物理作业答案简洁版【参考】.doc

1-2 设质点的运动方程为=()，=()，在计算质点的速度和加速度时，有人先求出r＝，然后根据=，及＝而求得结果；又有人先计算速度和加速度的分量，再合成求得结果，即 =及= 你认为两种方法哪一种正确？为什么？两者差别何在？ 解：后一种方法正确.因为速度与加速度都是矢量，在平面直角坐标系中，有， 故它们的模即为 而前一种方法的错误可能有两点，其一是概念上的错误，即误把速度、加速度定义作 其二，可能是将误作速度与加速度的模。在1-1题中已说明不是速度的模，而只是速度在径向上的分量，同样，也不是加速度的模，它只是加速度在径向分量中的一部分。或者概括性地说，前一种方法只考虑了位矢在径向（即量值）方面随时间的变化率，而没有考虑位矢及速度的方向随间的变化率对速度、加速度的贡献。 1-4 在离水面高h米的岸上，有人用绳子拉船靠岸，船在离岸S处，如题1-4图所示．当人以(m·)的速率收绳时，试求船运动的速度和加速度的大小． 图1-4 解： 设人到船之间绳的长度为，此时绳与水面成角，由图可知 将上式对时间求导，得 题1-4图 根据速度的定义，并注意到,是随减少的， ∴ 即 或 将再对求导，即得船的加速度 1-8 质点沿半径为的圆周按＝的规律运动，式中为质点离圆周上某点的弧长,，都是常量，求：(1)时刻质点的加速度；(2) 为何值时，加速度在数值上等于． 解：（1） 则 加速度与半径的夹角为 (2)由题意应有 即 ∴当时， 2-9 一质量为的质点在平面上运动，其位置矢量为 求质点的动量及＝0 到时间内质点所受的合力的冲量和质点动量的改变量． 解: 质点的动量为 将和分别代入上式，得 ,, 则动量的增量亦即质点所受外力的冲量为 2-18 如题2-18图所示，一物体质量为2kg，以初速度＝3m·s-1从斜面点处下滑，它与斜面的摩擦力为8N，到达点后压缩弹簧20cm后停止，然后又被弹回，求弹簧的劲度系数和物体最后能回到的高度． 解: 取木块压缩弹簧至最短处的位置为重力势能零点，弹簧原 长处为弹性势能零点。则由功能原理，有 式中，，再代入有关数据，解得 题2-18图 再次运用功能原理，求木块弹回的高度 代入有关数据，得 , 则木块弹回高度 题2-19图 2-19 质量为的大木块具有半径为的四分之一弧形槽，如题2-19图所示．质量为的小立方体从曲面的顶端滑下，大木块放在光滑水平面上，二者都作无摩擦的运动，而且都从静止开始，求小木块脱离大木块时的速度． 解: 从上下滑的过程中，机械能守恒，以，，地球为系统，以最低点为重力势能零点，则有 又下滑过程，动量守恒，以,为系统则在脱离瞬间，水平方向有 联立，以上两式，得 2-25 飞轮的质量＝60kg，半径＝0.25m，绕其水平中心轴转动，转速为900rev·min-1．现利用一制动的闸杆，在闸杆的一端加一竖直方向的制动力，可使飞轮减速．已知闸杆的尺寸如题2-25图所示，闸瓦与飞轮之间的摩擦系数=0.4，飞轮的转动惯量可按匀质圆盘计算．试求： (1)设＝100 N，问可使飞轮在多长时间内停止转动?在这段时间里飞轮转了几转? (2)如果在2s内飞轮转速减少一半，需加多大的力? 解: (1)先作闸杆和飞轮的受力分析图(如图(b))．图中、是正压力，、是摩擦力，和是杆在点转轴处所受支承力，是轮的重力，是轮在轴处所受支承力． 题2-25图（a） 题2-25图(b) 杆处于静止状态，所以对点的合力矩应为零，设闸瓦厚度不计，则有 对飞轮，按转动定律有，式中负号表示与角速度方向相反． ∵ ∴ 又∵ ∴ ① 以等代入上式，得 由此可算出自施加制动闸开始到飞轮停止转动的时间为 这段时间内飞轮的角位移为 可知在这段时间里，飞轮转了转． (2)，要求飞轮转速在内减少一半，可知 用上面式(1)所示的关系，可求出所需