第二章 力学作业答案

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第二章

力学

一.选择题

1【基础训练4】、如图2-14,物体A、B质量相同,B在光滑水平桌面上.滑轮与绳的质量以及空气阻力均不计,滑轮与其轴之间的摩擦也不计.系统无初速地释放,则物体A下落的加速度是

(A) g. (B) 4g/5 .

(C) g/2 . (D) g/3 .

,,42,/2,.5bbbaaababaaTmamgTmagTTaaa

2【自测1】、在升降机天花板上拴有轻绳,其下端系一重物,当升降机以加速度a1上升时,绳中的张力正好等于绳子所能承受的最大张力的一半,问升降机以多大加速度上升时,绳子刚好被拉断

(A) 2a1. (B) 2(a1+g).

(C) 2a1+g. (D) a1+g.

[C]

1maxmax122TmgmamaamaTTTmgmaaag物对地物对机机对地()

3【自测2】、质量为m的小球,放在光滑的木板和光滑的墙壁之间,并保持平衡,如图2-22所示.设木板和墙壁之间的夹角为,当逐渐增大时,小球对木板的压力将

(A) 增加. (B) 减少. (C) 不变.

(D) 先是增加,后又减小.压力增减的分界角为=45°.

 m

图2-22 B

A 【解答】

受力分析如图右所示:

垂直于板面的压力sin/sinNmgNmg

4【自测3】、两个质量相等的小球由一轻弹簧相连接,再用一细绳悬挂于天花板上,处于静止状态,如图2-23所示.将绳子剪断的瞬间,球1和球2的加速度分别为

(A) a1=g,a2=g. (B) a1=0,a2=g.

(C) a1=g,a2=0. (D) a1=2g,a2=0

[D]

121211200020TmgFFmgmmFmgTmgFmaaga弹弹弹弹,(负号表示向下)

5【附录A3】.一根细绳跨过一光滑的定滑轮,一端挂一质量为M的物体,另一端被人用双手拉着,人的质量Mm21.若人相对于绳以加速度a0向上爬,则人相对于地面的加速度(以竖直向上为正)是

(A) 3/)2(0ga. (B ) )3(0ag. 球1

球2

图2-23 (C3/)2(0ga (D) 0a

3/2,3/,)(00000agaaagamaamMgmMaammgTMaTMg

二、填空题

6【基础训练9】、 质量为m的小球,用轻绳AB、BC连接,如图2-18,其中AB水平.剪断绳AB前后的瞬间,绳BC中的张力比 T : T′= .

。‘程向的法向方程是平衡方,所以沿剪断后瞬间,速率为零,球平衡,剪断前,mgcosTBCcosmgTB剪断绳AB前后的瞬间,绳BC中的张力比 T : T′= 1:2cos

B m A C



7【自测9】质量分别为m1、m2、m3的三个物体A、B、C,用一根细绳和两根轻弹簧连接并悬于固定点O,如图2-27.取向下为x轴正向,开始时系统处于平衡状态,后将细绳剪断,则在刚剪断瞬时,物体B的加速度Ba=_______;物体A的加速度Aa=______.

O

x A

B

C m1

m2

m3

gmmaagmfgmamfmgffgmmBAabBaabab3232232-.0,--.,断后,未断时,

8【自测10】、一小珠可以在半径为R的竖直圆环上作无摩擦滑动,如图2-28.今使圆环以角速度绕圆环竖直直径转动.要使小珠离开环的底部停在环上某一点,则角速度最小应大于_____gR________.

22mincossinsin,cosNmgNmRgggRRR

三、计算题 9【基础训练12】、水平转台上放置一质量M =2 kg的小物块,物块与转台间的静摩擦系数μs=,一条光滑的绳子一端系在物块上,另一端则由转台中心处的小孔穿下并悬一质量m =0.8 kg的物块.转台以角速度ω=4 rad/s绕竖直中心轴转动,求:转台上面的物块与转台相对静止时,物块转动半径的最大值rmax和最小值rmin.

mmrmmrMgNmgTrMNTrMNT4.1281,2.37166.,.,2min2maxmin2max2擦力向内,速度较方向可变。速度大时摩解:此题需考虑摩擦力 O

x A

B

C m1

m2

m3

O R O

图2-28

AB?

10【自测12】、质量为m的小球,在水中受的浮力为常力F,当它从静止开始沉降时,受到水的粘滞阻力大小为f=kv(k为常数).证明小球在水中竖直沉降的速度v与时间t的关系为),e1(/mktkFmgv 式中t为从沉降开始计算的时间。

证:小球受力如图,根据牛顿第二定律

tmmaFkmgddvv 2分

tmFkmgd/)(dvv

初始条件: t = 0, v = 0. 1分

ttF)/mkmg00d(dv-vv

∴ kFmgmkt/)e1)((/v 2分

11【自测13】、、光滑的水平桌上放置一固定的半径为R的圆环带,一物体贴着环内侧运动,物体与环带间的滑动摩擦系数为,设物体在某一时刻经过A点的速率为0v,求此后t时刻物体的速率

gm x f F

a

2202000000,.,ln.dNmdtdRdtNmRRddtRRtRRdtdsdsdtRtRtRtRsRQ如图所示;建立自然坐标系。

12【自测16】一人在平地上拉一个质量为m的木箱与匀速前进,如图2-30所示。木箱与地面间的摩擦因数=.设此人前进时,肩上绳的支撑点距地面高度h=,不计箱高,问绳长l为多长时最省力

,-0sin-cos,cossin/cossinmg,NTsinNTcos22hhlctgTmgTmgTT最小时,分母最大。如图:

f

N

13、【自测17】、竖直而立的细U形管里面装有密度均匀的某种液体.U形管的横截面粗细均匀,两根竖直细管相距为l,底下的连通管水平.当U形管在如图所示的水平的方向上以加速度a运动时,两竖直管内的液面将产生高度差h.若假定竖直管内各自的液面仍然可以认为是水平

的,试求两液面的高度差h.

【解答】122111.=,ppppghppghgppsslahla1底2底底2底底2底设左端液面和底部的压强分别为p和,设右端液面和底部的压强分别为p和;根据流体力学知识,两液面的压力差可写成又因为向右水平运动,根据牛顿第二定律有:

14附加题【自测18】一条质量分布均匀的绳子,质量为m,长度一端拴在竖直转轴OO’上,并以恒定角速度在水平面上旋转,设转动过程中绳子始终伸直不打弯,且忽略重力,求距转轴为r处绳中的张力T(r)。