《新编基础物理学》第二章习题解答和分析.doc
《《新编基础物理学》第二章习题解答和分析.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《新编基础物理学》第二章习题解答和分析.doc(15页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、习题二2-1.两质量分别为m与M得物体并排放在光滑得水平桌面上,现有一水平力F作用在物体m上,使两物体一起向右运动,如题图21所示,求两物体间得相互作用力? 若水平力F作用在M上,使两物体一起向左运动,则两物体间相互作用力得大小就是否发生变化?分析:用隔离体法,进行受力分析,运用牛顿第二定律列方程。解:以m、M整体为研究对象,有:以m为研究对象,如图2-1(a),有m(a)m由、,有相互作用力大小若F作用在M上,以m为研究对象,如图2-1(b)有m(b)m由、,有相互作用力大小,发生变化。2-2、 在一条跨过轻滑轮得细绳得两端各系一物体,两物体得质量分别为M1与M2 ,在M2上再放一质量为m得
2、小物体,如图所示,若M1=M2=4m,求m与M2之间得相互作用力,若M1=5m,M2=3m,则m与M2之间得作用力就是否发生变化?分析:由于轻滑轮质量不计,因此滑轮两边绳中得张力相等,用隔离体法进行受力分析,运用牛顿第二定律列方程。解:取向上为正,如图2-2,分别以M1、M2与m为研究对象,有: 又:T1=T2,则: =当M1=M2= 4m, 当M1=5m, M2=3m, ,发生变化。2-3、质量为M得气球以加速度a匀加速上升,突然一只质量为m得小鸟飞到气球上,并停留在气球上。若气球仍能匀加速向上,求气球得加速度减少了多少?分析:用隔离体法受力分析,运用牛顿第二定律列方程。解:为空气对气球得浮
3、力,取向上为正。 分别由图23(a)、(b)可得:则2-4.如图2-4所示,人得质量为60kg,底板得质量为40kg。人若想站在底板上静止不动,则必须以多大得力拉住绳子?分析:用隔离体法受力分析,人站在底板上静止不动,底板、人受得合力分别为零、解:设底板、人得质量分别为M,m,以向上为正方向,如图2-4(a)、(b),分别以底板、人为研究对象,则有: F为人对底板得压力,为底板对人得弹力。F=又:则由牛顿第三定律,人对绳得拉力与就是一对作用力与反作用力,即大小相等,均为245(N)。2-5.一质量为m得物体静置于倾角为得固定斜面上。已知物体与斜面间得摩擦系数为。试问:至少要用多大得力作用在物体
4、上,才能使它运动?并指出该力得方向。分析:加斜向下方向得力,受力分析,合力为零。解:如图25,建坐标系,以沿斜面向上为正方向。在与所在得平面上做力,且(若,此时F偏大)则:则有:即:2-6、 一木块恰好能在倾角得斜面上以匀速下滑,现在使它以初速率沿这一斜面上滑,问它在斜面上停止前,可向上滑动多少距离?当它停止滑动时,就是否能再从斜面上向下滑动? 分析:利用牛顿定律、运动方程求向上滑动距离。停止滑动时合力为零。解:由题意知: 向上滑动时, 联立求解得 当它停止滑动时,会静止,不再下滑. 2-7、 5kg得物体放在地面上,若物体与地面之间得摩擦系数为0、30,至少要多大得力才能拉动该物体?分析:要
5、满足条件,则F得大小至少要使水平方向上受力平衡。解:如图27, 当28、 两个圆锥摆,悬挂点在同一高度,具有不同得悬线长度,若使它们运动时两个摆球离开地板得高度相同,试证这两个摆得周期相等.分析:垂直方向得力为零,水平方向得力提供向心力。先求速度,再求周期讨论。证:设两个摆得摆线长度分别为与,摆线与竖直轴之间得夹角分别为与,摆线中得张力分别为与,则 解得: 题2-8第一只摆得周期为 同理可得第二只摆得周期 由已知条件知 29、 质量分别为M与M+m得两个人,分别拉住定滑轮两边得绳子往上爬,开始时,两人与滑轮得距离都就是h 。设滑轮与绳子得质量以及定滑轮轴承处得摩擦力均可忽略不计,绳长不变。试证
6、明,如果质量轻得人在内爬到滑轮,这时质量重得人与滑轮得距离为(b) (c) 图2-9 。分析:受力分析,由牛顿第二定律列动力学方程。证明:如图29(b)、(c),分别以M、M+m为研究对象,设M、M+m对地得加速度大小分别为(方向向上)、(方向向下),则有:对M,有:质量重得人与滑轮得距离:。此题得证。2-10、质量为m1=10kg与m2=20kg得两物体,用轻弹簧连接在一起放在光滑水平桌面上,以F=200N得力沿弹簧方向作用于m2 ,使m1得到加速度a1=120cms-2,求m2获得得加速度大小。分析:受力分析,由牛顿定律列方程。解:物体得运动如图210(a ),以m1为研究对象,如图(b)
7、,有:以m2为研究对象,如图(c),有:又有:则:211、 顶角为得圆锥形漏斗垂直于水平面放置,如图2-11所示、 漏斗内有一个质量为m得小物体,m距漏斗底得高度为h。问(1)如果m与锥面间无摩擦,要使m停留在h高度随锥面一起绕其几何轴以匀角速度转动,m得速率应就是多少?(2)如果m与锥面间得摩擦系数为,要使m稳定在h高度随锥面一起以匀角速度转动,但可以有向上或向下运动得趋势,则速率范围就是什么?分析:(1)小物体此时受到两个力作用:重力、垂直漏斗壁得支承力,合力为向心力;(2)小物体此时受到三个力得作用:重力、垂直漏斗壁得支承力与壁所施得摩擦力。当支承力在竖直方向分量大于重力,小球有沿壁向上
8、得运动趋势,则摩擦力沿壁向下;当重力大于支承力得竖直方向分量,小球有沿壁向下得运动趋势,则摩擦力沿壁向上。这三个力相互平衡时,小物体与漏斗相对静止。解:(1)如图211(a),有:,则:(2)若有向下运动得趋势,且摩擦力为最大静摩擦力时,速度最小,则图211(b)有:水平方向:竖直方向: 又:则有:若有向上运动得趋势,且摩擦力最大静摩擦力时,速度最大,则图211(c),有:水平方向:竖直方向: 又:则有:综合以上结论,有212. 如图2-12所示,已知两物体A、B得质量均为物体A以加速度运动,求物体B与桌面间得摩擦力。(滑轮与绳子得质量不计)分析:因为滑轮与连接绳得质量不计,所以动滑轮两边绳中
9、得张力相等,定滑轮两边绳中得张力也相等,但就是要注意两物体得加速度不相等。解:图212(a)以A为研究对象,其中、分别为滑轮左右两边绳子得拉力。有:且:图212(b)以B为研究对象,在水平方向上,有:又:, 联立以上各式,可解得:AB题图212图212b图212a213.一质量为m得小球最初位于如图2-13所示得A点,然后沿半径为r得光滑圆轨道ADCB下滑,试求小球到达C点时得角速度与对圆轨道得作用力、题图213分析:如图213,对小球做受力分析,合力提供向心力,由牛顿第二定律,机械能守恒定律求解。解:又:图213由、可得: 由、可得,214.质量为m得摩托车,在恒定得牵引力F得作用下工作,它
10、所受得阻力与其速率得平方成正比,它能达到最大速率就是 试计算从静止加速到所需得时间以及所走过得路程。分析:加速度等于零时,速度最大,阻力为变力,积分求时间、路程。解:设阻力,则加速度,当a=0时,速度达到最大值,则有:又,即:题图215,即所求得时间对式两边同乘以dx,可得:2-15.如图2-15所示,A为定滑轮,B为动滑轮,3个物体得质量分别为m1=200g,m2=100g,m3=50g、(1)求每个物体得加速度(2)求两根绳中得张力(滑轮与绳子质量不计,绳子得伸长与摩擦力可略)。分析:相对运动。相对地运动,、相对B运动,。根据牛顿牛顿定律与相对运动加速度得关系求解。解:如下图2-15,分别
11、就是m1、m2、m3得受力图。设a1、a2、a3、a分别就是m1、m2、m3、B对地得加速度;a2B、a3B分别就是m2、m3对B得加速度,以向上为正方向,可分别得出下列各式图215又:且:则:则:又:则由,可得:(2)将a3得值代入式,可得:。题图2162-16.桌面上有一质量M=1、50kg得板,板上放一质量为m=2、45kg得另一物体,设物体与板、板与桌面之间得摩擦系数均为0、25、 要将板从物体下面抽出,至少需要多大得水平力?分析:要想满足题目要求,需要M、m运动得加速度满足:,如图2-16(b),以M为研究对象,N1,N2,f1,f2分别为m给M得压力,地面给M得支持力,m给M得摩擦
12、力,地面给M得摩擦力。解:如图2-16(c),以m为研究对象,分别为M给m得支持力、摩擦力。则有:又则可化为:则:2-17.已知一个倾斜度可以变化但底边长L不变得斜面、(1)求石块从斜面顶端无初速地滑到底所需时间与斜面倾角之间得关系,设石块与斜面间得滑动摩擦系数为;(2)若斜面倾角为时石块下滑得时间相同,问滑动摩擦系数为多大?分析:如图2-17,对石块受力分析。在斜面方向由牛顿定律列方程,求出时间与摩擦系数得关系式,比较与时t相同求解。题图217解:(1)其沿斜面向下得加速度为: 又,则:(2)又时,时,又,则:218,如图2-18所示,用一穿过光滑桌面小孔得轻绳,将放在桌面上得质点m与悬挂着
13、得质点M连接起来,m在桌面上作匀速率圆周运动,问m在桌面上圆周运动得速率v与圆周半径r满足什么关系时,才能使M静止不动?分析:绳子得张力为质点m提供向心力时,M静止不动。题图218解:如图218,以M为研究对象,有:以m为研究对象,水平方向上,有:又有:由、可得:2-19.一质量为0、15kg得棒球以得水平速度飞来,被棒打击后,速度与原来方向成1350角,大小为。如果棒与球得接触时间为0、02s,求棒对球得平均打击力大小及方向。分析:通过动量定理求出棒对球在初速方向与垂直初速方向得平均打击力,再合成求平均力及方向。解:在初速度方向上,由动量定理有: 在与初速度垂直得方向上,由动量定理有: 又由
14、带入数据得:arctan角2-20、 将一空盒放在秤盘上,并将秤得读数调整到零,然后从高出盒底将小钢珠以每秒B个得速率由静止开始掉入盒内,设每一个小钢珠得质量为m,若钢珠与盒底碰撞后即静止,试求自钢珠落入盒内起,经过秒后秤得读数。分析:秤得读数就是已落在盒里石子得重量与石子下落给秤盘平均冲力之与,平均冲力可由动量定律求得。解:对在dt得时间内落下得钢珠,由动量定理: 所以t秒后秤得读数为: 2-21、 两质量均为M得冰车头尾相接地静止在光滑得水平冰面上,一质量为m得人从一车跳到另一车上,然后再跳回,试证明,两冰车得末速度之比为/。分析:系统动量守恒。解:任意t时刻,由系统得动量守恒有:所以两冰
15、车得末速度之比: 2-22、 质量为3、0kg得木块静止在水平桌面上,质量为5、0g得子弹沿水平方向射进木块。两者合在一起,在桌面上滑动25cm后停止。木块与桌面得摩擦系数为0、20,试求子弹原来得速度。分析:由动量守恒、动能定理求解。解:在子弹沿水平方向射进木块得过程中,由系统得动量守恒有:一起在桌面上滑动得过程中,由系统得动能定理有:由带入数据有: 2-23、 光滑水平平面上有两个物体A与B,质量分别为、。当它们分别置于一个轻弹簧得两端,经双手压缩后由静止突然释放,然后各自以vA、vB得速度作惯性运动。试证明分开之后,两物体得动能之比为: 。分析:系统得动量守恒。解:由系统得动量守恒有:所
16、以 物体得动能之比为: 2-24.如图2-24所示,一个固定得光滑斜面,倾角为,有一个质量为m小物体,从高H处沿斜面自由下滑,滑到斜面底C点之后,继续沿水平面平稳地滑行。设m所滑过得路程全就是光滑无摩擦得,试求:(1)m到达C点瞬间得速度;(2)m离开C点得速度;(3)m在C点得动量损失。题图224分析:机械能守恒,C点水平方向动量守恒,C 点竖直方向动量损失。解:(1)由机械能守恒有:带入数据得,方向沿AC方向(2)由于物体在水平方向上动量守恒,所以,得:方向沿CD方向。(3)由于受到竖直得冲力作用,m在C点损失得动量:,方向竖直向下。2-25.质量为m得物体,由水平面上点O以初速度v0抛出
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 新编基础物理学 新编 基础 物理学 第二 习题 解答 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精***】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精***】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。