大学物理习题答案02质点动力学

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大学物理练习题二

一、选择题

1. 质量为m的小球在向心力作用下,在水平面内作半径为

R、速率为v的匀速圆周运动,如下左图所示。小球自A点逆时针运动到B点的半周内,动量的增量应为:

(A )mv 2j (B )j

mv

2 (C )i mv 2 (D )i mv 2 [ B ]

解: j mv j mv v m v m p A B

)(j mv 2 ; 另解:取y 轴为运动正向,

mv mv mv p 2)( , p

j mv 2

2. 如图所示,圆锥摆的摆球质量为m,速率为v,圆半径为R,

当摆球在轨道上运动半周时,摆球所受重力冲量的大小为

(A ).2mv (B )

22/2v R mg mv

(C )v Rmg / (D )0。

[ C ]

解: v /R 2T ,2/T t ,

t mgd I T 20

v /R mg

(注)不能用0v m v m p I

,因为它是合力的冲量。

3. 一质点在力)25(5t m F (SI )(式中m 为质点的质量,t 为时间)的作用下,

0 t 时从静止开始作直线运动,则当s t 5 时,质点的速率为

(A )s m /50 (B )s m /25 (C )0 (D )s m /50 [ C ]

m

v

R

解:F 为合力,00 v ,

0525)25(55

2

5

t t

t mt mt dt t m Fdt

由mv mv mv Fdt t

t 00

可得0 v

解2:由知)25(5t m F 知)25(5t a ,

5

5

0)25(5dt t adt v v

0)5(55

2

0 t t v v , (00 v )

4. 质量分别为m和4m的两个质点分别以动能E和4E沿一直线相向运动,它

们的总动量大小为

(A ),22mE (B )mE 23, (C )mE 25, (D ) mE 2122 。

[ B ]

解:由M p Mv E k 2212

2

有k ME p 2 ,

mE 2p 1 ,12p 4)E 4)(m 4(2p ,

1123)(p p p p 总m E 23

5. 一个质点同时在几个力作用下的位移为:k j i r

654 (SI ) 其中一个

力为恒力k j i F

953 (SI ),则此力在该位移过程中所作的功为 (A) 67J (B) 91J (C) 17J (D) –67J [ A ]

解:恒力作功,z F y F x F r F A z y x

69)5()5(4)3()(67J

6. 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,所以两者所做功的代数和必为零。

在上述说法中:

(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 ]

解:(1)p p 0p 保E E ΔE=W ;

(2)0r d F

=W 保保

; (3)两力分别作用在两个物体上21F F

=,但

21r r

时,功的代数和不为零。

7. 机枪每分钟可射出质量为g 20 的子弹900颗,子弹射出的速率为s m /800,则

射击时的平均反冲力大小为

(A )N 267.0 (B )N 16 (C )N 240 (D )N 14400 [ C ]

解:对每发子弹:151

90060 t ,00 v ,

由0mv mv t F 得

80002.0150t

mv F )(240N

8. 动能为k

E

的A 物体与静止的B 物体作完全非弹性碰撞,若A 物体的质量是B 物

体的两倍,则碰撞后两物体的总动能为 (A )k E (B )k E 3

2

(C )k E 2

1 (D )k E 3

1 [ B ]

解:设A 、B 质量分别为2m 、m ,碰后一起运动,总质量M=3m ,共同速度为v ,由动量守恒有

k k B A mE E m p p p 20)2(200 ,

碰后总动能 )3(2422

'

m mE M p E k k k E 3

2

9. 一质点在如图所示的坐标平面内作圆周运动,有一力

)(0j y i x F F

作用在质点上,在该质点从坐标原点运动到)2,0(R 位

置的过程中,力F

对它所做的功为

(A )20R F (B )202R F (C )203R F (D )204R F [ B ]

解:质点位置)2,0()0,0(R P O ,

由 dy F dx F r d F A y x

R

20

2

0R

2000

00)

2

y

(F 0ydy F xdx F A 2

02R

F

10.

质量为kg 10.0的质点,由静止开始沿曲线j i t r 23

53 (SI )运动,则在0 t 到

s t 2 的时间内,作用在该质点上的合外力所做的功为

(A )J 45 (B )J 20 (C )

J 4

75

(D )J 40 [ B ]

解: i t 5dt r d v 2

,0v 0 ,20v

)J (20

201.02

1mv 21mv 21A 22

02

二、填空题

1. 下列物理量:质量、动量、冲量、动能、势能、功,其中与参照系的选取有

关的物理量是 。(不考虑相对论效应)

解: 动量、动能、功

因为m 、F 、t 均与参考系无关,而v 、v 、r 与

参考系有关,因而根据动量、冲量、功、势能定义可得以上结果。

注意:冲量 t t dt F I 0

,功 b a ab r d F A ,动量

v m p

,动能22

1mv E k ,势能由

相位置决定,与势能零点的选取有关。例如:对于重力势能,当物体与势能零点一定,)(0h h mg E p 。

即使取不同的参考系(有相对运动),其势能都是相同的。