的作用,若不飛出圓盤,則它受到的最大靜摩擦力必須能夠維持圓周運動所需要的向心力,即。所以。2-10一質(zhì)量為的物體拴在長為的輕繩上,繩子的另一端固定在光滑水平桌面上,另一質(zhì)量為的物體用長為的輕繩與相接,二者均在桌面上作角速度為的勻速圓周運動,如圖2-10所示、則,兩繩上的張力=;=。解析:與均作勻速圓周運動,因此可列出方程。解得。三計算題2-11試由牛頓第二定律導出自由落體運動的運動方程。解析:,所以,即。2-12地球的半徑為地球質(zhì)量,求在地球赤道上空、轉(zhuǎn)動周期與自轉(zhuǎn)周期(,地面上的重力加速度,其中為引力常量,)相同的地球同步衛(wèi)星離地面的高度。解析:依據(jù)力學方程,得到。2-13質(zhì)量為的物體放在水平地面上,物體與地面間的靜磨擦因數(shù)為,今對物體一與水平方向成角的斜向上的拉力,試求物體能在地面上運動的最小拉力。解析:列出力學方程有:。2-14如圖2-14所示,一根細繩跨過定滑輪,在細繩兩端分別懸掛質(zhì)量為與的物體,且,假設(shè)滑輪的質(zhì)量與細繩的質(zhì)量均略去不計,滑輪與細繩間的摩擦力以及輪軸的摩擦力亦略去不計。試求物體的加速度與細繩的張力。解析:列出力學方程2-15一質(zhì)量為有,。的人乘降落傘下降,向下的加速度為,降落傘的質(zhì)量為,試求空氣作用在傘上的力與人作用在傘上的力。解析:列出力學方程有,。2-16質(zhì)量為的質(zhì)點,原來靜止,在一方向恒定大小隨時間變化的變力的作