大学物理第3章习题解答1.ppt

* 第三章 习题 3-1 对质点组有以下几种说法： （1）质点组总动量的改变与内力无关； （2）质点组总动能的改变与内力无关； （3）质点组机械能的改变与保守内力无关。 下列对上述说法判断正确的（ ） (A) 只有 (1) 是正确的 (B) (1)、(2) 是正确的 (C) (1)、(3) 是正确的 (D) (2)、(3) 是正确的 C 3-3 对功的概念有以下几种说法： （1）保守力作正功时，系统内相应的势能增加； （2）质点运动经一闭合路径，保守力对质点作的功为零； （3）作用力和反作用力大小相等、方向相反，所以两者所 作功的代数和必为零。 下列对上述说法判断正确的（ ） (A) (1)、(2) 是正确的 (B) (2)、(3) 是正确的 (C) 只有 (2) 是正确的 (D) 只有 (3) 是正确的 C 3-4 如图所示，质量分别为M1和M2的物体A和B，置于光滑桌面上，A和B之间连有一轻弹簧。另有质量为m1和m2的物体C和D分别置于物体A和B之上，且物体A和C、B和D之间的摩擦系数均不为零。首先用外力沿水平方向相向推压A和B，使弹簧被压缩，然后撤掉外力，则在A和B弹开的过程中，对A、B、C、D以及弹簧组成的系统，有（ ） 动量守恒，机械能守恒 动量不守恒，机械能守恒 (C) 动量不守恒，机械能不守恒 (D) 动量守恒，机械能不一定守恒 D A B C D 3-5 如图所示，子弹射入放在水平光滑地面上静止的木块后而 穿出。以地面为参考系，下列说法中正确的说法是（ ） （A）子弹减少的动能转变为木块的动能 （B）子弹—木块系统的机械能守恒 （C）子弹动能的减少等于子弹克服木块阻力所作的功 （D）子弹克服木块阻力所作的功等于这一过程中产生的热 C v m s M m M 解: 以飞鸟为研究对象，以飞机运动方向为x轴正向。 式中 为飞机对鸟的平均冲力，而身长为20cm的飞鸟与飞机碰撞时间约为 ，由此代入上式可得： 由动量定理得： 鸟对飞机的平均冲力为： 负号表示飞机受到的冲力与其飞行方向相反。 3-6 一架以 的速率水平飞行的飞机，与一只身长为0.20m，质量为0.50kg的飞鸟相碰。设碰撞后飞鸟的尸体与飞机具有相同的速度，而原来飞鸟对于地面的速率甚小，可以忽略不计。试估计飞鸟对飞机的冲击力（碰撞时间可用飞鸟身长被飞机速率相除来估算），根据本题计算结果。你对于高速运动的物体（如飞机、汽车）与通常情况下不足以引起危害的物体（如飞鸟、小石子）相碰后会产生什么后果的问题有些什么体会？ 从计算结果可知， 的冲力大致相当于一个22t的物体所受的重力，可见，此冲力是相当大的。若飞鸟与发动机叶片相撞，足以使发动机损坏，造成飞行事故。 3-8 （式中的单位为N，t的单位为s）的合外力作用在质量m=10kg的物体上，试求：(1)在开始2s内此力的冲量I；(2)若冲量I=300 ，此力作用的时间；(3)若物体的初速度为 ，方向与 相同，在t=6.86s时，此物体的速度 。 解：(1)由分析知： (2) 由 ，解此方程可得： (另一解不合题意已舍去) (3)由动量定理，有： 由(2)可知 时，将 、 及 代入可得： 3-9 高空作业时系安全带是非常必要的。假如一质量为51.0kg的人，在操作时不慎从高空竖直跌落下来，由于安全带的保护，最终使他被悬挂起来。已知此时人离原处的距离为2.0m，安全带弹性缓冲作用时间为0.50s。求安全带对人的平均冲力。 解1：以人为研究对象，按两个阶段进行讨论。 在自由落体运动过程中，人跌落至2m处时的速度为： 在缓冲过程中，人受重力和安全带冲力的作用，根据动量定理，有： 由(1)(2)可得安全带对人的平均冲力大小为： 解2：从整个过程来讨论。 根据动量定理有： 3-13 A、B两船在平静的湖面上平行逆向航行，当两船擦肩相遇时，两船各自向对方平稳地传递50kg的重物，结果是A船停了下来，而B船以3.4 的速度继续向前驶去。A、B两船原有质量分别为 和 ，求在传递重物前两船的速度。（忽略水对船的阻力。） 解：设A、B两船原有速度分别为: ， 。传递重物后船的速度分别为： ， 。被搬运重物的质量以 表示。 由题意知 ,