大学物理Ⅰ总复习
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大学物理Ⅰ总复习资料
一、选择题
1.一个质点在做匀速率圆周运动时
(A) 切向加速度改变,法向加速度也改变
(B) 切向加速度不变,法向加速度改变
(C) 切向加速度不变,法向加速度也不变
(D) 切向加速度改变,法向加速度不变
[ ]
答案:(B)
22
2.一质点在平面上运动,已知质点位置矢量的表示式为
r
ati
btj
(其中
a
、
b为常
量), 则该质点作
(A) 匀速直线运动 (B) 变速直线运动
(C) 抛物线运动 (D)一般曲线运动
[ ]
答案:(B)
v
v
3.根据瞬时速度矢量v
的定义,在直角坐标系下,其大小
|v|
可表示为
(A)
drdxdydz
(B)
dtdtdtdt
dxdydz
dx
v
dy
v
dz
v
(C)
|i|
|j|
|k|
(D)
()
2
()
2
()
2
dtdtdt
dtdtdt
[ ]
答案:(D)
4.质点做匀速率圆周运动时,其速度和加速度的变化情况为
(A)速度不变,加速度在变化
(B)加速度不变,速度在变化
(C)二者都在变化
(D)二者都不变
[ ]
答案:(C)
5.某质点作直线运动的运动学方程为
x
=3
t
-5
t
3
+ 6 (SI),则该质点作
(A) 匀加速直线运动,加速度沿
x
轴正方向
(B)
匀加速直线运动,加速度沿
x
轴负方向
(C)
变加速直线运动,加速度沿
x
轴正方向
(D)
变加速直线运动,加速度沿
x
轴负方向
[ ]
答案:(D)
6.一质点在半径为
r
的圆周上
运动,其角位置为
4
t
3
2
,则下
列表述正确的是
(A)该质点是在做匀速率圆周运动;
(B)该质点是在做变速率圆周运动;
(C)该质点是在做匀变角速率圆周运动;
(D)无法确定。
[
]
答案:( B )
vv
v
7.质点的运动学方程为
r(t)(Rcos
tiRsin
tj)m
,式中R和ω是正的常量,从
t
2
到
t
时间内质点的位移为
v
A)
2Ri
(m) B)
Ri
(m) C) πR
i
(m)
D) 0
[ ]
答案:( A )
8.一物体从某一确定高度以
v
0
的速度水平抛出,已知它落地时的速度为
v
t
,那么它运动<
br>的时间是
(A)
v
t
v
0
vv
0
(B)
t
g2g
2
t
2
v0
g
12
v
(C)
[ ]
v
(D)
2
t
2
v
0
2g
12
答案:(C)
9.对于沿曲线运动的物体,以下几种说法中哪一种是正确的
(A) 切向加速度必不为零
(B) 法向加速度必不为零(拐点处除外)
(C) 由于速度沿切线方向,法向分速度必为零,因此法向加速度必为零
(D) 若物体作匀速率运动,其总加速度必为零
[ ]
答案:(B)
10.质点作半径为
R
的变速圆
周运动时的加速度大小为(v表示任一时刻质点的速率)
v
2
dv
(A) (B)
R
dt<
br>
d
v
2
v
4
<
br>
dvv
(C)
(D)
2
d
tR
dt
R
2
12
[ ]
答案:(D)
11.一质点作直线运动,其运动学方程为
x123t
2
t
3
(m)
,则在t等于几秒时,质点的速度达到最大值。
(A)1 (B)3 (C)2
(D)4
[ ]
答案:( A )
12.一质点作直线运动,其
运动学方程为
x3tt
2
,y64tt
2
(长度以m计,
时间以s
计),则质点初速度的大小为
(A)3 ms (B)5
ms (C)4 ms (D)7 ms
[ ]
答案:( B )
13.一运动质点在某瞬时位于矢
径
r
x,y
的端点处, 则其速度大小为
drdr
(A) (B)
dtdt
dx
dy
(C) (D)
dt
dtdt
dr
22
[ ]
答案:(D)
14.一质点在平面上作一般曲线运动
,其瞬时速度为
v
,瞬时速率为v,某一时间内的平
均速度为
v<
br>,平均速率为
v
,它们之间的关系必定有
(A)
vv,vv
(B)
vv,vv
(C)
vv,vv
(D)
vv,vv
[ ]
答案:(D)
15.下列说法哪一条正确?
(A) 加速度恒定不变时,物体运动方向也不变
(B)
平均速率等于平均速度的大小
(C)
不管加速度如何,平均速率表达式总可以写成(v
1
、v
2
分别为初、末速率)
(D) 运动物体速率不变时,速度可以变化
[ ]
答案:(D)
16.一运动质点在某
瞬时位于矢径
r(x,y)
的端点处,此时的速度为
dr
dr
dr
(A) (B)
(C) (D)
(
dx
)
2
(
dy
)
2
dt
dt
dt
dtdt
[ ]
答案:( B )
17.一质点从静止开始绕半径为R的圆周作
匀变速圆周运动,角加速度为α,当该质点走
完一圈回到出发点时,所经历的时间为
(A)
1
2
R
2
(B)
4
(C)
2
(D)无法确定
[ ]
答案:( B )
18.下列说法中,哪一个是正确的?
(A) 一质点在某时刻的瞬时速度是2 ms,说明它在此后1 s内一定要经过2
m的路
程
(B) 斜向上抛的物体,在最高点处的速度最小,加速度最大
(C) 物体作曲线运动时,有可能在某时刻的法向加速度为零
(D)
物体加速度越大,则速度越大
[ ]
答案:(C)
19.一质点沿半径
9m
的圆周
作匀变速运动,3秒内由静止绕行
4.5m
,则质点的角加速度
(A)1 rads
(B)19 rads (C)9 rads (D) 13 rads
[ ]
答案:( B )
20.一质点沿x轴运动,其运动方程为x
(
t
)
t
2
4
t
5
,其中位移的单位为米,时间的单
位为秒。则前三秒内它的
(A)位移和路程都是3m
(B)位移和路程都是-3m
(C)位移-3m,路程3m
(D)位移-3m,路程5m
[ ]
答案:( D )
21.一小球沿斜面向上运动,其运动方
程为
S54tt
2
(SI),则小球运动到最高点的时刻
是
(A)t=4s (B) t=2s (C)t=8s
(D) t=5s
[ ]
答案:(B)
22.某物体的运动规律为
dvdt
kv
2
t
,式中的
k
为大于零的常量.当
t0
时
,初速为
v
0
,则速度
v
与时间
t
的函数关系是
(A)
v
1
2
1
ktv
0
(B)
vkt
2
v
0
22
1kt
2
11kt
2
1
(C)
(D)
v
2
v
0
v
2
v
0
[ ]
答案:(C)
23.一质点沿x
轴运动,其运动方程为
x5t
2
3t
3
,其中t 以s
为单位。当t=2s 时,该
质点正在
(A)加速 (B)减速
(C)匀速 (D) 静止
[ ]
答案:(A)
24.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
正确的是
(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
[ ]
答案:(C)
25.有两个倾角不同、高度相同、质量一样的斜
面放在光滑的水平面上,斜面是光滑
的,有两个一样的物体从这两个斜面的顶点由静止开始滑下,则下列
正确的是
(A)物体到达底端时的动量相等
(B)物体到达底端时的动能相等
(C)物体和斜面(以及地球)组成的系统,机械能不守恒
(D)物体和斜面组成的系统水平方向上动量守恒。
[ ]
答案:(D)
26.如图所示,质量分别为
m
1
和
m
2
的物
于光滑的桌面上,A和B
之间连有一轻弹簧。
C
A
D
B
体A和B置
另有质量
m
1
和
m
2
的物体C和D分别置于物体A与B之上,且物体
A和C、B和D之间的摩擦系数均
不为零。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A和B
弹开过程中,对A、B、C、D以及弹簧组成的系统,有
(A)动量守恒,机械能守恒 (B)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
[ ]
答案:(D)
27.两辆小车A、B,可在光滑平直轨道上运动. A以3 ms的速率向右与静止的B碰
撞
,A和B的质量分别为1kg和2kg,碰撞后A、B车的速度分别为-1 ms和2
ms,则碰
撞的性质为
(A) 完全弹性碰撞
(B) 完全非弹性碰撞
(C) 非完全弹性碰撞 (D)
无法判断
[ ]
答案:(A)
28.完全非弹性碰撞的性质是
(A) 动量守恒,机械能不守恒
(B) 动量不守恒,机械能守恒
(C) 动量守恒,机械能守恒
(D) 动量和机械能都不守恒
[ ]
答案:(A)
29.质量为
m
的质点,以不变
速率
v
沿水平光滑轨道垂直撞击墙面,撞击后被反弹,
假设撞击为完全弹性碰撞,并规
定碰撞前质点运动方向为正方向,则质点受到的冲量为
(A)
mv
(B)2
mv
(C) -
mv
(D) -2
mv
[ ]
答案:(D)
30. 小球A和B的质量相同,B原来静止,A
以速率
与B作对心弹性碰撞。下述答案
中哪一个是这两球碰撞后的速度
v<
br>1
和
v
2
的可能值
(A)
ν,2ν
(B)
0,v
(C)
ν4,5ν4
(D)
ν2,ν32
[ ]
答案:(B)
31. 质量为20g的子弹以500ms的速度
击入一木块后随木块一起以
50ms
的速度前
进,(以子弹的速度方向为
x<
br>正方向)在此过程中木块所受冲量为
(A)
9Ns
(B)
9Ns
(C)
10Ns
(D)
10Ns
[ ]
答案:(A)
32. 在系统不受外力作用的非弹性碰撞过程中
(A) 动能和动量守恒 (B)
动能和动量都不守恒
(C) 动能不守恒、动量守恒 (D)
动能守恒,动量不守恒
[ ]
答案:(C)
33.
以大小为4N.s的冲量作用于8kg的物体上,物体最后的速率为
(A)
0.5ms (B) 2ms (C) 32ms
(D) 无法判断
[ ]
答案:(D)
ˆ
(N)作用而作初速为零的直线运动,力持34. 质量为m kg的质点,受变
力
F2ti
续作用t秒后速率为(单位为
ms
1
)
(A)
2t
2
m
(B)
t
2
2m
(C)
4t
2
m
(D)
t
2
m
[ ]
答案:(D)
35. 质量为1kg的小球,沿水平方向以速率
5ms与固定的竖直壁作弹性碰撞,设指向
壁内的方向为正方向,对于此碰撞,假设碰撞作用时间为0.
1s,则碰撞过程中小球受到的
平均作用力为
(A) 50N
(B) -50N (C)100N (D) -100N
[ ]
答案:(D)
36. 12N的恒力作用在质量为2kg的物体
上,使物体在光滑平面上从静止开始运动,设
力的方向为正方向,则在3s时物体的动量应为
(A)
36kgms
(B)
36kgms
(C)
24kgms
(D)
24kgms
[
]
答案:(B)
37.
质量为
m
的铁锤竖直向下打桩,最后静止在桩上,设打击的时间为
t
,
碰撞前锤的
速率为
v
,
锤的重力为
G
,在打击过程中铁锤所受合力的平均值大小应为
(A)
mv
t
+
G
(B)
mv
t
-G (C)
mv
t
(D)
G
[
]
答案:(C)
38. 设炮车以仰角
发射一炮弹,炮弹与炮车质量分
别为
m
和
M
,炮弹相对于炮筒出
口速度为
v
,不计
炮车与地面间的摩擦,则炮车的反冲速度大小为
(A)
mmmm
vcos
(B)
vcos
(C)
vcos
(D)
v
Mm
MM
mM
[ ]
答案:(A)
39.
一炮弹由于特殊原因在弹道最高点处炸裂成两块,其中一块竖直上抛后落地,则
另一块着地点
(A) 比原来更远 (B)比原来更近
(C)仍和原来一样 (D)条件不足无法判定
[ ]
答案:(D)
40. 一个不稳定的原子核,其质量为
M
,开始时是静止的。当它分裂出一个质量为
m
、
速度为
v
0
的粒子后,原子核的其余部分沿相反方向反冲,则反冲速度的大小为
(A)
m
mMm
m
v
0
(B)
v
0
(C)
v
0
(D)
v
0
M
m
Mm
M
m
[ ]
答案:(A)
41. 质量为
m
的物体,由水
平面上
O
点以初速为
v
0
抛出,
v
0
与水
平面成仰角
。若不计空气阻力,则物体从发射点
O
到落回至同一水平面的过
程中,重力
的冲量为(竖直向上为正方向)
(A)
mv
0
sin
j
(B)
2
mv
0
sin
j
(C)
mv
0
sin
j
(D)
2
mv
0
sin
j
[
]
答案:( D )
42. 一个速率为
v0
,质量为
m
的粒子与一质量为
km
的静止耙粒子作对心弹性碰
撞,要
使耙粒子获得的动能最大,
k
值应为
(A)越大越好
(B)越小越好 (C)1 (D)条件不足不能判定
[ ]
答案:(C)
43. 有一劲度系数为
k
的轻
弹簧,原长为
l
0
,将它吊在天花板上.当它下端挂一托盘
平衡时,其长度变
为
l
1
.然后在托盘中放一重物,弹簧长度变为
l
2
,则由
l
1
伸长至
l
2
的过
程中,弹性力所作的功为
(A)
kxdx
(B)
kxdx
(C)
l
1
l
1
l
2
l
2
l
2
l
0
l
1
l
0
kxdx
(D)
l
2
l
0
l
1
l0
kxdx
[ ]
答案:(C)
44. A、
B两木块质量分别为
m
A
和
m
B
,且
m
B
=2
m
A
,其速度分别-2
v
和
v
,则两
木块运动动能
之比
E
KA
E
KB
为
(A)
1:1
(B)
2:1
(C)
1:2
(D) -1:2
[ ]
答案:(B)
45.
当重物减速下降时,合外力对它做的功
(A)为正值 (B)为负值
(C)为零 (D)先为正值,后为负值
[ ]
答案:(B)
46.
质点的动能定理:外力对质点所做的功,等于质点动能的增量,其中所描述的外
力为
(A) 质点所受的任意一个外力 (B) 质点所受的保守力
(C) 质点所受的非保守力 (D) 质点所受的合外力
[ ]
答案:(D)
47. 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为零。下列对上述说法判断正确的是
(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
[ ]
答案:(C)
48. 如图所示,一根长为
l
的轻绳,一端固定在
O
端,另
一端系一小球,把绳拉成水平使小球静止在
M<
br>处,然后放手让
它下落,不计空气阻力。若绳能承受的最大张力为
T
0
,则小球
的质量最大可为
(A)
T
0
g
(B)
T
0
2g
(C)
T
0
3g
(D)
T
0
5g
[ ]
答案:( C )
49.
地球绕太阳公转,从近日点向远日点运动的过程中,下面叙述中正确的是
(A)太阳的引力做正功
(B)地球的动能在增加
(C)系统的引力势能在增加 (D)系统的机械能在减少
[ ]
答案:(C)
50. 子弹射入放在水平光滑地面上静止的木块而
不穿出.如图所示,以地面为参照系,指出下列说法
O M
中正确的说法是
(A)子弹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
[ ]
答案:(C)
51、有两个半径相同,质量相等的细圆环
A
和
B
.
A
环的质量分布均匀,
B
环的质量分<
br>布不均匀.它们对通过环心并与环面垂直的轴的转动惯量分别为
J
A
和
J
B
,则
(A)
J
A
>
J
B
(B)
J
A
<
J
B
(C)
J
A
=
J
B
(D)
不能确定
J
A
、
J
B
哪个大
[ ]
答案:(C)
52、两个匀质圆盘
A
和
B
的半径
分别为
R
A
和
R
B
,若
R
A
R
B
,但两圆盘的质量相同,
如两盘对通过盘心垂直于盘面轴的转动惯量各为
J
A
和
J
B
,则
(A)
J
A
>
J
B
(B)
J
B
>
J
A
(C)
J
A
=
J
B
(D)
J
A
、
J
B
哪个大,不能确定
[ ]
答案:(A)
53、有两个半径相同的细圆环
A
和
B
.
A
环的质量为
m
A
,
B
环的质量
m
B
,而
m
A
m
B
。
它们对通过环心并与环面垂直的轴的转动惯量分别为
J
A
和
J
B
,则
(A)
J
A
>
J
B
(B)
J
A
<
J
B
(C)
J
A
=
J
B
(D)
不能确定
J
A
、
J
B
哪个大
[ ]
答案:(B)
54、质量相同的两根匀质棒,长度分别为
l
A
和
l
B
,
l
A
l
B,两根棒对棒的中心的转动惯
量分别为
J
A
和
J
B
,则
(A)
J
A
>
J
B
(B)
J
A
<
J
B
(C)
J
A
=
J
B
(D) 不能确定
J
A
、
J
B
哪个大
[ ]
答案:(B)
55、均匀细棒
OA
可绕
通过其一端
O
而与棒垂直的水平固定光滑轴转动,如图所示.今
使棒从水平位置由静止
开始自由下落,在棒摆动到竖直位置的过程中,下述说法哪一种是
正确的?
(A) 角速度从小到大,角加速度从大到小
(B) 角速度从小到大,角加速度从小到大
(C) 角速度从大到小,角加速度从大到小
(D) 角速度从大到小,角加速度从小到大
[
]
答案:(A )
56、关于刚体对轴的转动惯量,下列说法中正确的是
(A)只取决于刚体的质量,与质量的空间分布和轴的位置无关
(B)取决于刚体的质量和质量的空间分布,与轴的位置无关
(C)取决于刚体的质量、质量的空间分布和轴的位置
(D)只取决于转轴的位置,与刚体的质量和质量的空间分布无关
[ ]
答案:(C)
57、
几个力同时作用在一个具有光滑固定转轴的刚体上,如果这几个力的矢量和为零,
则此刚体
(A) 必然不会转动 (B) 转速必然不变
(C) 转速必然改变 (D)
转速可能不变,也可能改变
[ ]
答案:(D)
58、有两个力作用在一个有固定转轴的刚体上:
(1)
这两个力都平行于轴作用时,它们对轴的合力矩一定是零;
(2)
这两个力都垂直于轴作用时,它们对轴的合力矩可能是零;
(3)
当这两个力的合力为零时,它们对轴的合力矩也一定是零;
(4)
当这两个力对轴的合力矩为零时,它们的合力也一定是零。
在上述说法中,
(A) 只有(1)是正确的
(B) (1) 、(2)正确,(3)
、(4) 错误
(C) (1)、(2) 、(3) 都正确,(4)错误
(D)
(1) 、(2) 、(3) 、(4)都正确
答案:(B)
59、
均匀细杆
OA
能绕
O
轴在竖直平面内自由转动,如图所示。今使细杆
OA
从水平位置
开始摆下,在细杆摆动到竖直位置时,其角速度
、角加速度
的值分别为
(A)
0,
0
(B)
0,
0
(C)
0,
0
(D)
0,
0
[ ]
答案:(D)
60、长
l
质量m的匀质细杆由
直立自然倒下的过程中,触地端始终不滑动,则在碰地前
瞬间,杆的角加速度
(A)
3gl
(B) 0 (C)
3g(2l)
(D)
3gl
[ ]
答案:(C)
61、当刚体转动的角速度很大时(设转轴位置不变)
(A)作用在它上面的力也一定很大
(B)作用在它上面的力矩也一定很大
(C)作用在它上面的冲量矩也一定很大
(D)以上说法均不正确
[ ]
答案:(C)
62、如图所示,A
、
B
为两个相同的绕着轻绳的定滑
轮挂一质量为
M
的
物体,
B
滑轮受拉力
F
,而且
FMg
.设
A、
B
两滑轮的角加速度分别为
A
和
B,不
A
B
轮.
A
滑
计滑轮
M
F
轴的摩擦,则有
(A)
A
=
B
(B)
A
>
B
(C)
A
<
B
(D) 开始时<
br>
A
=
B
,以后
A
<
B
[
]
答案:(C)
63、 一长为
l
的均匀直棒可绕过其一端
且与棒垂直的水平光滑固定轴转动.抬起另一端
使棒向上与水平面成60°,然后无初转速地将棒释放,
在棒下落的过程中,下述说法哪一
种是正确的?
(A) 角速度从小到大,角加速度从大到小
(B) 角速度从小到大,角加速度从小到大
(C) 角速度从大到小,角加速度从大到小
(D) 角速度从大到小,角加速度从小到大
[ ]
答案:(B)
64. 物体做简谐运动时,下列叙述中正确的是
(A)在平衡位置加速度最大 (B)在平衡位置速度最小
(C)在运动路径两端加速度最大 (D)在运动路径两端加速度最小
[
]
答案:(C)
65. 一弹簧振子,当
t0
时,物体处在
xA2
(
A
为振幅)处且向负方向运动,则
它的初相为
(A)
(B)
(C)
(D)
36
36
[ ]
答案:(A)
66. 两个同周期简谐
振动曲线如图所示。
x
1
的相位比
x
2
的相位
(A) 落后2 (B) 超前
(C) 落后
(D) 超前
x
x
1
x
2
[ ]
答案:(B)
67.
把单摆摆球从平衡位置向位移正方向拉开,使
O
t
摆线与竖直方向成一微小角度
,然后由静止放手任
其振动,从放手时开始
计时。若用余弦函数表示其运
动方程,则该单摆振动的初相为
(A) (B) 2 (C)
0 (D)
[ ]
答案:(C)
68. 一弹簧振子,当
t0时,物体处在
xA2
(
A
为振幅)处且向负方向运动,则
它
的初相为
(A)
2
2
(B)
(C)
(D)
3
3
33
[ ]
答案:(D)
69. 一弹簧振子质量m,弹簧倔强系数k,则该模型的固有周期为
(A)
2
mk
(B)
km
(C)
mk
(D)
2
km
[ ]
答案:( A )
70. 一质点作简谐运动,振幅为
A
,在起始时刻质点的位移为
运动,代表次简谐运动的旋转矢量为
A
A
-A
O
A2
O
(A)
(B) (C) (D)
X
X
O
X
O
X
2
-A
A
A
A2
[
2
A
,且向
x
轴正方向
2
]
答案:(B)
71. 一质点作简谐振动,周期为
T
。当它由平衡位置向
x
轴正方
向运动时,从二分之一最
大位移处到最大位移处这段路程所需要的时间为
(A)
T
12 (B)
T
8
(C)
T
6 (D)
T
4
[
]
答案:(C)
t
)
,在
t
=
T
2(
T
为周期)时刻,72.
一质点作简谐振动,振动方程为
xAcos(
质点的速度为
(A)
A
sin
; (B)
A
sin
; (C)
A
cos
; (D)
A
cos
。
[
]
答案:(B)
73. 两个质点各自作简谐振动,它们的振幅相同、周期相同。第一个质
点的振动方程
为
x
1
=
A
cos(
t
+
)。当第一个质点从相对于其平衡位置的正位移处回到平衡位置时,第
二个质点恰在最大负位移处。则第二个质点的振动方程为
11
t
π)
; (B)
x
2
A
cos(
t
π)
;
(A)
x
2
A
cos(
22
3
t
π)
; (D)
x
2
Acos(
t
)
。
(C)
x
2
A
cos(
2
[ ]
答案:(A)
74. 同位相的两相干波源
s
1
、
s
2
相距
产生的波在
P
点叠加后的振幅为
(A)0 (B)
2A
,如图所示。
已知
s
1
、
s
2
的振幅都为
A
,它们2
(C)
2A
(D)以上情况都不是
[
]
答案:(A)
75.
某振动质点的
xt
曲线如图所示,则该振动质点的初相为
(A)
0
3
(B)
0
(C)
0
3
2
3
2
(D)
0
3
[ ]
答案:( B )
76.
一弹簧振子作简谐振动,当其偏离平衡位置的位移的大小为振幅的14时,其动
能为振动总能量的
(A)716 (B)916 (C)1516
(D)1316
[
]
答案:(C)
77. 一质点作简谐振
动,其振动方程为
xAcos(
t
)
。在求质点的
振动动能时,得
出下面五个表达式:
11
(1)
m
2
A
2
sin
2
(
t
)
(2)
m
2
A
2
cos
2
(
t
)
22
11
(3)
kA
2
sin(
t
)
(4)
kA
2
cos
2
(
t
<
br>)
22
2
2
(5)
2
mA
2
sin
2
(
t
<
br>)
T
其中
m
是质点的质量,
k
是弹簧的
劲度系数,
T
是振动的周期。下列表述正确的是
(A)
(1),(4)是对的 (B) (2),(4)是对的
(C)
(1),(5)是对的 (D) (3),(5)是对的
[ ]
答案:(C)
78. 两个同方向的简谐振动
x
1
0.
4cos(100t
3
)
和
x
2
0
.6cos(100t
)
,若令两振动
5
合成的
振幅为最小,则
的取值应为
(A)
7
8
(B)
(C)
(D)
55
3
[ ]
答案:(D)
79. 两个简谐运动方向相同,频率相同,振幅也相同为
A
,其合成的振幅仍然为
A
,则
这两个简谐运动的相位差为
(A)
2
(B)
(C) (D)
3
632
[ ]
答案: (D)
x
80. 某平面简谐波的
波函数为
y
0.1cos[(t
)
](m)
,则
x10m
处质点的振动
2102
方程为
(A)
y
0.1cos(t
)(m)
(B)
y
0.1cos(t
)(
m
)
2222
(C)
y
0.1cos(t)(m)
(D)
y
0.1cos(t
)(
m
)
22
[ ]
答案:( C )
81. 一横波沿绳子传播时, 波的表达式为
y0.05cos(4x10t)
(SI),则
(A)
其波长为0. 5 m (B) 波速为5 ms
(C)
波速为25 ms (D) 频率为2 Hz
[ ]
答案:(A)
82.
yAsin
txu
是
(A)沿着X轴正方向传播的波动 (B)沿着X轴负方向传播的波动
(C)沿着Y轴正方向传播的波动 (D)沿着Y轴负方向传播的波动
[ ]
答案:(B)
83. 在简谐波传播过程中,沿传播方向相距为
1
(
为波长)的两点的振动速度必定
2
(A) 大小相同,而方向相反 (B) 大小和方向均相同
(C) 大小不同,而方向相同
(D) 大小不同,且方向相反
[ ]
答案:(A)
84.
频率为 100 Hz,传播速度为300 ms的平面简谐波,波线上距离小于波长的两点
1
振动的相位差为
,则此两点相距
3
(A) 2.86 m
(B) 2.19 m (C) 0.5 m (D) 0.25 m
[ ]
答案:(C)
85. 一横
波在沿绳子传播时的波动方程为
y0.20cos(2.50
t
<
br>x)
(m),绳上质点
振动时的最大速度为
(A)0.25 ms
(B)1.57 ms (C)2.50 ms (D)12.32 ms
[ ]
答案:( B )
86.
如图所示,当气缸中的活塞迅速向外移动从而使气体膨胀时,气体所经历的过程
(A) 是平衡过程,它能用
p
─
V
图上的一条曲线表示
(B)
不是平衡过程,但它能用
p
─
V
图上的一条曲线表示
(C) 不是平衡过程,它不能用
p
─
V
图上的一条曲线表示
(D) 是平衡过程,但它不能用
p
─
V
图上的一条曲线表示
[ ]
答案:(C)
87.
置于容器内的气体,如果气体内各处压强相等,或气体内各处温度相同,则这两种
情况下气体的状态
(A) 一定都是平衡态
(B) 不一定都是平衡态
(C) 前者一定是平衡态,后者一定不是平衡态
(D) 后者一定是平衡态,前者一定不是平衡态
[
]
答案:(B)
p
88.
气体在状态变化过程中,可以保持体积不变或保持压强不变,这两种过程
(A) 一定都是平衡过程
(B) 不一定是平衡过程
(C) 前者是平衡过程,后者不是平衡过程
(D) 后者是平衡过程,前者不是平衡过程
[ ]
答案:(B)
89. 若理想气体的体积为
V
,压强为
P
,温度为
T
,一个分子的质量为
m
,
k
为玻耳兹曼
常量,
R
为摩尔气体常量,则该理想气体的分子数为
(A)
PVm
(B)
PV(kT)
(C)
PV(RT)
(D)
PV(mT)
[
]
答案:(B)
90. 在
pV
图上有两条曲线
abc和
adc
,由此可以得出以下结论:
p
a
(A)其中一条是绝热线,另一条是等温线
b
(B)两个过程吸收的热量相同
d
c
(C)两个过程中系统对外作的功相等
V
O
(D)两个过程中系统的内能变化相同
[
]
答案:(D)
91. 如图所示,一定量理想气体从体积
V
1
膨胀到
分别经历的过程是:A→B等压过程,A→C等温过程;
热过程,则下述正确的是
(A) A→B对外做功最多,内能增加
(B) A→C吸热最多,内能不变
(C) A→D对外做功最少,内能不变
(D) 所有过程吸热均相等,内能都不变
[ ]
答案:( A )
体积
V
2
A→D绝
92.
如图所示,一定量理想气体从体积
V
1
压缩到体积
V
2
分别经历的过程是:(1)是
等温过程,(2)是绝热过程,(3)是等压过程,则下述正
(A
)(1)是外界对系统做功,内能不变
(B)(2)是外界对系统做功最多,内能减少
(C)(3)是外界对系统做功最少,内能增加
(D) 所有过程吸热均相等,内能都不变
[ ]
答案:( A )
93..用公式
E
C
V
T
(式中
C
V
为定
体摩尔热容量,视为常量,为气体摩尔数)计算
理想气体内能增量时,此式
(A) 只适用于准静态的等体过程
(B) 只适用于一切等体过程
(C) 只适用于一切准静态过程
(D) 适用于一切始末态为平衡态的过程
[ ]
答案:(D)
94. 在温度分别为
327℃和27℃的高温热源和低温热源之间工作的热机,理论上的最
大效率为
(A) 25% (B) 50% (C) 75%
(D) 91.74%
[
]
答案:(B)
95. 设高温热源的热力学温度是低温热源的热力学温度的
n<
br>倍,则理想气体在一次卡
诺循环中,传给低温热源的热量是从高温热源吸取热量的
(A)
n
倍 (B)
n
-1倍 (C)
1n1
倍 (D) 倍
nn
确的是
[ ]
答案:(C)
96. 一定量的理想气体,从
p
-<
br>V
图上初态
a
经历(1)或
p
a
(2)
(1)
O
b
V
(2)
过程到达末态
b
,已知
a
、
b
两态处于同一条绝热线上
(图中虚线是绝热线),则气体在
(A)
(1)过程中吸热,(2) 过程中放热
(B) (1)过程中放热,(2) 过程中吸热
(C) 两种过程中都吸热
(D) 两种过程中都放热
[ ]
答案:(B)
97. 一定质量的理想气体完成一循环过程。此过程在
V
3
2
V
-
T
图中用图线1→2→3→1描写。该气体在循环过程中<
br>吸热、放热的情况是
(A)
在1→2,3→1过程吸热;在2→3过程放热
(B)
在2→3过程吸热;在1→2,3→1过程放热
1
O
(C) 在1→2过程吸热;在2→3,3→1过程放热
T
(D) 在2→3,3→1过程吸热;在1→2过程放热
[ ]
答案:(C)
98. 根据热力学第二定律可知
(A) 功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功
(B) 热可以从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体
(C) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程
(D)
一切自发过程都是不可逆的
[
]
答案:(D)
99. 根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的
(A) 热量能从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体
(B) 功可以全部变为热,但热不能全部变为功
(C) 气体能够自由膨胀,但不能自动收缩
(D)
有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量,但无规则运动的能量不能变为有
规则运动的能量
[
]
答案:(C)
100. “理想气体和单一热源接触作循环工作时,吸收的热量全部用来
对外作功.”
对此说法,有如下几种评论哪种是正确的?
(A)不违反热力学第一定律,但违反热力学第二定律;
(B)不违反热力学第二定律,但违反热力学第一定律;
(C)不违反热力学第一定律,也不违反热力学第二定律;
(D)违反热力学第一定律,也违反热力学第二定律。
[
]
答案:(A)
二、填空题
1.
一质点作直线运动,其坐标
x
与时间
t
如图所示。则该质点在第
秒瞬时速度
答案:3
2.
质点
p
在一直线上运动,其坐标
x
与时
关系:
x
=
A
sin
t
,(SI) (
A
为常数)
,则
t (s)
O
1 2 3 4 5 6
5
x (m)
的关系曲线
为零。
间
t
有如下
在任意时刻
____。
t
时质点的加
速度
答案:
A
2
sin
t
a
=_______
3.
一辆作匀加速直线运动的汽车,在6 s内通过相隔60
m远的两点,已知汽车经过
第二点时的速率为15 ms,则汽车通过第一点时的速率v
1
=____________ __。
答案:5.00 ms
4. 在v
t
图中所示的三条直线都表示同一类型的运动:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条直线
表示的
是______________运动。
答案:匀加速直线
5.
质点以初速
0
从某点出发,在
t
v
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
时间内经过一曲
与初速等值
反向,折路径又回到了出发点,此时质点的速度
则在这段时间内质点的平均速度
答案:0
O
t
为 。
6.
质点沿半径为
R
的圆周运动,运动学方程为
32t
2
(SI) ,则
t
时刻
质点的法向加速度大小为
a
n
=
。
答案:16
R t
2
7. 一质点作半径为 0.1
m的圆周运动,其角位置的运动学方程为:
(SI)
则其切向加速度为
a
t
=_______________。
答案:0.1 ms
2
8.
一质点沿
x
方向运动,其加速度随时间变化关系为
a
= 3+2
t
(SI);如果初始时
质点的速度v
0
为5
ms,则当
t
为3s时,质点的速度 v = 。
答案:23 ms
π
1
2
t
42
1
2
1
3
9.
已知质点的运动学方程为
r
(5
2t
<
br>t)i
(4t
t)j
(SI);当
t
= 2 s时,
23
加速度的大小为
a
=
。
答案:2.24 ms
2
10. 一质点作半径为
R
的变速圆周运动,某一时刻质点的速率为
v
,则在任意时刻质
点作圆周运动的加速度大
小为 。
d
v
2
v
4
答案:
2
dt
R
<
br>
11. 在
x
轴上作变加速直线运动的质点,已知其初
速度为
v
0
,初始位置为
x
0
,加速度
aCt<
br>2
(其中
C
为常量),则其速度与时间的关系为
v
。
12
答案:
v
0
Ct
3
3
12. 以速度
v
0
、仰角
0
斜向上
抛出的物体,不计空气阻力,其切向加速度的大小从抛
出到到达最高点之前,越来越_________
_______。
答案:小
13.
一质点沿
x
轴作直线运动,它的运动学方程为
x
=3+5
t
+6
t
2
t
3
(
SI),则加速度为
零时,该质点的速度
v
__________________
。
答案:17ms
14. 一质点沿半径为
1.0m
的圆周运动,其角位
移(以弧度表示)
t
3
3
,则
t1s
时质点的加速度大小为 。
答案:
5ms
2
15. 质量为
m
的小球在光滑平面上,沿水平方向以速率
v
0
撞击一垂直的墙面,被弹回
的
水平速率仍为
v
0
,则碰撞过程中,小球的受到墙壁的冲量大小为_________
_。
答案:2
mv
0
(动量定理)
16.
一质点所受的冲量方向与质点的 方向相同。
答案:动量增量
17. 作用于质点系合外力的冲量等于质点系 的增量。
答案:动量
18. 质点系动量守恒的条件是
。
答案:质点系所受的合外力为零
19. 一质量为m的质点,以初速v竖直上抛,忽略空
气阻力,则质点从抛出点到最高
点的过程中,所受到的重力冲量为
。(取向上为正方向)
ˆ
答案:
mvj
20. 一质量为m
的质点以初速
0
从某点出发,在
t
时间内经过一曲折路径又回到
了出
发点,此时质点的速度与初速等值反向,则在这段时间内质点所受到的平均力的大小
为
。
答案:
2mv
0
t
21.
质量
m
=10kg的木箱放在地面上,在水平拉力
F
= (50+10t)
N的作用下由静止开始
沿直线运动,若已知木箱与地面间的摩擦系数
μ
=0.1,那么
在
t
= 2 s时,木箱的速度大小
为__________(g取10
ms
2
)。
答案:10 ms
22. 一变力作用在质点上,力随时间的
变化关系为:
FF
0
sin
t(N)
,其中ω、
F
0
均
为常数,F的单位为N,t的单位为s,则在
t0
至t
时间内,平均冲力的大小
为
。
答案:
2F
0
23. 已知地球质量为M,半径为
R,一质量为m的火箭从地面上升到距地面高度为2R
处,在此过程中,地球引力对火箭作的功为
。
答案:
2GMm
3R
24. 质量
为1kg的物体,在坐标原点处从静止出发在水平面内沿x轴运动,其所受合
力方向与运动方向相同,合
力大小为
F32x(N)
,那么,物体在开始运动的3m内,合力
所作的功为
。
答案:18J
25.
一物体放在水平传送带上,物体与传送带间无相对滑动,当传送带作加速运动时,
静摩擦力对物体作功为________
__。(仅填“正”,“负”或“零”)
答案:正。
26.
质点系机械能守恒的条件
是
。
答案:作用于质点系的外力和非保守内力不作功
27.
物体沿任意闭合路径运动一周时,其保守力对它所作的功为 。
答案:0
28. 一质量为
m
的质点在指向圆心的力
F
=
k
/
r
2
的作用下,作半径为
r
的圆周运动,
此质点的动能为__________。
答案:
k(2r)
。
29.
某质点在力
F
=(4+5
x
)
i
(SI)的作用下沿x
轴作直线运动,在从
x
=0移动到
x
=10m的过
程中,力
F
所做的功为_____
_____。
答案:290J(变力作功,功的定义式)
30. 一劲度系数为k的轻弹簧
,原长为
l
0
,在拉力的作用下由
l
1
伸长至
l<
br>2
,则在此过程
中弹性力所作的功为
。
1
答案:
k
l
1
l
2
2l
0
l
1
l
2
2
31. 用一水平恒力将一个质量为50kg的木箱匀速推上
30
0
斜坡6m,斜面与木箱间的摩
擦系数为0.20,则重力所作的功为
。
答案:-1470J
32. 一质量为3kg有质点受变力
F6t(N)作用作初速为0的直线运动,则在
t2s
时
力的瞬时功率P=
W。
答案:48W
33.
一均匀细直棒,可绕通过其一端的光滑固定轴在竖直平面内转动.使棒从水
平位置自由下摆,棒是否作匀角加速转动?________________。
答案:否
34. 一长为
l
、质量可以忽略的直杆,两端分别固定
有质量
和
m
的小球,杆可绕通过其中心
O
且与杆垂直的水平光滑固定
轴
直平面内转动.开始杆与水平方向成某一角度
,处于静止状态,
所示.释
放后,杆绕
O
轴转动.则当杆转到水平位置时,该系统
到的合外力矩的大小
M
=_______________。
m
O
2m
为2
m
在铅
如图
所受
1
答案:
mgl
。
2
35. 一根均匀棒,长为
l
,质量
为
m
,可绕通过其一端且与其垂直的固定轴在竖直面内自由
转动.开始时棒静止在水平
位置,当它自由下摆时,它的初角速度等于_____ ____,已知
1
均匀棒对于通过其
一端垂直于棒的轴的转动惯量为
ml
2
。
3
答案:0
36. 一质量为
m
,半径为
R
的均匀细圆环,绕其中心轴转动时的
转动惯量
为 。
答案:
JmR
2
37. 一质量为
m
、长度为
l
的均匀细杆,绕通过其中心的垂直轴
转动时的转动惯量
为 。
答案:
J
1
ml
2
12
38. 一根
均匀棒,长为
l
,质量为
m
,可绕通过其一端且与其垂直的固定轴在竖直面内
自由
转动.开始时棒静止在水平位置,当它自由下摆到竖直位置时,它的角加速度等于___
___。
1
已知均匀棒对于通过其一端垂直于棒的轴的转动惯量为
ml
2。
3
答案:0
39. 一质量为
m
的质点
沿着一条曲线运动,其位置矢量在空间直角座标系中的表达式为
r
<
br>a
cos
ti
b
sin
tj
,其中
a
、
b
、
皆为常量,则此质点对原点的角动量大小
L
=_________
_______。
答案:
m ab
40.
一飞轮以角速度
0
绕光滑固定轴旋转,飞轮对轴的转动惯量为
J
1
;另一静止飞轮突然
和上述转动的飞轮啮合,绕同一转轴转动,该飞轮对轴的转动惯量为前者的
二倍.啮合后
整个系统的角速度
=__________________。
1
答案:
0
3
41.
在两个相同的弹簧下各悬挂一物体,两物体的质量之比为1:4,则两者作简谐振
动的周期之比为
。
答案:
1:2
42.有一弹簧振子,振幅
A
2.0
10
2
m
,周期
T1.0s
,初相
3
4
,则它的运动
方程为
。
答案:
x
(2.0
10
2m)cos[(2
)t
0.75
]
43.
一物体作简谐振动,周期为
T
,则物体由平衡位置运动到最大位移处所需的时间
为
。
答案:
T4
44.
一弹簧振子作简谐振动,其运动方程用余弦函数表示。若
t
=
0时,振子在负的
最大位移处,则初相为__________
_。
答案:
45.
一弹簧振子作简谐振动,其运动方程用余弦函数表示。若
t
=
0时,振子在位移
为
A
2处,且向负方向运动,则初相为
。
答案:
46. 一物体作简谐振动,周期为
T
,则物体由正的最
大位移处运动到负的最大位移处所
需的时间为
。
答案:
T2
47. 两个小球A、B做同频率、同方向的简谐振动,当
A球自正方向回到平衡位置时,B球
恰好在正方向的端点,则A球比B球
(填“超前”或“落后”)。
答案:超前
48.
图中用旋转矢量法表示了一个简谐振动。旋转矢量的长度为0.04 m,旋转角速度
=
4 rads。此简谐振动以余弦函数表示的振动方程为
x
=_________________________
_(SI)。
答案:
0.04cos(4t
1
)
。
2
49. 一质点沿
x
轴作简谐振动,振动范围的中心点为
x
轴的原点。已知周期为
T
,振幅
为
A
。 若
t
= 0时质点处于
x
2
1
t
)<
br> 。
T3
1
A
处且向
x
轴正方向运动,则振动方
程为
x
2
= 。
答案:
Acos(
50. 一水平弹簧简谐振子的振动曲线如图所示。
当振子处在位移的绝对值为
A
、速度
为零、加速度为-
A
的状态时,对应于曲线上的________ __点。
答案:
a
,
e
51.
一物体作简谐振动,其振动方程为
x0.04cos(t)
(SI)。当
t
= 0.6 s时,
物体的速度v
=________________ __。
答案:-0.209ms
52. 一简谐振子的振动曲线如图所示,则以余弦函数表示的振
动方程为
_________________________。
答案:
x0.04cos(t
1
)
x (m)
2
0.04
53.
一弹簧振子在水平面上作简谐振动,在从平衡位置
t (s)
O
向负最大位移处运动过程中
1 2
(A)动能减少,势能增加
(B) 动能
-0.04
增加,势能
减少
(C)动能增加,势能增加
(D) 动能减少,势能减少
[ ]
答案:(A)
54. 一质点作简谐振动,振动方程式为
xAc
os(
t
)
,动能和势能相等时,它的位
移为
(A)
x
A
2
3
(B)
x
A
(C)
xA
(D)
xA
2
2
2
5
3
1
2
[ ]
答案:(B)
55.
一物体同时参与同一直线上的两个简谐振动,其分振动的表达式分别为:
12
x
1
0.05cos(4
t)
(SI) ,
x
2
0.03cos(4t
)
(SI)
33
则合成振动的振幅为_________
____。
答案:0.02 m
56.
两个同方向同频率的简谐振动,其振动表达式分别为:
x
1
6
10
2
cos(5t
1
<
br>)
(SI) ,
x
2
210
2
cos(5t)
(SI)
2
它们的合振动的初相为_________
___。
答案:
0.60
57.
两个同方向同频率的简谐振动,其振动表达式分别为:
1
x
1
6.0
10
2
cos(5t
)
(SI) ,
x
2
6.010
2
cos(5t)
(SI)
2
它们合振动的初相为_______ __。
答案:
0.25
58.
一平面简谐波沿
x
轴正方向传播,波速
u
= 100 ms,
y (m)
0.2
O
0.2
-0.2
0.6
1.0
x (m)
t
= 0
时刻的波形曲线如图所示.频率
= _______
_____。
答案:125赫兹
1
59. 一平面简谐波(机械波)沿
x
轴正方向传播,波动表达式为
y0.2cos(tx)
2
(SI),则
x
= -3
m处媒质质点的振动加速度
a
的表达式为_________________
_。
3
答案:
a
0.2
2
cos(
t
)
2
60.
已知波动方程
y0.05cos(2.5
t0.1
x
)
m,则其波速为 。
答案:
u25
ms
61. 已知一平面简谐波的波长
= 1 m,振幅
A
=
0.1 m,周期
T
= 0.5 s.选波的传
播方向为
x
轴正方
向,并以振动初相为零的点为
x
轴原点,则波动表达式为
y
=
_____________________________________(SI)。
答案:
0.1cos(4t2x)
62.
已知波源的振动周期为4.00×10
-2
s,波的传播速度为300
ms,波沿
x
轴正
方向传播,则位于
x
1
= 10.0
m 和
x
2
= 16.0 m的两质点振动相位差为__________。
答案:
(txu)4]
,
x
2
63. 一平面简谐波沿
Ox
轴正向传播,波动表达式为
yAcos[
=
-
L
2
处质点的振动和
x
1
=
L
1
处质点的振动的相位差为
2
-
1
=_____________ _____。
答案:
L
1
L
2
u
64.
当波在传播过程中遇到障碍物时,其产生衍射的条件是_______ 。
答案:障碍物的宽度小于等于波的波长
65. 惠更斯原理的内容是
。
答案:介质中波动传播到的各点都有可以看作是发射子波的波源,而在其后的任意时刻,
这
些子波的包络就是新的波前
66. 质量为
M
,摩尔质量为
M
mo
l
,分子数密度为
n
的理想气体,处于平衡态时,系统压
强
P
与温度
T
的关系为____________________。
答案:
PnkT
。
67.
两种不同种类的理想气体,其分子的平均平动动能相等,但分子数密度不同,则它
们的温度
。
答案:相同
68.
两种不同种类的理想气体,其分子的平均平动动能相等,但分子数密度不同,则它
们的压强
。
答案:不同
69. 给定的理想气体(比热容比
为已知),从标准状
态(
p
0
、
V
0
、
T
0
)开始,
作绝热膨胀,
体积增大到三倍,膨胀后的温度
T
=________
____。
1
答案:
()
1
T
0
3
70. 理想气体在如图所示a-b-
c过程中,系统的内
能增量
E
=______
___。
答案:0
71. 将热量
Q
传给一定量的理想气体,若气体的温
度不变,则热量用于______________。
答案:对外做功
p
c
等温线
b
O
a
V
72. 将热量Q
传给一定量的理想气体,若气体的压强不变,则热量用于
______________
。
答案:对外做功,同时增加系统内能
73. 1mol双原子刚性分子理想气体,从状态
a
(
p
1
,
V
1
)沿
p
—
V
图所示直线变到状态
b
(
p
2
,
V<
br>2
),则气体内能的增量
E
=___ ____。
5
答案:
PV
22
PV
11
2
p
b
a
74. 如图所示,一理想气体系统由状态
a沿
acb
到达
吸收热量350J,而系统做功为130J。经过过程
ad
b
,系
40J,则系统吸收的热量
Q
=_________ ___。
答案:260J
状态
b
,系统
V
O
统对外做功<
br>p
c
b
75.热力学第二定律的克劳修斯表述指出了
过程是不可逆过程。
答案:热传导
a
d
O
76.
热力学第二定律的开尔文表述指出了
V
过程是不可逆过程。
答案:功变热
三、计算题
v
ˆ
(102t
2
)
ˆ
j
,式中r的单位为
m,t的单1.质点在oxy平面内运动,其运动方程为
r2ti
位为s。求:(1)质点的
轨迹方程;(2)质点在t=0到t=1s时间内的位移;
(3)t=1s时质点的速度;(4)t=1s时质点的加速度。
解答及评分标准:
x
2t,y
10
2t
2
,
(1)轨迹方程:
x
2
y
10
2
。
(2分)
ˆ
2
ˆ
(2)位移:
rr
1
r
0
2ij(m)
。
(2分)
ˆ
dr
ˆ
4t
ˆ4
ˆ
j(ms)
。 (4分) (3)速度:
v2ij
,将t=1s代入得,
v2i
dt
dv
(4)加速
度:
a4
ˆ
j(ms
2
)
。
(4分)
dt
2.一人自原点出发,25 s内向东走30 m,又10 s内向南走10
m,再15 s内向正西北走
18 m。求在这50 s内,
(1)
平均速度的大小和方向;
(2) 平均速率的大小。
解答及评分标准:
(1)
OCOAABBC
|OC|
=17.48
m,方向
=8.98°(东偏北) (3分)
v
rtOCt
0.35 ms (3分)
西
O
南
y北
C
A
B
x
东
方向东偏北8.98° (3分)
(2)
(路程)
S
301018
m=58m,
vSt1.16
ms (3分)
3.一质点沿
x
轴运动,其加速度为
a
4
t
(SI),已知
t
0时,质点位于
x
10
m处,
初速度v
0.试求其位置和时间的关系式。
解答及评分标准:
dv d
t
4
t
, (2分)
dv
4
t
d
t,
v
2
t
2
(3分)
v
d
x
d
t
2
t
2
(3分)
x
2
t
3
3+
x
0
(SI) (4分)
4.有
一质点沿
x
轴作直线运动,
t
时刻的坐标为
x
= 4.5
t
2
– 2
t
3
(SI) 。试求:
(1)第2秒内的平均速度;
(2)第2秒末的瞬时速度;
(3)第2秒内的路程。
解答及评分标准:
(1)
v
x
t0.5
ms
(3分)
(2) v = d
x
d
t
= 9
t
- 6
t
2
(3分)
v(2) =-6 ms
(2分)
(3)
S
=
|
x
(1.5)-
x
(1)| +
|
x
(2)-
x
(1.5)| = 2.25 m
(4分)
5.一质点沿
x
轴运动,其加速度
a
与位置坐标
x
的关系为
a
=2+6
x
2
(SI)
如果质点在原点处的速度为零,试求其在任意位置处的速度。
解答及评分标准:
设质点在
x
处的速度为v,
a
d
v
d
v
dx
26x
2
(4分)
dtdxdt
v
x
v
d
v
2
6x
2
dx
(4分)
00
v2xx
3
1
2
(4分)
j(ms
2
)
,t=0时质点位于坐标原点,且初速6
.质点在Oxy平面内运动,其加速度为
a6t
ˆ
ˆ
(ms)
.求:度为
v
0
2i
(1)质点在任一时刻的速度;(2)质点的
运动方程;(3)质点的轨
迹方程。
解答及评分标准:
(1)质点在任一时刻的速度为
t
ˆ
3t
2
ˆ
v
v
0
(
6t
ˆ
j)dt
2ij(ms)
。
(4分)
0
(2)质点的运动学方程为:
t
ˆˆ
t
3
ˆ
r
r
0
(
2i
3t
2
ˆ
j)dt
2tij(m)
。 (4分)
0
(3)因
x
2t
x
3
,则质点的轨迹方程为
y()<
br>。 (4分)
3
2
y
t
7.一质点作半径为
R10m
的圆周运动,其角位置随时间的变化规
律为
126t2t
2
(rad)
,求
t2s时:(1)质点的角速度、角加速度、线速度大小;(2)切
向加速度、法向加速度、总加速度的大
小。
解答及评分标准:
(1)质点的角速度
角加速度
d
64t
,
2
2ra
ds
; (2分)
dt
d
4(rads
2
)
;
(2分)
dt
线速度
2
2
R
20ms
(1分);
(2分)
(2)切向加速度
a
t
R
40(ms
2
)
;
(2分)
2
40(ms
2
)
;
(2分)
法向加速度
a
n
R
2
21
2
总加速度大小
a
(a
t
2
a
n
)
402(ms
2
)
。
(2分)
8. (1) 对于在
xy
平面内,以原点
O
为圆心作
匀速圆周运动的质点,试用半径
r
、角速
度
和单位矢量
i
、
j
表示其
t
时刻的位置矢量.已知在t
= 0时,
y
= 0,
x
=
r
,
角速度
如图所示;
(2)由(1)导出速度
v
与加速度
a
的矢量表示式;
(3)试证加速度指向圆心。
解答及评分标准:
rx iy
jrcos
t irsin
t j
(3分)
dr
(2)
v
r
sin
t
i
r
cos
t j
(3分)
dt
d
v
22
<
br>r
cos
t
i
r
sin
t j
(3分)
a
dt
2
(3)
a
rcos
t
i
rsin
t
j
2
r
这说明
a
与
r
方向相反,即
a
指向圆心 (3分)
9.由楼窗口以水平初速度
v
0
射出一发子弹,取枪口为原点
,沿
v
0
方向为
x
轴,竖直向下
(1)
为
y
轴,并取发射时刻
t
为0,试求:
(1)
子弹在任一时刻
t
的位置坐标及轨迹方程;
(2)
子弹在
t
时刻的速度,切向加速度和法向加速度。
解答及评分标准:
(1)
xv
0
t ,
y
轨迹方程是:
y
1
2
gt
2
O
v
0
a
n
x
1
22
(4分)
xg
v
0
2
(2) v
x
=
v
0
,v
y
=
g
t
,速度大小为:
a
t
(3
方向为:与
x
轴夹角
=
tg
1
(
gt
v
0
)
g
y
分)
2
a
t<
br>
d
v
dt
g
2
t
v
0
g
2
t
2
与
v
同向.
(3分)
a
n
g
2
a
t
2
12
2
v
0
g
v
0
g
2
t
2
方向与
a
t
垂直.
(2分)
10.一质点具有恒定加速度
a6i4j
ms
2
,在
t0
时,其速度为零,位置矢量
r
0
10i
m。求任意时刻的速度和位置矢量。
解答及评分标准:
dv
由
a
(2分)
dt
vt
dv
得
adt
(2分)
00
得速度
v6ti4tj
ms (2分)
dr
由
v
(2分)
dt
r
t
得
dr
vdt
(2分)
r
0
0
得位置矢量
r(103t
2
)i2t
2
j
m
(2分)
11. 质量为
M1.5kg
的物体,用一根长为
l1.25
m
的
挂在天花板上,今有一质量为
m10g
的子弹以
v
0
500ms
速度射穿物体,刚穿出物体时子弹的速度大小
v30ms,
时间极短,求:
(1)子弹刚穿出时绳中张力的大小;
(2)子弹在穿透过程中所受的冲量。
细绳悬
的水平
v
0
m
l
v
设穿透
M
解答及评分标
准:
(1)因穿透时间极短,故可认为物体未离开平衡位置。因此,作用于子弹、物体系统上的
外力均在铅直方向,故系统在水平方向动量守恒。令子弹穿出时物体的水平速度为
V
ˊ
有
mv
0
mvMv
(3分)
v'm
v
0
v
M3.13ms
(2分)
TMgMv
2
l
26.5N
(2分)
(2)由动量定理知
ftmvmv
0
(设
v
0
方向为正方向) (3分)
=-4.7 N
s
(2分)
12.已知一质点的质量
m1kg
,其运动的位置矢量为
<
br>6
π
π
r
(sin(t)i
cos(t)j)
(SI制)
π
22
试求:⑴第4秒时,质点的动量;⑵前4秒内,质点受到合力的冲量;⑶据⑵的计算,是
否
说明在⑵所指的过程中,质点的动量是守恒的?
解答及评分标准:
⑴由速度的定义,可得质点的速度为
dr
v
3cos(t)i
3sin(t)j
⑴ (2分)
dt22
因此,质点的动量
P
mv
3cos(t)i
3sin(t)j
⑵ (2分)
22
将
t4s
代入式⑵得
即
t4s
时,质点
动量的大小为
3kgms
,方向沿x轴的负方向。 (2分)
⑵将
t0
代入式⑵得
由动量定理,前4s内,质点受到外力的冲量为
IP
4
P
0
0
(2分)
⑶上述计算表明质点在前4s的运动过程中,初末两时刻(状态)的动量相等。
将
t1s
代入式⑵,得
将
t2s
代入式⑵,得
故质点在⑵所指的过程中动量是不守恒的。
(4分)
13. 设有一静止的原子核,衰变辐射出一个电子和一个中微子后成为一个
新的原子
核.已知电子和中微子的运动方向相互垂直,且电子的动量为
1.2
10
-22
kgms
,中微子的
动量为
6.4
10
-23
kgms
.求新原子核的动量的大小和方向(求出
和
角)。
解答及评分标准:
静止核衰变前后,动量守恒
(2分)
P
e
定律,
P
N
uvuvuv
(2分)
0P
N
P
e
P
ν
P
uvuv
由题意,
P
e
P
ν
,有
P
N
P
e
2
P
ν
2
代入已知数据有
(2分)
P
e
1.2
10
22
arctan
arctan61.9
(4分)
23
P
ν
6.4
10
则新核的与中微子的动量间的夹角为
14.质量为1 kg的物体,由水平面上点
O
以初速度
v
0
=10ms竖直上抛,若不计空气
的阻力,求(1)物体从上抛
到上升到最高点过程中,重力的所做的功;(2)物体从上抛到
上升到最高点,又自由降落到
O
点过程中,重力的所做的功;(3)讨论在物体上抛运动中
动能和势能的关系;(4)物体的最
大势能(要求用动能定理求解)。
解答及评分标准:
(1)规定向上的方向为正。
物体从上抛到上升到最高点过程中,只有重力的作用,由动能定理得
负号说明重力做功的方向与运动方向相反。
(4分)
(2)规定向上的方向为正。
物体从上抛到上升到最高点,又自由降落到
O
点(速度为
v
2
=-10ms)过程中,只有重
力的作用,由动能
定理得
W
11
mv
2
2
mv
0
2<
br>0(J)
(3分)
22
(3)物体在上抛运动中机械能守恒
在物体上抛运动中,动能和势能不断转换,其和不变 (2分)
(4)物体的最大势能为:在上抛的最高点,势能最大
1
或者
E
pmax
E
kmax
mv
0
2
50(J
)
(3分)
2
15. 一力作用在一质量为
3.0kg
的质点上。已知质点位置与时间的
函数关系为:
x3t4t
2
t
3
(SI)。试求:⑴力在最初
2.0s
内所作的功;⑵在
t1.0s
时,力对质点的瞬
时功率。
解答及评分标准:
由题意可得
v
3
8
t<
br>3
t
2
a
6
t
8
si
(2分)
将t=0s、t=1s和t=2s分别代入式⑵得
V
0
=3ms
1s末的速度大小:
v
1
2ms
2s末的速度大小:
v
2
1ms
(2分)
由动能定理得,最初二秒内的功为
A
11
22
(.4分)
m
(
v
2v
0
)
3
(1.0
2
3
2
)
12(J)
22
第一秒末的瞬时功率:
P
2
Fv
2
mav
2
3
2
2
12w
(4分)
16. 一质量为m=200g的框架,用一弹簧悬挂起来,使弹簧伸长x
0
=10cm。今有一质量
为m=200g的铅块在高h=30cm处从静止开始落进框架。求
此框架向下移动的最大距离。弹
簧质量不计,空气阻力不计。
解答及评分标准:
铅块与框架发生完全非弹性碰撞,动量守恒,
的过程中只有重力和弹簧弹性力作功,机械能
mgkx
0
两者一起向下运动
守恒。
(1) (2分)
30cm
动量守恒
mv
0
2mv
(2) (2分)
且脚
v2gh
(2分)
弹性势能零点取在弹簧原长处,重力势能零点取在框架静止处,由机械能守恒得
1
2
11
kx
0
2mv
2
k(A
x
0
)
2
2mgA
(3) (4分)
222
联合上三式,可得A=0.3m.
(2分)
ˆ
的作用下17. 13.质量为M的质点,t=0时位于
x<
br>0
处,速率为
0
,在变力
Fk
x2
i
作直线运动,求:(1)当质点运动到x处的速率;(2)变力所作的功。
解答及评分标准:
(1)由牛顿第二定律知:
d
dx
kMx
2
(4分);
2
分离变量,两边积分得
<
br>
0
2kM(1x1x
0
)
(4分)
(2)由动能定理得:
Ak(1x1x
0
)
(4分)
18. 有一质量可忽略的轻弹簧,其一端系在铅直放置的圆环的顶点P,另一端系一质
量为m
的小球,小球穿过圆环并在圆环上运动,设球与环的摩擦可忽略。t=0时,小球静
止于A点,弹簧处于
自然状态,其长度为圆环的半径R;当小球运动到圆环的底端B点时,
小球对圆环没有压力。求此弹簧的
劲度系数。
解答及评分标准:
取弹簧原长处为弹性势能零点,B点为重力势能零点,从A到
B过程中只有保守力作功,
机械能守恒。在B点重力和弹力的合力提供质点做圆周运动的向心力。 1
2
1
2
mv
kR
mgR(2<
br>
sin30
0
)
22
(4分,4分,4分)
kR
mg
mv
2
R
k
2mgR
19. 质量为
m0.5kg
的质点,在
xoy
坐标平面内运动,
其运动方程为
x
=5t
2
,
y
=0.5(SI),求从t2s
到
t4s
这段时间内,外力对质点做的功。
解答及评分标准:
第一种:根据功的定义
d
2x
d
2
y
根据运动方程先求出加速度
a
2
i
2
j
10i
(4分)
dtdt
根据牛顿第二定律:
Fma5i
(4分)
根据功的定义
:
W
F
x
dx
5dx<
br>
300(J)
(4分)
2020
8080
第二种:根据动能定理
dx
dy
根据运动方程先求出速度
vij10ti<
br> (4分)
dtdt
t2s
时的速度大小:
v
1
20ms
(2分)
t4s
时的速度大小:
v
2
40ms
(2分)
根据动能定理:
W
E
k
300(J)
(4分)
ˆ
(
N)
的作用下作直线运动,设
t0
时,20. 一质量为
m2kg
的质点,在
变力
F4ti
x0
,
0
0
。求:(1)变力持续作用2秒后,质点的速率。
(2)在变力的作用下移动9米后,质点的速率。
解答及评分标准:
t
(1)动量定理
Fdt
m
m
0
(1分)
0
(
4tdt)m
t
2
0
4ms
1
(2分)
0
t
ˆ
,
dx
dtt
2
dt
ˆ
,
0
adt
t
2
i
(2)
aFm2ti
0
2
2
x
x
0
t
2
dt
t
3
3
,x=9m 时,t=3秒
(2分)
0
2
2A
F
(2分) 由动能定理
m
2
2m
0
t
A<
br>F
4t
3
dt
81
(J)(
2分)
0
3
2
A
F
m
819
m
s
(1分)
21.
初速为
0
,质量为m的质点在水平面内作直线运动,所受阻力的大小正比于质点<
br>速率的平方根,求:(1)质点从开始运动到停止所需的时间;(2)阻力所作的功。
解答及评分标准:
(1)由题意
fk
(2分)则
md
dtk
(2分)
即
d
kdtm
(2分)
t2m
0
k
(3分)
2
(2)由动
能定理得:
A
f
E
k
m
0
2<
br> (3分)
22. 一质量为2kg的质点受变力
F12t
(F的单位为m,t的单位为s)作用从静止出
发作直线运动。试求质点在变力作用下运动8米,(1)
质点动能的增量;(2)变力对物体
所作的功。
解答及评分标准:
(1)因
a
t
0
t
F
6t(ms
2
)
(2分)
m
则
0
adt
3t
2
(ms)
(2分)
0
x
x
0
d
t
t
3
(ms)
(2分)
当x=8m时,变力作用时间为:t=2s,速度大
小为
8
12(ms)
。 (2分)
质点动能的增
量:
E
K
11
2
m
82
m
0
144(J)
(2分)
22
(2)由动能定理知:变力对物体所作的功为
W
E
K
144(J)
(2分)
23. 一物体按
xct
3
的规律作直线运动,设介质对物体的阻力与速率的平方成正比,
比
例系数为k。求:(1)物体从
x
0
0
运动到
xl
时,
阻力所作的功;(2)主动力所作的功。
解答及评分标准:
(1)由速度的定义可得
v
dx
3ct
2
,
(2分) dt
则阻力为
fkv
2
9kc
2
t
49kc
23
x
43
(2分)
由功的定义得
A
f
9kc
23
x
43
dx0
l
27
2373
kcl
(J) (3分)
7<
br>(2)由动能定理得
A
F
A
f
E
K
,
(2分)
27
2373
1
2
27
2373
9
1343
kcl
mv
kcl
mcl
(3分)
7272
24.在半径为
R
的具有光滑竖直固定中心轴的水平圆盘上,有一人静止站立在距转轴为
1
R
处,人的质
量是圆盘质量的110.开始时盘载人对地以角速度
0
匀速转动,现在此人
2
1
沿圆盘半径走到圆盘边缘。已知圆盘对中心轴的转动惯量为
MR
2
.求:求此时圆盘对地
2
的角速度.
解答及评分标准:
A
F
(1)
设当人走到圆盘边缘时,圆盘对地的绕轴角速度为
,则人对与地固联的转轴的角
速度也为
,
(2分)
人与盘视为系统,所受对转轴合外力矩为零,系统的角动量守恒. (2分)
设盘的质量为
M
,则人的质量为
M
10,有:
2
1M
1
M
2
1
2
R
(6分)
MR
R
0
MR
2
10
2
10
2
2
7
解得:
0
8
(2分)
R
25.如图所示,一个质量为
m的物体与绕在定滑轮上的绳子相联,
绳子质量可以忽略,它与定滑轮之间无滑动.假设定滑轮质量为
M
、半
1
径为
R
,其转动惯量为
MR
2<
br>,滑轮轴光滑.试求该物体由静止开始下
2
m
M
落的过程中,下落速度与时间的关系.
解答及评分标准:
根据牛顿运动定律和转动定律列方程
对物体:
mg
-
T
=
ma
①
2分
对滑轮:
TR
=
J
② 2分
运动学关系:
a
=
R
③ 2分
将①、②、③式联立得
T
1
R
a
=
mg
(
m
+
M
) 4分
a
2
M
∵ v
0
=0,
T
mg
∴
v=
at
=
mgt
(
m
+
1
M
)
2分
2
26.一长为1 m的均匀直棒可绕过其一端且与棒垂直的水平光滑固定轴转动.抬起
另一端
1
使棒向上与水平面成60°,然后无初转速地将棒释放.已知棒对轴的转动惯量为ml
2
,
3
其中
m
和
l
分别为棒的质
量和长度.求:
(1) 放手时棒的角加速度;
(2)
棒转到水平位置时的角加速度.
解答及评分标准:
设棒的质量为
m
,当棒与水平面成60°角并开始下落时,
动定律
MJ
2分
l
m
g
根据转
O
60
°
其中
M
于是
1
mglsin30
mgl4
3分
2
M3g
7.35
rads
2
2分
J4l
当棒转动到水平位置时,
M
那么
1
mgl
2分
2
M3g
14.7
rads
2
3分
J2l
27.一半径为25 cm的圆柱体,可绕与其中心轴线重合的光滑固定轴转动.
圆柱体上
绕上绳子.圆柱体初角速度为零,现拉绳的端点,使其以1
ms
2
的加速度运动.绳与圆柱
表面无相对滑动.试计算在
t
=
5 s时
(1) 圆柱体的角加速度,
(2) 如果圆柱体对转轴的转动惯量为2
kg
·
m
2
,那么要保持上述角加速度不变,应加的
拉力为多少?
解答及评分标准:
(1) 圆柱体的角加速度
=
a
r
=4 rad s
2
4分
(2) 根据转动定律
fr
=
J
分
则
f
=
J
r
=
32 N
4
分
28.质量为
m
1
的物体A可在光滑水平面上滑动,系于A上
的不可伸长的轻绳绕过半径
为
r
、转动惯量为
J
的转轮B与质量为<
br>m
2
的C物相连,如
示,设绳子与轮之间无滑动,且阻力不计。求物体的加速度
段绳的张力。
解答及评分标准:
设二物的加速度大小为
a
,轮的角加速度为
,
转轮两边
绳的张力分别为
T
1
和
T
2
,则A和C平动的
动力学方程分别为
T
1
m
1
a
;
(2分)
图所
及两
m
2
g
T<
br>2
m
2
a
(2分)
转动定律
(T
2
T
1
)rJ
(2分)
又由于绳与轮之间无滑动,故有
ar
(2分)
联立解得
a
m
2
g
(2分)
2
m
1
m
2
Jr
m
1
m
2
g
(1分)
T
1
2
m
1<
br>
m
2
Jr
m
2
(m
1
Jr
2
)g
T
2
(1分)
2
m
1
m
2
Jr
29.如图所示,有一
根长为L,质量为m的匀质细杆
一端可绕通过O点并垂直纸面的轴转动。开始时杆处于水平
(1
)当杆处在水平位置时,杆的角加速度,杆中心点C的
(2)当杆处在垂直位置时,杆的角速度,杆端点
A的速度。
解答及评分标准:
(1)当杆处在水平位置时,所受力矩为
M
由转动定理
M
1
mgL
2
OA,杆的
位置。求:
加速度;
11
mgLI
mL
2
;
(2分)
23
3g
则
;
(2分)
2L
L3g
(2分)
a
C
24
(2)当杆处在垂直位
置时,由机械能守恒定律
1
2
1
I
mgL
(2分)
22
3g
(rads)
;
(2分)
L
A
L
3gL(ms)
。 (2分)
30.质量为5
kg的一桶水悬于绕在辘轳上的轻绳的下端,辘轳可视为一质量为10 kg的圆
柱体.桶从井口由静止
释放,求桶下落过程中绳中的张力.(辘轳绕轴转动时的转动惯量为
1
MR
2
,其中
M
和
R
分别为辘轳的质量和半径,轴上摩擦忽略不计.)
2
解答及评分标准:
对水桶和圆柱形辘轳分别用牛顿运动定律和转动定律列方程
mg
-
T
=
ma
①
2分
TR
=
J
②
2分
a
=
R
③
2分
由此可得
T
=
m
(
g
-
a
)=
m
g
TR
J
mR
2
那么
T
1
J
mg
2分
1
将
J
=
MR
2
代入上式,得
2
M
R
T
T
mg
T
mMg
=24.5 N 4分
M2m31.半径r,转动惯量为
J
的转轮A可绕水平光滑轴O转动,轮上缠绕有不可伸长的轻绳,绳上系有质量为m的物体B,B物可在光滑斜面上
与水平面的倾角为
,如
图所示,求:(1) B物的加速度
力;
(2) B物体由静止到滑下x距离时的速率。
解答及评分标准:
(1)设绳的张力为T,B的加速度为
a
,
则B的动力学方程为
mgsin
Tma
(2分)
设A轮的角加速度为
,则由转动定律有
TrJ
(2分)
由于绳缠在轮缘上,并且绳不可伸长,故有
ar
(2分)
滑动,斜面
和绳的张
J
mr
2
T
mg
sin
(3分)
联立解得
a
,
gsin
2
2
mr
J
mr
J
(2)B物作匀加速直线运动,由静止到滑下x距离时的速率为
v
2ax
2mgxsin
(3分)
2
m
Jr
1
2
1
J
2
mgxsin
而
vr
)
2
2
(也可由轮和物体组成的系统机械能守恒得到,
mv
32.质量为10
g
的小球与轻弹簧组成的系统,按
x
0
.5cos
8
t
的规律而振动,式中
x<
br>3
以
m
为单位,
t
以
s
为单位。试求:(1)振动的角频率、周期、 除相、速度及加速度的最
大值;(2
)
t1s
、
2s
、
10s
时刻的相位各为多少?
解答及评分标准:
(1)将运动方程与
xAcos
t
比较,得 (2分)
8
25.12rads
,
T
由
于
v
2
0.25s
,
A0.5
m
,
3
(4分)
dxd
v
A
sin(
t
)
,
a
A
2
cos(
t
)<
br>
dtdt
所以
v
m
A
12
.6ms
,
a
m
A
2
31
6ms
2
(3分)
(2)
t1s<
br>时,
t
1
8
25
;
33
49
;
t
2s
时,
t
2
16
33
241
(3分)
t3s
时,
t
3
<
br>80
33
33.若谐振动方程为
x
0.1cos(20
t
)
(SI),求:
(1)振幅、角频率、周期和初相;(2)
4
t
=2s时的位移、速度和加速度。
解答及评分标准:
(1)已知
x
0.1cos(20
t
)
4
振幅 A = 0.1m, 角频率
20
rads, 2分
2
2
周期
T
0.1s
, 初相
2分
20
4
(2)
t
=2s时, 位移
x
0.1cos(20
t
)
0.1cos
7.07
10
2
m
2分
44
速度
v
2
<
br>sin(20
t
)
2
s
in
4.44ms
3分
44
加速度
a
40
2
cos(
20
t
)
40
2
co
s
279ms
2
3分
44
34.两质点作同方向、同频率的简谐振动,振幅相等。当质点1在
x
1
=
A
2 处,且向左运
动时,另一个质点2在
x
2
= -
A
2处,且向右运动。求这两个质点的位相差。
解答及评分标准:
设两个同频率、同振幅的简谐振动表达式分别为
x
1<
br>Acos(
t
1
)
,
x
2
Acos(
t
2
)
2分
由
A2Acos(
t
1
)
,且向左运动,得
t
1
3
3分
2
3分
3
由
A2Acos(
t
2
)
,且向右运动,得
t
2
则两个质点的位相差 (
t
2
)
(
t
1
)
2
( 或
) 4分
33
35.一质点沿
x
轴作简谐振动,其角频率
= 10
rads。试分别写出以下两种初始状态下
的振动方程:
(1) 其初始位移
x
0
= 7.5
cm,初始速度v
0
= 75.0 cms;
(2)
其初始位移
x
0
= 7.5 cm,初始速度v
0
=
-75.0 cms。
解答及评分标准:
振动方程
x
=
A
cos(
t
+
)
(1)
t
= 0时
x
0
=7.5
cm=
A
cos
v
0
=75 cms= -
A
sin
解上两个方程得
A
=10.6 cm
4分
tg = -1, 且向x正方向运动, 则
= -4 2
分
∴
振动方程
x
0.106cos(10t
)
(SI) 2分
4
(2)
t
= 0时
x
0
=7.5
cm=
A
cos
v
0
= -75 cms= -
A
sin
解上两个方程得
A
=10.6 cm,
tg = 1,
且向x负方向运动, 则
= 4
2分
∴ 振动方程
x
0.106cos(10t
)
(SI)
2分
4
36.作简谐运动的小球,速度最大值为
v
m
3
cms,振幅
A2
cm,若从速度为正的最大值
的某时刻开始计算时间。(1)求振
动的周期;(2)求加速度的最大值;(3)写出振动表达
式。
解答及评分标准:
(1)振动表达式为
xAcos(
t
)
振幅
A0
.02m
,
v
m
A0.03ms
,得
周期
T
2
v
m
0.03
1.5rads
A0.02
<
br>
2
4.19s
4分
1.5
(2)加速度的最大值
a
m
2
A1.5
2
0.020.045ms
2
3分
(3)速度表达式
v
A
sin(<
br>
t
)
A
cos(
t
)
2
由旋转矢量图知,<
br>
2
0
, 得初相
振动表达式
x
0.02cos(1.5t
)
(SI)
2分
2
37.一物体在光滑水平面上作简谐振动,振幅为12cm,在距平衡位置6cm处,速度为
24cms。
求:(1)振动周期
T
;(2)当速度为12cms时的位移。
解答及评分标准:
(1)设振动表达式为
xAcos(
t
)
, A=0.12m
速度为
vA
sin(
t
)
2
4分
由题意,
0.060.12cos(
t
)
由上两式可得
2
4
4分
3
2
2.72s
2分
43
所以,周期
T
(2)由
vA
sin(
t
)
,有 <
br>0.12A
sin(
t
1
<
br>)
,得
sin(
t
1
)34
3分
即
cos(
t
1
)134
位移为
x0.12cos(
t
1
)0.121340.108m
3分
38.
已知某简谐振动的振动曲线如图所示,位移的单位为厘米,时间单位为秒。求此简谐
振动的振动方程。
x (cm)
解答及评分标准:
设振动方程为
xAcos(
cm
t
)
由曲线可知
A
= 10
10
t (s)
O
2
当
t
= 0,
x
0
5
1
0cos
,
v
0
10
sin
<
br>0
4分
-5
2π
解上面两式,可得 初相
-10
3
2分
由图可知质点由位移为
x
0
= -5 cm和v
0
<
0的状态到
x
= 0和 v > 0的状态所需时间
t
=
2
π
2 s,代入振动方程得
0
10cos(2
)
3
5π
则有
2
2332
,
∴
4分
12
5
π
2
π
故所求振动方程为
x
0.1cos(
t
)
(SI)
2分
123
39.. 如图所示,一轻弹簧的右端连着一物体,弹簧的劲度系数<
br>k0.72Nm
,物体的质量
(1)把物体从平衡位置向右拉到
m20g<
br>。
x0.05m
处停下后再释放,求简谐运动方
求物体从初位置运动到第一次
经过
A2
处
度。
解答及评分标准:
(1)设振动方程为
xAcos(
t
)
由题意可知
程;(2)
时的速
k
6.0rads
(1分)
m
222
振幅
A
<
br>x
0
v
0
2
x
0<
br>
0.05m
(1分)
初相
tan<
br>
v
0
0
0
or
(1
x
0
分)
由旋转矢量图可知
0
(2分)
简谐运动方程
x0.05cos6.0t
(SI)
(1分)
(2)物体从初位置运动到第一次经过
A2
处时的速度
由 <
br>cos
t
x0.0251
5
tor
(1
A0.05233
分)
由旋转矢量图可知
t
3
(2分)
所以速度
vA
sin
t0.26ms
(1分)
负号表示速度的方向沿
ox
轴负方向。
40. 有一个放在光滑
水平面上的弹簧振子,弹簧的劲度系数为0.8Nm,小球的质量为
0.2kg,弹簧的左端固定。现将
小球从平衡位置向右拉长
A
=0.1m,然后释放。试求:(1)
谐振动的运动方程;
(2)小球从初位置运动到第一次经过A2处所需的时间;(3)小球在
第一次经过A2时的速度和加速
度。
解答及评分标准:
(1)振幅
A
=0.1m,谐振动的圆频率
k0.8
2.0s
1
m0.2
由旋转矢量图知,初相
0
2分
所以谐振动的运动方程为
xAcos(
t
)0.1cos(2.0t)
2分
(2)小球第一次到达A2处的相位为
t
3
小球从初位置运动到第一次经过A2处所需的时间
t
由
旋转矢量图知,
(t
0)
3<
br> 得
t
(3)小球第一次到达A2处的相位为
t
小球在该处的速度为
小球在该处的加速度为
3
0.52
s
4分
3
3
2.0
a
A
2
cos(
t
)
0.1
2.0
2
cos()
0.2ms
2
4分
3
41.
图为两个谐振动的
xt
曲线,试分别写出其谐振动方程。
解答及评分标准:
大学物理Ⅰ总复习资料
一、选择题
1.一个质点在做匀速率圆周运动时
(A) 切向加速度改变,法向加速度也改变
(B) 切向加速度不变,法向加速度改变
(C) 切向加速度不变,法向加速度也不变
(D) 切向加速度改变,法向加速度不变
[ ]
答案:(B)
22
2.一质点在平面上运动,已知质点位置矢量的表示式为
r
ati
btj
(其中
a
、
b为常
量), 则该质点作
(A) 匀速直线运动 (B) 变速直线运动
(C) 抛物线运动 (D)一般曲线运动
[ ]
答案:(B)
v
v
3.根据瞬时速度矢量v
的定义,在直角坐标系下,其大小
|v|
可表示为
(A)
drdxdydz
(B)
dtdtdtdt
dxdydz
dx
v
dy
v
dz
v
(C)
|i|
|j|
|k|
(D)
()
2
()
2
()
2
dtdtdt
dtdtdt
[ ]
答案:(D)
4.质点做匀速率圆周运动时,其速度和加速度的变化情况为
(A)速度不变,加速度在变化
(B)加速度不变,速度在变化
(C)二者都在变化
(D)二者都不变
[ ]
答案:(C)
5.某质点作直线运动的运动学方程为
x
=3
t
-5
t
3
+ 6 (SI),则该质点作
(A) 匀加速直线运动,加速度沿
x
轴正方向
(B)
匀加速直线运动,加速度沿
x
轴负方向
(C)
变加速直线运动,加速度沿
x
轴正方向
(D)
变加速直线运动,加速度沿
x
轴负方向
[ ]
答案:(D)
6.一质点在半径为
r
的圆周上
运动,其角位置为
4
t
3
2
,则下
列表述正确的是
(A)该质点是在做匀速率圆周运动;
(B)该质点是在做变速率圆周运动;
(C)该质点是在做匀变角速率圆周运动;
(D)无法确定。
[
]
答案:( B )
vv
v
7.质点的运动学方程为
r(t)(Rcos
tiRsin
tj)m
,式中R和ω是正的常量,从
t
2
到
t
时间内质点的位移为
v
A)
2Ri
(m) B)
Ri
(m) C) πR
i
(m)
D) 0
[ ]
答案:( A )
8.一物体从某一确定高度以
v
0
的速度水平抛出,已知它落地时的速度为
v
t
,那么它运动<
br>的时间是
(A)
v
t
v
0
vv
0
(B)
t
g2g
2
t
2
v0
g
12
v
(C)
[ ]
v
(D)
2
t
2
v
0
2g
12
答案:(C)
9.对于沿曲线运动的物体,以下几种说法中哪一种是正确的
(A) 切向加速度必不为零
(B) 法向加速度必不为零(拐点处除外)
(C) 由于速度沿切线方向,法向分速度必为零,因此法向加速度必为零
(D) 若物体作匀速率运动,其总加速度必为零
[ ]
答案:(B)
10.质点作半径为
R
的变速圆
周运动时的加速度大小为(v表示任一时刻质点的速率)
v
2
dv
(A) (B)
R
dt<
br>
d
v
2
v
4
<
br>
dvv
(C)
(D)
2
d
tR
dt
R
2
12
[ ]
答案:(D)
11.一质点作直线运动,其运动学方程为
x123t
2
t
3
(m)
,则在t等于几秒时,质点的速度达到最大值。
(A)1 (B)3 (C)2
(D)4
[ ]
答案:( A )
12.一质点作直线运动,其
运动学方程为
x3tt
2
,y64tt
2
(长度以m计,
时间以s
计),则质点初速度的大小为
(A)3 ms (B)5
ms (C)4 ms (D)7 ms
[ ]
答案:( B )
13.一运动质点在某瞬时位于矢
径
r
x,y
的端点处, 则其速度大小为
drdr
(A) (B)
dtdt
dx
dy
(C) (D)
dt
dtdt
dr
22
[ ]
答案:(D)
14.一质点在平面上作一般曲线运动
,其瞬时速度为
v
,瞬时速率为v,某一时间内的平
均速度为
v<
br>,平均速率为
v
,它们之间的关系必定有
(A)
vv,vv
(B)
vv,vv
(C)
vv,vv
(D)
vv,vv
[ ]
答案:(D)
15.下列说法哪一条正确?
(A) 加速度恒定不变时,物体运动方向也不变
(B)
平均速率等于平均速度的大小
(C)
不管加速度如何,平均速率表达式总可以写成(v
1
、v
2
分别为初、末速率)
(D) 运动物体速率不变时,速度可以变化
[ ]
答案:(D)
16.一运动质点在某
瞬时位于矢径
r(x,y)
的端点处,此时的速度为
dr
dr
dr
(A) (B)
(C) (D)
(
dx
)
2
(
dy
)
2
dt
dt
dt
dtdt
[ ]
答案:( B )
17.一质点从静止开始绕半径为R的圆周作
匀变速圆周运动,角加速度为α,当该质点走
完一圈回到出发点时,所经历的时间为
(A)
1
2
R
2
(B)
4
(C)
2
(D)无法确定
[ ]
答案:( B )
18.下列说法中,哪一个是正确的?
(A) 一质点在某时刻的瞬时速度是2 ms,说明它在此后1 s内一定要经过2
m的路
程
(B) 斜向上抛的物体,在最高点处的速度最小,加速度最大
(C) 物体作曲线运动时,有可能在某时刻的法向加速度为零
(D)
物体加速度越大,则速度越大
[ ]
答案:(C)
19.一质点沿半径
9m
的圆周
作匀变速运动,3秒内由静止绕行
4.5m
,则质点的角加速度
(A)1 rads
(B)19 rads (C)9 rads (D) 13 rads
[ ]
答案:( B )
20.一质点沿x轴运动,其运动方程为x
(
t
)
t
2
4
t
5
,其中位移的单位为米,时间的单
位为秒。则前三秒内它的
(A)位移和路程都是3m
(B)位移和路程都是-3m
(C)位移-3m,路程3m
(D)位移-3m,路程5m
[ ]
答案:( D )
21.一小球沿斜面向上运动,其运动方
程为
S54tt
2
(SI),则小球运动到最高点的时刻
是
(A)t=4s (B) t=2s (C)t=8s
(D) t=5s
[ ]
答案:(B)
22.某物体的运动规律为
dvdt
kv
2
t
,式中的
k
为大于零的常量.当
t0
时
,初速为
v
0
,则速度
v
与时间
t
的函数关系是
(A)
v
1
2
1
ktv
0
(B)
vkt
2
v
0
22
1kt
2
11kt
2
1
(C)
(D)
v
2
v
0
v
2
v
0
[ ]
答案:(C)
23.一质点沿x
轴运动,其运动方程为
x5t
2
3t
3
,其中t 以s
为单位。当t=2s 时,该
质点正在
(A)加速 (B)减速
(C)匀速 (D) 静止
[ ]
答案:(A)
24.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
正确的是
(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
[ ]
答案:(C)
25.有两个倾角不同、高度相同、质量一样的斜
面放在光滑的水平面上,斜面是光滑
的,有两个一样的物体从这两个斜面的顶点由静止开始滑下,则下列
正确的是
(A)物体到达底端时的动量相等
(B)物体到达底端时的动能相等
(C)物体和斜面(以及地球)组成的系统,机械能不守恒
(D)物体和斜面组成的系统水平方向上动量守恒。
[ ]
答案:(D)
26.如图所示,质量分别为
m
1
和
m
2
的物
于光滑的桌面上,A和B
之间连有一轻弹簧。
C
A
D
B
体A和B置
另有质量
m
1
和
m
2
的物体C和D分别置于物体A与B之上,且物体
A和C、B和D之间的摩擦系数均
不为零。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A和B
弹开过程中,对A、B、C、D以及弹簧组成的系统,有
(A)动量守恒,机械能守恒 (B)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
[ ]
答案:(D)
27.两辆小车A、B,可在光滑平直轨道上运动. A以3 ms的速率向右与静止的B碰
撞
,A和B的质量分别为1kg和2kg,碰撞后A、B车的速度分别为-1 ms和2
ms,则碰
撞的性质为
(A) 完全弹性碰撞
(B) 完全非弹性碰撞
(C) 非完全弹性碰撞 (D)
无法判断
[ ]
答案:(A)
28.完全非弹性碰撞的性质是
(A) 动量守恒,机械能不守恒
(B) 动量不守恒,机械能守恒
(C) 动量守恒,机械能守恒
(D) 动量和机械能都不守恒
[ ]
答案:(A)
29.质量为
m
的质点,以不变
速率
v
沿水平光滑轨道垂直撞击墙面,撞击后被反弹,
假设撞击为完全弹性碰撞,并规
定碰撞前质点运动方向为正方向,则质点受到的冲量为
(A)
mv
(B)2
mv
(C) -
mv
(D) -2
mv
[ ]
答案:(D)
30. 小球A和B的质量相同,B原来静止,A
以速率
与B作对心弹性碰撞。下述答案
中哪一个是这两球碰撞后的速度
v<
br>1
和
v
2
的可能值
(A)
ν,2ν
(B)
0,v
(C)
ν4,5ν4
(D)
ν2,ν32
[ ]
答案:(B)
31. 质量为20g的子弹以500ms的速度
击入一木块后随木块一起以
50ms
的速度前
进,(以子弹的速度方向为
x<
br>正方向)在此过程中木块所受冲量为
(A)
9Ns
(B)
9Ns
(C)
10Ns
(D)
10Ns
[ ]
答案:(A)
32. 在系统不受外力作用的非弹性碰撞过程中
(A) 动能和动量守恒 (B)
动能和动量都不守恒
(C) 动能不守恒、动量守恒 (D)
动能守恒,动量不守恒
[ ]
答案:(C)
33.
以大小为4N.s的冲量作用于8kg的物体上,物体最后的速率为
(A)
0.5ms (B) 2ms (C) 32ms
(D) 无法判断
[ ]
答案:(D)
ˆ
(N)作用而作初速为零的直线运动,力持34. 质量为m kg的质点,受变
力
F2ti
续作用t秒后速率为(单位为
ms
1
)
(A)
2t
2
m
(B)
t
2
2m
(C)
4t
2
m
(D)
t
2
m
[ ]
答案:(D)
35. 质量为1kg的小球,沿水平方向以速率
5ms与固定的竖直壁作弹性碰撞,设指向
壁内的方向为正方向,对于此碰撞,假设碰撞作用时间为0.
1s,则碰撞过程中小球受到的
平均作用力为
(A) 50N
(B) -50N (C)100N (D) -100N
[ ]
答案:(D)
36. 12N的恒力作用在质量为2kg的物体
上,使物体在光滑平面上从静止开始运动,设
力的方向为正方向,则在3s时物体的动量应为
(A)
36kgms
(B)
36kgms
(C)
24kgms
(D)
24kgms
[
]
答案:(B)
37.
质量为
m
的铁锤竖直向下打桩,最后静止在桩上,设打击的时间为
t
,
碰撞前锤的
速率为
v
,
锤的重力为
G
,在打击过程中铁锤所受合力的平均值大小应为
(A)
mv
t
+
G
(B)
mv
t
-G (C)
mv
t
(D)
G
[
]
答案:(C)
38. 设炮车以仰角
发射一炮弹,炮弹与炮车质量分
别为
m
和
M
,炮弹相对于炮筒出
口速度为
v
,不计
炮车与地面间的摩擦,则炮车的反冲速度大小为
(A)
mmmm
vcos
(B)
vcos
(C)
vcos
(D)
v
Mm
MM
mM
[ ]
答案:(A)
39.
一炮弹由于特殊原因在弹道最高点处炸裂成两块,其中一块竖直上抛后落地,则
另一块着地点
(A) 比原来更远 (B)比原来更近
(C)仍和原来一样 (D)条件不足无法判定
[ ]
答案:(D)
40. 一个不稳定的原子核,其质量为
M
,开始时是静止的。当它分裂出一个质量为
m
、
速度为
v
0
的粒子后,原子核的其余部分沿相反方向反冲,则反冲速度的大小为
(A)
m
mMm
m
v
0
(B)
v
0
(C)
v
0
(D)
v
0
M
m
Mm
M
m
[ ]
答案:(A)
41. 质量为
m
的物体,由水
平面上
O
点以初速为
v
0
抛出,
v
0
与水
平面成仰角
。若不计空气阻力,则物体从发射点
O
到落回至同一水平面的过
程中,重力
的冲量为(竖直向上为正方向)
(A)
mv
0
sin
j
(B)
2
mv
0
sin
j
(C)
mv
0
sin
j
(D)
2
mv
0
sin
j
[
]
答案:( D )
42. 一个速率为
v0
,质量为
m
的粒子与一质量为
km
的静止耙粒子作对心弹性碰
撞,要
使耙粒子获得的动能最大,
k
值应为
(A)越大越好
(B)越小越好 (C)1 (D)条件不足不能判定
[ ]
答案:(C)
43. 有一劲度系数为
k
的轻
弹簧,原长为
l
0
,将它吊在天花板上.当它下端挂一托盘
平衡时,其长度变
为
l
1
.然后在托盘中放一重物,弹簧长度变为
l
2
,则由
l
1
伸长至
l
2
的过
程中,弹性力所作的功为
(A)
kxdx
(B)
kxdx
(C)
l
1
l
1
l
2
l
2
l
2
l
0
l
1
l
0
kxdx
(D)
l
2
l
0
l
1
l0
kxdx
[ ]
答案:(C)
44. A、
B两木块质量分别为
m
A
和
m
B
,且
m
B
=2
m
A
,其速度分别-2
v
和
v
,则两
木块运动动能
之比
E
KA
E
KB
为
(A)
1:1
(B)
2:1
(C)
1:2
(D) -1:2
[ ]
答案:(B)
45.
当重物减速下降时,合外力对它做的功
(A)为正值 (B)为负值
(C)为零 (D)先为正值,后为负值
[ ]
答案:(B)
46.
质点的动能定理:外力对质点所做的功,等于质点动能的增量,其中所描述的外
力为
(A) 质点所受的任意一个外力 (B) 质点所受的保守力
(C) 质点所受的非保守力 (D) 质点所受的合外力
[ ]
答案:(D)
47. 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为零。下列对上述说法判断正确的是
(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
[ ]
答案:(C)
48. 如图所示,一根长为
l
的轻绳,一端固定在
O
端,另
一端系一小球,把绳拉成水平使小球静止在
M<
br>处,然后放手让
它下落,不计空气阻力。若绳能承受的最大张力为
T
0
,则小球
的质量最大可为
(A)
T
0
g
(B)
T
0
2g
(C)
T
0
3g
(D)
T
0
5g
[ ]
答案:( C )
49.
地球绕太阳公转,从近日点向远日点运动的过程中,下面叙述中正确的是
(A)太阳的引力做正功
(B)地球的动能在增加
(C)系统的引力势能在增加 (D)系统的机械能在减少
[ ]
答案:(C)
50. 子弹射入放在水平光滑地面上静止的木块而
不穿出.如图所示,以地面为参照系,指出下列说法
O M
中正确的说法是
(A)子弹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
[ ]
答案:(C)
51、有两个半径相同,质量相等的细圆环
A
和
B
.
A
环的质量分布均匀,
B
环的质量分<
br>布不均匀.它们对通过环心并与环面垂直的轴的转动惯量分别为
J
A
和
J
B
,则
(A)
J
A
>
J
B
(B)
J
A
<
J
B
(C)
J
A
=
J
B
(D)
不能确定
J
A
、
J
B
哪个大
[ ]
答案:(C)
52、两个匀质圆盘
A
和
B
的半径
分别为
R
A
和
R
B
,若
R
A
R
B
,但两圆盘的质量相同,
如两盘对通过盘心垂直于盘面轴的转动惯量各为
J
A
和
J
B
,则
(A)
J
A
>
J
B
(B)
J
B
>
J
A
(C)
J
A
=
J
B
(D)
J
A
、
J
B
哪个大,不能确定
[ ]
答案:(A)
53、有两个半径相同的细圆环
A
和
B
.
A
环的质量为
m
A
,
B
环的质量
m
B
,而
m
A
m
B
。
它们对通过环心并与环面垂直的轴的转动惯量分别为
J
A
和
J
B
,则
(A)
J
A
>
J
B
(B)
J
A
<
J
B
(C)
J
A
=
J
B
(D)
不能确定
J
A
、
J
B
哪个大
[ ]
答案:(B)
54、质量相同的两根匀质棒,长度分别为
l
A
和
l
B
,
l
A
l
B,两根棒对棒的中心的转动惯
量分别为
J
A
和
J
B
,则
(A)
J
A
>
J
B
(B)
J
A
<
J
B
(C)
J
A
=
J
B
(D) 不能确定
J
A
、
J
B
哪个大
[ ]
答案:(B)
55、均匀细棒
OA
可绕
通过其一端
O
而与棒垂直的水平固定光滑轴转动,如图所示.今
使棒从水平位置由静止
开始自由下落,在棒摆动到竖直位置的过程中,下述说法哪一种是
正确的?
(A) 角速度从小到大,角加速度从大到小
(B) 角速度从小到大,角加速度从小到大
(C) 角速度从大到小,角加速度从大到小
(D) 角速度从大到小,角加速度从小到大
[
]
答案:(A )
56、关于刚体对轴的转动惯量,下列说法中正确的是
(A)只取决于刚体的质量,与质量的空间分布和轴的位置无关
(B)取决于刚体的质量和质量的空间分布,与轴的位置无关
(C)取决于刚体的质量、质量的空间分布和轴的位置
(D)只取决于转轴的位置,与刚体的质量和质量的空间分布无关
[ ]
答案:(C)
57、
几个力同时作用在一个具有光滑固定转轴的刚体上,如果这几个力的矢量和为零,
则此刚体
(A) 必然不会转动 (B) 转速必然不变
(C) 转速必然改变 (D)
转速可能不变,也可能改变
[ ]
答案:(D)
58、有两个力作用在一个有固定转轴的刚体上:
(1)
这两个力都平行于轴作用时,它们对轴的合力矩一定是零;
(2)
这两个力都垂直于轴作用时,它们对轴的合力矩可能是零;
(3)
当这两个力的合力为零时,它们对轴的合力矩也一定是零;
(4)
当这两个力对轴的合力矩为零时,它们的合力也一定是零。
在上述说法中,
(A) 只有(1)是正确的
(B) (1) 、(2)正确,(3)
、(4) 错误
(C) (1)、(2) 、(3) 都正确,(4)错误
(D)
(1) 、(2) 、(3) 、(4)都正确
答案:(B)
59、
均匀细杆
OA
能绕
O
轴在竖直平面内自由转动,如图所示。今使细杆
OA
从水平位置
开始摆下,在细杆摆动到竖直位置时,其角速度
、角加速度
的值分别为
(A)
0,
0
(B)
0,
0
(C)
0,
0
(D)
0,
0
[ ]
答案:(D)
60、长
l
质量m的匀质细杆由
直立自然倒下的过程中,触地端始终不滑动,则在碰地前
瞬间,杆的角加速度
(A)
3gl
(B) 0 (C)
3g(2l)
(D)
3gl
[ ]
答案:(C)
61、当刚体转动的角速度很大时(设转轴位置不变)
(A)作用在它上面的力也一定很大
(B)作用在它上面的力矩也一定很大
(C)作用在它上面的冲量矩也一定很大
(D)以上说法均不正确
[ ]
答案:(C)
62、如图所示,A
、
B
为两个相同的绕着轻绳的定滑
轮挂一质量为
M
的
物体,
B
滑轮受拉力
F
,而且
FMg
.设
A、
B
两滑轮的角加速度分别为
A
和
B,不
A
B
轮.
A
滑
计滑轮
M
F
轴的摩擦,则有
(A)
A
=
B
(B)
A
>
B
(C)
A
<
B
(D) 开始时<
br>
A
=
B
,以后
A
<
B
[
]
答案:(C)
63、 一长为
l
的均匀直棒可绕过其一端
且与棒垂直的水平光滑固定轴转动.抬起另一端
使棒向上与水平面成60°,然后无初转速地将棒释放,
在棒下落的过程中,下述说法哪一
种是正确的?
(A) 角速度从小到大,角加速度从大到小
(B) 角速度从小到大,角加速度从小到大
(C) 角速度从大到小,角加速度从大到小
(D) 角速度从大到小,角加速度从小到大
[ ]
答案:(B)
64. 物体做简谐运动时,下列叙述中正确的是
(A)在平衡位置加速度最大 (B)在平衡位置速度最小
(C)在运动路径两端加速度最大 (D)在运动路径两端加速度最小
[
]
答案:(C)
65. 一弹簧振子,当
t0
时,物体处在
xA2
(
A
为振幅)处且向负方向运动,则
它的初相为
(A)
(B)
(C)
(D)
36
36
[ ]
答案:(A)
66. 两个同周期简谐
振动曲线如图所示。
x
1
的相位比
x
2
的相位
(A) 落后2 (B) 超前
(C) 落后
(D) 超前
x
x
1
x
2
[ ]
答案:(B)
67.
把单摆摆球从平衡位置向位移正方向拉开,使
O
t
摆线与竖直方向成一微小角度
,然后由静止放手任
其振动,从放手时开始
计时。若用余弦函数表示其运
动方程,则该单摆振动的初相为
(A) (B) 2 (C)
0 (D)
[ ]
答案:(C)
68. 一弹簧振子,当
t0时,物体处在
xA2
(
A
为振幅)处且向负方向运动,则
它
的初相为
(A)
2
2
(B)
(C)
(D)
3
3
33
[ ]
答案:(D)
69. 一弹簧振子质量m,弹簧倔强系数k,则该模型的固有周期为
(A)
2
mk
(B)
km
(C)
mk
(D)
2
km
[ ]
答案:( A )
70. 一质点作简谐运动,振幅为
A
,在起始时刻质点的位移为
运动,代表次简谐运动的旋转矢量为
A
A
-A
O
A2
O
(A)
(B) (C) (D)
X
X
O
X
O
X
2
-A
A
A
A2
[
2
A
,且向
x
轴正方向
2
]
答案:(B)
71. 一质点作简谐振动,周期为
T
。当它由平衡位置向
x
轴正方
向运动时,从二分之一最
大位移处到最大位移处这段路程所需要的时间为
(A)
T
12 (B)
T
8
(C)
T
6 (D)
T
4
[
]
答案:(C)
t
)
,在
t
=
T
2(
T
为周期)时刻,72.
一质点作简谐振动,振动方程为
xAcos(
质点的速度为
(A)
A
sin
; (B)
A
sin
; (C)
A
cos
; (D)
A
cos
。
[
]
答案:(B)
73. 两个质点各自作简谐振动,它们的振幅相同、周期相同。第一个质
点的振动方程
为
x
1
=
A
cos(
t
+
)。当第一个质点从相对于其平衡位置的正位移处回到平衡位置时,第
二个质点恰在最大负位移处。则第二个质点的振动方程为
11
t
π)
; (B)
x
2
A
cos(
t
π)
;
(A)
x
2
A
cos(
22
3
t
π)
; (D)
x
2
Acos(
t
)
。
(C)
x
2
A
cos(
2
[ ]
答案:(A)
74. 同位相的两相干波源
s
1
、
s
2
相距
产生的波在
P
点叠加后的振幅为
(A)0 (B)
2A
,如图所示。
已知
s
1
、
s
2
的振幅都为
A
,它们2
(C)
2A
(D)以上情况都不是
[
]
答案:(A)
75.
某振动质点的
xt
曲线如图所示,则该振动质点的初相为
(A)
0
3
(B)
0
(C)
0
3
2
3
2
(D)
0
3
[ ]
答案:( B )
76.
一弹簧振子作简谐振动,当其偏离平衡位置的位移的大小为振幅的14时,其动
能为振动总能量的
(A)716 (B)916 (C)1516
(D)1316
[
]
答案:(C)
77. 一质点作简谐振
动,其振动方程为
xAcos(
t
)
。在求质点的
振动动能时,得
出下面五个表达式:
11
(1)
m
2
A
2
sin
2
(
t
)
(2)
m
2
A
2
cos
2
(
t
)
22
11
(3)
kA
2
sin(
t
)
(4)
kA
2
cos
2
(
t
<
br>)
22
2
2
(5)
2
mA
2
sin
2
(
t
<
br>)
T
其中
m
是质点的质量,
k
是弹簧的
劲度系数,
T
是振动的周期。下列表述正确的是
(A)
(1),(4)是对的 (B) (2),(4)是对的
(C)
(1),(5)是对的 (D) (3),(5)是对的
[ ]
答案:(C)
78. 两个同方向的简谐振动
x
1
0.
4cos(100t
3
)
和
x
2
0
.6cos(100t
)
,若令两振动
5
合成的
振幅为最小,则
的取值应为
(A)
7
8
(B)
(C)
(D)
55
3
[ ]
答案:(D)
79. 两个简谐运动方向相同,频率相同,振幅也相同为
A
,其合成的振幅仍然为
A
,则
这两个简谐运动的相位差为
(A)
2
(B)
(C) (D)
3
632
[ ]
答案: (D)
x
80. 某平面简谐波的
波函数为
y
0.1cos[(t
)
](m)
,则
x10m
处质点的振动
2102
方程为
(A)
y
0.1cos(t
)(m)
(B)
y
0.1cos(t
)(
m
)
2222
(C)
y
0.1cos(t)(m)
(D)
y
0.1cos(t
)(
m
)
22
[ ]
答案:( C )
81. 一横波沿绳子传播时, 波的表达式为
y0.05cos(4x10t)
(SI),则
(A)
其波长为0. 5 m (B) 波速为5 ms
(C)
波速为25 ms (D) 频率为2 Hz
[ ]
答案:(A)
82.
yAsin
txu
是
(A)沿着X轴正方向传播的波动 (B)沿着X轴负方向传播的波动
(C)沿着Y轴正方向传播的波动 (D)沿着Y轴负方向传播的波动
[ ]
答案:(B)
83. 在简谐波传播过程中,沿传播方向相距为
1
(
为波长)的两点的振动速度必定
2
(A) 大小相同,而方向相反 (B) 大小和方向均相同
(C) 大小不同,而方向相同
(D) 大小不同,且方向相反
[ ]
答案:(A)
84.
频率为 100 Hz,传播速度为300 ms的平面简谐波,波线上距离小于波长的两点
1
振动的相位差为
,则此两点相距
3
(A) 2.86 m
(B) 2.19 m (C) 0.5 m (D) 0.25 m
[ ]
答案:(C)
85. 一横
波在沿绳子传播时的波动方程为
y0.20cos(2.50
t
<
br>x)
(m),绳上质点
振动时的最大速度为
(A)0.25 ms
(B)1.57 ms (C)2.50 ms (D)12.32 ms
[ ]
答案:( B )
86.
如图所示,当气缸中的活塞迅速向外移动从而使气体膨胀时,气体所经历的过程
(A) 是平衡过程,它能用
p
─
V
图上的一条曲线表示
(B)
不是平衡过程,但它能用
p
─
V
图上的一条曲线表示
(C) 不是平衡过程,它不能用
p
─
V
图上的一条曲线表示
(D) 是平衡过程,但它不能用
p
─
V
图上的一条曲线表示
[ ]
答案:(C)
87.
置于容器内的气体,如果气体内各处压强相等,或气体内各处温度相同,则这两种
情况下气体的状态
(A) 一定都是平衡态
(B) 不一定都是平衡态
(C) 前者一定是平衡态,后者一定不是平衡态
(D) 后者一定是平衡态,前者一定不是平衡态
[
]
答案:(B)
p
88.
气体在状态变化过程中,可以保持体积不变或保持压强不变,这两种过程
(A) 一定都是平衡过程
(B) 不一定是平衡过程
(C) 前者是平衡过程,后者不是平衡过程
(D) 后者是平衡过程,前者不是平衡过程
[ ]
答案:(B)
89. 若理想气体的体积为
V
,压强为
P
,温度为
T
,一个分子的质量为
m
,
k
为玻耳兹曼
常量,
R
为摩尔气体常量,则该理想气体的分子数为
(A)
PVm
(B)
PV(kT)
(C)
PV(RT)
(D)
PV(mT)
[
]
答案:(B)
90. 在
pV
图上有两条曲线
abc和
adc
,由此可以得出以下结论:
p
a
(A)其中一条是绝热线,另一条是等温线
b
(B)两个过程吸收的热量相同
d
c
(C)两个过程中系统对外作的功相等
V
O
(D)两个过程中系统的内能变化相同
[
]
答案:(D)
91. 如图所示,一定量理想气体从体积
V
1
膨胀到
分别经历的过程是:A→B等压过程,A→C等温过程;
热过程,则下述正确的是
(A) A→B对外做功最多,内能增加
(B) A→C吸热最多,内能不变
(C) A→D对外做功最少,内能不变
(D) 所有过程吸热均相等,内能都不变
[ ]
答案:( A )
体积
V
2
A→D绝
92.
如图所示,一定量理想气体从体积
V
1
压缩到体积
V
2
分别经历的过程是:(1)是
等温过程,(2)是绝热过程,(3)是等压过程,则下述正
(A
)(1)是外界对系统做功,内能不变
(B)(2)是外界对系统做功最多,内能减少
(C)(3)是外界对系统做功最少,内能增加
(D) 所有过程吸热均相等,内能都不变
[ ]
答案:( A )
93..用公式
E
C
V
T
(式中
C
V
为定
体摩尔热容量,视为常量,为气体摩尔数)计算
理想气体内能增量时,此式
(A) 只适用于准静态的等体过程
(B) 只适用于一切等体过程
(C) 只适用于一切准静态过程
(D) 适用于一切始末态为平衡态的过程
[ ]
答案:(D)
94. 在温度分别为
327℃和27℃的高温热源和低温热源之间工作的热机,理论上的最
大效率为
(A) 25% (B) 50% (C) 75%
(D) 91.74%
[
]
答案:(B)
95. 设高温热源的热力学温度是低温热源的热力学温度的
n<
br>倍,则理想气体在一次卡
诺循环中,传给低温热源的热量是从高温热源吸取热量的
(A)
n
倍 (B)
n
-1倍 (C)
1n1
倍 (D) 倍
nn
确的是
[ ]
答案:(C)
96. 一定量的理想气体,从
p
-<
br>V
图上初态
a
经历(1)或
p
a
(2)
(1)
O
b
V
(2)
过程到达末态
b
,已知
a
、
b
两态处于同一条绝热线上
(图中虚线是绝热线),则气体在
(A)
(1)过程中吸热,(2) 过程中放热
(B) (1)过程中放热,(2) 过程中吸热
(C) 两种过程中都吸热
(D) 两种过程中都放热
[ ]
答案:(B)
97. 一定质量的理想气体完成一循环过程。此过程在
V
3
2
V
-
T
图中用图线1→2→3→1描写。该气体在循环过程中<
br>吸热、放热的情况是
(A)
在1→2,3→1过程吸热;在2→3过程放热
(B)
在2→3过程吸热;在1→2,3→1过程放热
1
O
(C) 在1→2过程吸热;在2→3,3→1过程放热
T
(D) 在2→3,3→1过程吸热;在1→2过程放热
[ ]
答案:(C)
98. 根据热力学第二定律可知
(A) 功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功
(B) 热可以从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体
(C) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程
(D)
一切自发过程都是不可逆的
[
]
答案:(D)
99. 根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的
(A) 热量能从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体
(B) 功可以全部变为热,但热不能全部变为功
(C) 气体能够自由膨胀,但不能自动收缩
(D)
有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量,但无规则运动的能量不能变为有
规则运动的能量
[
]
答案:(C)
100. “理想气体和单一热源接触作循环工作时,吸收的热量全部用来
对外作功.”
对此说法,有如下几种评论哪种是正确的?
(A)不违反热力学第一定律,但违反热力学第二定律;
(B)不违反热力学第二定律,但违反热力学第一定律;
(C)不违反热力学第一定律,也不违反热力学第二定律;
(D)违反热力学第一定律,也违反热力学第二定律。
[
]
答案:(A)
二、填空题
1.
一质点作直线运动,其坐标
x
与时间
t
如图所示。则该质点在第
秒瞬时速度
答案:3
2.
质点
p
在一直线上运动,其坐标
x
与时
关系:
x
=
A
sin
t
,(SI) (
A
为常数)
,则
t (s)
O
1 2 3 4 5 6
5
x (m)
的关系曲线
为零。
间
t
有如下
在任意时刻
____。
t
时质点的加
速度
答案:
A
2
sin
t
a
=_______
3.
一辆作匀加速直线运动的汽车,在6 s内通过相隔60
m远的两点,已知汽车经过
第二点时的速率为15 ms,则汽车通过第一点时的速率v
1
=____________ __。
答案:5.00 ms
4. 在v
t
图中所示的三条直线都表示同一类型的运动:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条直线
表示的
是______________运动。
答案:匀加速直线
5.
质点以初速
0
从某点出发,在
t
v
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
时间内经过一曲
与初速等值
反向,折路径又回到了出发点,此时质点的速度
则在这段时间内质点的平均速度
答案:0
O
t
为 。
6.
质点沿半径为
R
的圆周运动,运动学方程为
32t
2
(SI) ,则
t
时刻
质点的法向加速度大小为
a
n
=
。
答案:16
R t
2
7. 一质点作半径为 0.1
m的圆周运动,其角位置的运动学方程为:
(SI)
则其切向加速度为
a
t
=_______________。
答案:0.1 ms
2
8.
一质点沿
x
方向运动,其加速度随时间变化关系为
a
= 3+2
t
(SI);如果初始时
质点的速度v
0
为5
ms,则当
t
为3s时,质点的速度 v = 。
答案:23 ms
π
1
2
t
42
1
2
1
3
9.
已知质点的运动学方程为
r
(5
2t
<
br>t)i
(4t
t)j
(SI);当
t
= 2 s时,
23
加速度的大小为
a
=
。
答案:2.24 ms
2
10. 一质点作半径为
R
的变速圆周运动,某一时刻质点的速率为
v
,则在任意时刻质
点作圆周运动的加速度大
小为 。
d
v
2
v
4
答案:
2
dt
R
<
br>
11. 在
x
轴上作变加速直线运动的质点,已知其初
速度为
v
0
,初始位置为
x
0
,加速度
aCt<
br>2
(其中
C
为常量),则其速度与时间的关系为
v
。
12
答案:
v
0
Ct
3
3
12. 以速度
v
0
、仰角
0
斜向上
抛出的物体,不计空气阻力,其切向加速度的大小从抛
出到到达最高点之前,越来越_________
_______。
答案:小
13.
一质点沿
x
轴作直线运动,它的运动学方程为
x
=3+5
t
+6
t
2
t
3
(
SI),则加速度为
零时,该质点的速度
v
__________________
。
答案:17ms
14. 一质点沿半径为
1.0m
的圆周运动,其角位
移(以弧度表示)
t
3
3
,则
t1s
时质点的加速度大小为 。
答案:
5ms
2
15. 质量为
m
的小球在光滑平面上,沿水平方向以速率
v
0
撞击一垂直的墙面,被弹回
的
水平速率仍为
v
0
,则碰撞过程中,小球的受到墙壁的冲量大小为_________
_。
答案:2
mv
0
(动量定理)
16.
一质点所受的冲量方向与质点的 方向相同。
答案:动量增量
17. 作用于质点系合外力的冲量等于质点系 的增量。
答案:动量
18. 质点系动量守恒的条件是
。
答案:质点系所受的合外力为零
19. 一质量为m的质点,以初速v竖直上抛,忽略空
气阻力,则质点从抛出点到最高
点的过程中,所受到的重力冲量为
。(取向上为正方向)
ˆ
答案:
mvj
20. 一质量为m
的质点以初速
0
从某点出发,在
t
时间内经过一曲折路径又回到
了出
发点,此时质点的速度与初速等值反向,则在这段时间内质点所受到的平均力的大小
为
。
答案:
2mv
0
t
21.
质量
m
=10kg的木箱放在地面上,在水平拉力
F
= (50+10t)
N的作用下由静止开始
沿直线运动,若已知木箱与地面间的摩擦系数
μ
=0.1,那么
在
t
= 2 s时,木箱的速度大小
为__________(g取10
ms
2
)。
答案:10 ms
22. 一变力作用在质点上,力随时间的
变化关系为:
FF
0
sin
t(N)
,其中ω、
F
0
均
为常数,F的单位为N,t的单位为s,则在
t0
至t
时间内,平均冲力的大小
为
。
答案:
2F
0
23. 已知地球质量为M,半径为
R,一质量为m的火箭从地面上升到距地面高度为2R
处,在此过程中,地球引力对火箭作的功为
。
答案:
2GMm
3R
24. 质量
为1kg的物体,在坐标原点处从静止出发在水平面内沿x轴运动,其所受合
力方向与运动方向相同,合
力大小为
F32x(N)
,那么,物体在开始运动的3m内,合力
所作的功为
。
答案:18J
25.
一物体放在水平传送带上,物体与传送带间无相对滑动,当传送带作加速运动时,
静摩擦力对物体作功为________
__。(仅填“正”,“负”或“零”)
答案:正。
26.
质点系机械能守恒的条件
是
。
答案:作用于质点系的外力和非保守内力不作功
27.
物体沿任意闭合路径运动一周时,其保守力对它所作的功为 。
答案:0
28. 一质量为
m
的质点在指向圆心的力
F
=
k
/
r
2
的作用下,作半径为
r
的圆周运动,
此质点的动能为__________。
答案:
k(2r)
。
29.
某质点在力
F
=(4+5
x
)
i
(SI)的作用下沿x
轴作直线运动,在从
x
=0移动到
x
=10m的过
程中,力
F
所做的功为_____
_____。
答案:290J(变力作功,功的定义式)
30. 一劲度系数为k的轻弹簧
,原长为
l
0
,在拉力的作用下由
l
1
伸长至
l<
br>2
,则在此过程
中弹性力所作的功为
。
1
答案:
k
l
1
l
2
2l
0
l
1
l
2
2
31. 用一水平恒力将一个质量为50kg的木箱匀速推上
30
0
斜坡6m,斜面与木箱间的摩
擦系数为0.20,则重力所作的功为
。
答案:-1470J
32. 一质量为3kg有质点受变力
F6t(N)作用作初速为0的直线运动,则在
t2s
时
力的瞬时功率P=
W。
答案:48W
33.
一均匀细直棒,可绕通过其一端的光滑固定轴在竖直平面内转动.使棒从水
平位置自由下摆,棒是否作匀角加速转动?________________。
答案:否
34. 一长为
l
、质量可以忽略的直杆,两端分别固定
有质量
和
m
的小球,杆可绕通过其中心
O
且与杆垂直的水平光滑固定
轴
直平面内转动.开始杆与水平方向成某一角度
,处于静止状态,
所示.释
放后,杆绕
O
轴转动.则当杆转到水平位置时,该系统
到的合外力矩的大小
M
=_______________。
m
O
2m
为2
m
在铅
如图
所受
1
答案:
mgl
。
2
35. 一根均匀棒,长为
l
,质量
为
m
,可绕通过其一端且与其垂直的固定轴在竖直面内自由
转动.开始时棒静止在水平
位置,当它自由下摆时,它的初角速度等于_____ ____,已知
1
均匀棒对于通过其
一端垂直于棒的轴的转动惯量为
ml
2
。
3
答案:0
36. 一质量为
m
,半径为
R
的均匀细圆环,绕其中心轴转动时的
转动惯量
为 。
答案:
JmR
2
37. 一质量为
m
、长度为
l
的均匀细杆,绕通过其中心的垂直轴
转动时的转动惯量
为 。
答案:
J
1
ml
2
12
38. 一根
均匀棒,长为
l
,质量为
m
,可绕通过其一端且与其垂直的固定轴在竖直面内
自由
转动.开始时棒静止在水平位置,当它自由下摆到竖直位置时,它的角加速度等于___
___。
1
已知均匀棒对于通过其一端垂直于棒的轴的转动惯量为
ml
2。
3
答案:0
39. 一质量为
m
的质点
沿着一条曲线运动,其位置矢量在空间直角座标系中的表达式为
r
<
br>a
cos
ti
b
sin
tj
,其中
a
、
b
、
皆为常量,则此质点对原点的角动量大小
L
=_________
_______。
答案:
m ab
40.
一飞轮以角速度
0
绕光滑固定轴旋转,飞轮对轴的转动惯量为
J
1
;另一静止飞轮突然
和上述转动的飞轮啮合,绕同一转轴转动,该飞轮对轴的转动惯量为前者的
二倍.啮合后
整个系统的角速度
=__________________。
1
答案:
0
3
41.
在两个相同的弹簧下各悬挂一物体,两物体的质量之比为1:4,则两者作简谐振
动的周期之比为
。
答案:
1:2
42.有一弹簧振子,振幅
A
2.0
10
2
m
,周期
T1.0s
,初相
3
4
,则它的运动
方程为
。
答案:
x
(2.0
10
2m)cos[(2
)t
0.75
]
43.
一物体作简谐振动,周期为
T
,则物体由平衡位置运动到最大位移处所需的时间
为
。
答案:
T4
44.
一弹簧振子作简谐振动,其运动方程用余弦函数表示。若
t
=
0时,振子在负的
最大位移处,则初相为__________
_。
答案:
45.
一弹簧振子作简谐振动,其运动方程用余弦函数表示。若
t
=
0时,振子在位移
为
A
2处,且向负方向运动,则初相为
。
答案:
46. 一物体作简谐振动,周期为
T
,则物体由正的最
大位移处运动到负的最大位移处所
需的时间为
。
答案:
T2
47. 两个小球A、B做同频率、同方向的简谐振动,当
A球自正方向回到平衡位置时,B球
恰好在正方向的端点,则A球比B球
(填“超前”或“落后”)。
答案:超前
48.
图中用旋转矢量法表示了一个简谐振动。旋转矢量的长度为0.04 m,旋转角速度
=
4 rads。此简谐振动以余弦函数表示的振动方程为
x
=_________________________
_(SI)。
答案:
0.04cos(4t
1
)
。
2
49. 一质点沿
x
轴作简谐振动,振动范围的中心点为
x
轴的原点。已知周期为
T
,振幅
为
A
。 若
t
= 0时质点处于
x
2
1
t
)<
br> 。
T3
1
A
处且向
x
轴正方向运动,则振动方
程为
x
2
= 。
答案:
Acos(
50. 一水平弹簧简谐振子的振动曲线如图所示。
当振子处在位移的绝对值为
A
、速度
为零、加速度为-
A
的状态时,对应于曲线上的________ __点。
答案:
a
,
e
51.
一物体作简谐振动,其振动方程为
x0.04cos(t)
(SI)。当
t
= 0.6 s时,
物体的速度v
=________________ __。
答案:-0.209ms
52. 一简谐振子的振动曲线如图所示,则以余弦函数表示的振
动方程为
_________________________。
答案:
x0.04cos(t
1
)
x (m)
2
0.04
53.
一弹簧振子在水平面上作简谐振动,在从平衡位置
t (s)
O
向负最大位移处运动过程中
1 2
(A)动能减少,势能增加
(B) 动能
-0.04
增加,势能
减少
(C)动能增加,势能增加
(D) 动能减少,势能减少
[ ]
答案:(A)
54. 一质点作简谐振动,振动方程式为
xAc
os(
t
)
,动能和势能相等时,它的位
移为
(A)
x
A
2
3
(B)
x
A
(C)
xA
(D)
xA
2
2
2
5
3
1
2
[ ]
答案:(B)
55.
一物体同时参与同一直线上的两个简谐振动,其分振动的表达式分别为:
12
x
1
0.05cos(4
t)
(SI) ,
x
2
0.03cos(4t
)
(SI)
33
则合成振动的振幅为_________
____。
答案:0.02 m
56.
两个同方向同频率的简谐振动,其振动表达式分别为:
x
1
6
10
2
cos(5t
1
<
br>)
(SI) ,
x
2
210
2
cos(5t)
(SI)
2
它们的合振动的初相为_________
___。
答案:
0.60
57.
两个同方向同频率的简谐振动,其振动表达式分别为:
1
x
1
6.0
10
2
cos(5t
)
(SI) ,
x
2
6.010
2
cos(5t)
(SI)
2
它们合振动的初相为_______ __。
答案:
0.25
58.
一平面简谐波沿
x
轴正方向传播,波速
u
= 100 ms,
y (m)
0.2
O
0.2
-0.2
0.6
1.0
x (m)
t
= 0
时刻的波形曲线如图所示.频率
= _______
_____。
答案:125赫兹
1
59. 一平面简谐波(机械波)沿
x
轴正方向传播,波动表达式为
y0.2cos(tx)
2
(SI),则
x
= -3
m处媒质质点的振动加速度
a
的表达式为_________________
_。
3
答案:
a
0.2
2
cos(
t
)
2
60.
已知波动方程
y0.05cos(2.5
t0.1
x
)
m,则其波速为 。
答案:
u25
ms
61. 已知一平面简谐波的波长
= 1 m,振幅
A
=
0.1 m,周期
T
= 0.5 s.选波的传
播方向为
x
轴正方
向,并以振动初相为零的点为
x
轴原点,则波动表达式为
y
=
_____________________________________(SI)。
答案:
0.1cos(4t2x)
62.
已知波源的振动周期为4.00×10
-2
s,波的传播速度为300
ms,波沿
x
轴正
方向传播,则位于
x
1
= 10.0
m 和
x
2
= 16.0 m的两质点振动相位差为__________。
答案:
(txu)4]
,
x
2
63. 一平面简谐波沿
Ox
轴正向传播,波动表达式为
yAcos[
=
-
L
2
处质点的振动和
x
1
=
L
1
处质点的振动的相位差为
2
-
1
=_____________ _____。
答案:
L
1
L
2
u
64.
当波在传播过程中遇到障碍物时,其产生衍射的条件是_______ 。
答案:障碍物的宽度小于等于波的波长
65. 惠更斯原理的内容是
。
答案:介质中波动传播到的各点都有可以看作是发射子波的波源,而在其后的任意时刻,
这
些子波的包络就是新的波前
66. 质量为
M
,摩尔质量为
M
mo
l
,分子数密度为
n
的理想气体,处于平衡态时,系统压
强
P
与温度
T
的关系为____________________。
答案:
PnkT
。
67.
两种不同种类的理想气体,其分子的平均平动动能相等,但分子数密度不同,则它
们的温度
。
答案:相同
68.
两种不同种类的理想气体,其分子的平均平动动能相等,但分子数密度不同,则它
们的压强
。
答案:不同
69. 给定的理想气体(比热容比
为已知),从标准状
态(
p
0
、
V
0
、
T
0
)开始,
作绝热膨胀,
体积增大到三倍,膨胀后的温度
T
=________
____。
1
答案:
()
1
T
0
3
70. 理想气体在如图所示a-b-
c过程中,系统的内
能增量
E
=______
___。
答案:0
71. 将热量
Q
传给一定量的理想气体,若气体的温
度不变,则热量用于______________。
答案:对外做功
p
c
等温线
b
O
a
V
72. 将热量Q
传给一定量的理想气体,若气体的压强不变,则热量用于
______________
。
答案:对外做功,同时增加系统内能
73. 1mol双原子刚性分子理想气体,从状态
a
(
p
1
,
V
1
)沿
p
—
V
图所示直线变到状态
b
(
p
2
,
V<
br>2
),则气体内能的增量
E
=___ ____。
5
答案:
PV
22
PV
11
2
p
b
a
74. 如图所示,一理想气体系统由状态
a沿
acb
到达
吸收热量350J,而系统做功为130J。经过过程
ad
b
,系
40J,则系统吸收的热量
Q
=_________ ___。
答案:260J
状态
b
,系统
V
O
统对外做功<
br>p
c
b
75.热力学第二定律的克劳修斯表述指出了
过程是不可逆过程。
答案:热传导
a
d
O
76.
热力学第二定律的开尔文表述指出了
V
过程是不可逆过程。
答案:功变热
三、计算题
v
ˆ
(102t
2
)
ˆ
j
,式中r的单位为
m,t的单1.质点在oxy平面内运动,其运动方程为
r2ti
位为s。求:(1)质点的
轨迹方程;(2)质点在t=0到t=1s时间内的位移;
(3)t=1s时质点的速度;(4)t=1s时质点的加速度。
解答及评分标准:
x
2t,y
10
2t
2
,
(1)轨迹方程:
x
2
y
10
2
。
(2分)
ˆ
2
ˆ
(2)位移:
rr
1
r
0
2ij(m)
。
(2分)
ˆ
dr
ˆ
4t
ˆ4
ˆ
j(ms)
。 (4分) (3)速度:
v2ij
,将t=1s代入得,
v2i
dt
dv
(4)加速
度:
a4
ˆ
j(ms
2
)
。
(4分)
dt
2.一人自原点出发,25 s内向东走30 m,又10 s内向南走10
m,再15 s内向正西北走
18 m。求在这50 s内,
(1)
平均速度的大小和方向;
(2) 平均速率的大小。
解答及评分标准:
(1)
OCOAABBC
|OC|
=17.48
m,方向
=8.98°(东偏北) (3分)
v
rtOCt
0.35 ms (3分)
西
O
南
y北
C
A
B
x
东
方向东偏北8.98° (3分)
(2)
(路程)
S
301018
m=58m,
vSt1.16
ms (3分)
3.一质点沿
x
轴运动,其加速度为
a
4
t
(SI),已知
t
0时,质点位于
x
10
m处,
初速度v
0.试求其位置和时间的关系式。
解答及评分标准:
dv d
t
4
t
, (2分)
dv
4
t
d
t,
v
2
t
2
(3分)
v
d
x
d
t
2
t
2
(3分)
x
2
t
3
3+
x
0
(SI) (4分)
4.有
一质点沿
x
轴作直线运动,
t
时刻的坐标为
x
= 4.5
t
2
– 2
t
3
(SI) 。试求:
(1)第2秒内的平均速度;
(2)第2秒末的瞬时速度;
(3)第2秒内的路程。
解答及评分标准:
(1)
v
x
t0.5
ms
(3分)
(2) v = d
x
d
t
= 9
t
- 6
t
2
(3分)
v(2) =-6 ms
(2分)
(3)
S
=
|
x
(1.5)-
x
(1)| +
|
x
(2)-
x
(1.5)| = 2.25 m
(4分)
5.一质点沿
x
轴运动,其加速度
a
与位置坐标
x
的关系为
a
=2+6
x
2
(SI)
如果质点在原点处的速度为零,试求其在任意位置处的速度。
解答及评分标准:
设质点在
x
处的速度为v,
a
d
v
d
v
dx
26x
2
(4分)
dtdxdt
v
x
v
d
v
2
6x
2
dx
(4分)
00
v2xx
3
1
2
(4分)
j(ms
2
)
,t=0时质点位于坐标原点,且初速6
.质点在Oxy平面内运动,其加速度为
a6t
ˆ
ˆ
(ms)
.求:度为
v
0
2i
(1)质点在任一时刻的速度;(2)质点的
运动方程;(3)质点的轨
迹方程。
解答及评分标准:
(1)质点在任一时刻的速度为
t
ˆ
3t
2
ˆ
v
v
0
(
6t
ˆ
j)dt
2ij(ms)
。
(4分)
0
(2)质点的运动学方程为:
t
ˆˆ
t
3
ˆ
r
r
0
(
2i
3t
2
ˆ
j)dt
2tij(m)
。 (4分)
0
(3)因
x
2t
x
3
,则质点的轨迹方程为
y()<
br>。 (4分)
3
2
y
t
7.一质点作半径为
R10m
的圆周运动,其角位置随时间的变化规
律为
126t2t
2
(rad)
,求
t2s时:(1)质点的角速度、角加速度、线速度大小;(2)切
向加速度、法向加速度、总加速度的大
小。
解答及评分标准:
(1)质点的角速度
角加速度
d
64t
,
2
2ra
ds
; (2分)
dt
d
4(rads
2
)
;
(2分)
dt
线速度
2
2
R
20ms
(1分);
(2分)
(2)切向加速度
a
t
R
40(ms
2
)
;
(2分)
2
40(ms
2
)
;
(2分)
法向加速度
a
n
R
2
21
2
总加速度大小
a
(a
t
2
a
n
)
402(ms
2
)
。
(2分)
8. (1) 对于在
xy
平面内,以原点
O
为圆心作
匀速圆周运动的质点,试用半径
r
、角速
度
和单位矢量
i
、
j
表示其
t
时刻的位置矢量.已知在t
= 0时,
y
= 0,
x
=
r
,
角速度
如图所示;
(2)由(1)导出速度
v
与加速度
a
的矢量表示式;
(3)试证加速度指向圆心。
解答及评分标准:
rx iy
jrcos
t irsin
t j
(3分)
dr
(2)
v
r
sin
t
i
r
cos
t j
(3分)
dt
d
v
22
<
br>r
cos
t
i
r
sin
t j
(3分)
a
dt
2
(3)
a
rcos
t
i
rsin
t
j
2
r
这说明
a
与
r
方向相反,即
a
指向圆心 (3分)
9.由楼窗口以水平初速度
v
0
射出一发子弹,取枪口为原点
,沿
v
0
方向为
x
轴,竖直向下
(1)
为
y
轴,并取发射时刻
t
为0,试求:
(1)
子弹在任一时刻
t
的位置坐标及轨迹方程;
(2)
子弹在
t
时刻的速度,切向加速度和法向加速度。
解答及评分标准:
(1)
xv
0
t ,
y
轨迹方程是:
y
1
2
gt
2
O
v
0
a
n
x
1
22
(4分)
xg
v
0
2
(2) v
x
=
v
0
,v
y
=
g
t
,速度大小为:
a
t
(3
方向为:与
x
轴夹角
=
tg
1
(
gt
v
0
)
g
y
分)
2
a
t<
br>
d
v
dt
g
2
t
v
0
g
2
t
2
与
v
同向.
(3分)
a
n
g
2
a
t
2
12
2
v
0
g
v
0
g
2
t
2
方向与
a
t
垂直.
(2分)
10.一质点具有恒定加速度
a6i4j
ms
2
,在
t0
时,其速度为零,位置矢量
r
0
10i
m。求任意时刻的速度和位置矢量。
解答及评分标准:
dv
由
a
(2分)
dt
vt
dv
得
adt
(2分)
00
得速度
v6ti4tj
ms (2分)
dr
由
v
(2分)
dt
r
t
得
dr
vdt
(2分)
r
0
0
得位置矢量
r(103t
2
)i2t
2
j
m
(2分)
11. 质量为
M1.5kg
的物体,用一根长为
l1.25
m
的
挂在天花板上,今有一质量为
m10g
的子弹以
v
0
500ms
速度射穿物体,刚穿出物体时子弹的速度大小
v30ms,
时间极短,求:
(1)子弹刚穿出时绳中张力的大小;
(2)子弹在穿透过程中所受的冲量。
细绳悬
的水平
v
0
m
l
v
设穿透
M
解答及评分标
准:
(1)因穿透时间极短,故可认为物体未离开平衡位置。因此,作用于子弹、物体系统上的
外力均在铅直方向,故系统在水平方向动量守恒。令子弹穿出时物体的水平速度为
V
ˊ
有
mv
0
mvMv
(3分)
v'm
v
0
v
M3.13ms
(2分)
TMgMv
2
l
26.5N
(2分)
(2)由动量定理知
ftmvmv
0
(设
v
0
方向为正方向) (3分)
=-4.7 N
s
(2分)
12.已知一质点的质量
m1kg
,其运动的位置矢量为
<
br>6
π
π
r
(sin(t)i
cos(t)j)
(SI制)
π
22
试求:⑴第4秒时,质点的动量;⑵前4秒内,质点受到合力的冲量;⑶据⑵的计算,是
否
说明在⑵所指的过程中,质点的动量是守恒的?
解答及评分标准:
⑴由速度的定义,可得质点的速度为
dr
v
3cos(t)i
3sin(t)j
⑴ (2分)
dt22
因此,质点的动量
P
mv
3cos(t)i
3sin(t)j
⑵ (2分)
22
将
t4s
代入式⑵得
即
t4s
时,质点
动量的大小为
3kgms
,方向沿x轴的负方向。 (2分)
⑵将
t0
代入式⑵得
由动量定理,前4s内,质点受到外力的冲量为
IP
4
P
0
0
(2分)
⑶上述计算表明质点在前4s的运动过程中,初末两时刻(状态)的动量相等。
将
t1s
代入式⑵,得
将
t2s
代入式⑵,得
故质点在⑵所指的过程中动量是不守恒的。
(4分)
13. 设有一静止的原子核,衰变辐射出一个电子和一个中微子后成为一个
新的原子
核.已知电子和中微子的运动方向相互垂直,且电子的动量为
1.2
10
-22
kgms
,中微子的
动量为
6.4
10
-23
kgms
.求新原子核的动量的大小和方向(求出
和
角)。
解答及评分标准:
静止核衰变前后,动量守恒
(2分)
P
e
定律,
P
N
uvuvuv
(2分)
0P
N
P
e
P
ν
P
uvuv
由题意,
P
e
P
ν
,有
P
N
P
e
2
P
ν
2
代入已知数据有
(2分)
P
e
1.2
10
22
arctan
arctan61.9
(4分)
23
P
ν
6.4
10
则新核的与中微子的动量间的夹角为
14.质量为1 kg的物体,由水平面上点
O
以初速度
v
0
=10ms竖直上抛,若不计空气
的阻力,求(1)物体从上抛
到上升到最高点过程中,重力的所做的功;(2)物体从上抛到
上升到最高点,又自由降落到
O
点过程中,重力的所做的功;(3)讨论在物体上抛运动中
动能和势能的关系;(4)物体的最
大势能(要求用动能定理求解)。
解答及评分标准:
(1)规定向上的方向为正。
物体从上抛到上升到最高点过程中,只有重力的作用,由动能定理得
负号说明重力做功的方向与运动方向相反。
(4分)
(2)规定向上的方向为正。
物体从上抛到上升到最高点,又自由降落到
O
点(速度为
v
2
=-10ms)过程中,只有重
力的作用,由动能
定理得
W
11
mv
2
2
mv
0
2<
br>0(J)
(3分)
22
(3)物体在上抛运动中机械能守恒
在物体上抛运动中,动能和势能不断转换,其和不变 (2分)
(4)物体的最大势能为:在上抛的最高点,势能最大
1
或者
E
pmax
E
kmax
mv
0
2
50(J
)
(3分)
2
15. 一力作用在一质量为
3.0kg
的质点上。已知质点位置与时间的
函数关系为:
x3t4t
2
t
3
(SI)。试求:⑴力在最初
2.0s
内所作的功;⑵在
t1.0s
时,力对质点的瞬
时功率。
解答及评分标准:
由题意可得
v
3
8
t<
br>3
t
2
a
6
t
8
si
(2分)
将t=0s、t=1s和t=2s分别代入式⑵得
V
0
=3ms
1s末的速度大小:
v
1
2ms
2s末的速度大小:
v
2
1ms
(2分)
由动能定理得,最初二秒内的功为
A
11
22
(.4分)
m
(
v
2v
0
)
3
(1.0
2
3
2
)
12(J)
22
第一秒末的瞬时功率:
P
2
Fv
2
mav
2
3
2
2
12w
(4分)
16. 一质量为m=200g的框架,用一弹簧悬挂起来,使弹簧伸长x
0
=10cm。今有一质量
为m=200g的铅块在高h=30cm处从静止开始落进框架。求
此框架向下移动的最大距离。弹
簧质量不计,空气阻力不计。
解答及评分标准:
铅块与框架发生完全非弹性碰撞,动量守恒,
的过程中只有重力和弹簧弹性力作功,机械能
mgkx
0
两者一起向下运动
守恒。
(1) (2分)
30cm
动量守恒
mv
0
2mv
(2) (2分)
且脚
v2gh
(2分)
弹性势能零点取在弹簧原长处,重力势能零点取在框架静止处,由机械能守恒得
1
2
11
kx
0
2mv
2
k(A
x
0
)
2
2mgA
(3) (4分)
222
联合上三式,可得A=0.3m.
(2分)
ˆ
的作用下17. 13.质量为M的质点,t=0时位于
x<
br>0
处,速率为
0
,在变力
Fk
x2
i
作直线运动,求:(1)当质点运动到x处的速率;(2)变力所作的功。
解答及评分标准:
(1)由牛顿第二定律知:
d
dx
kMx
2
(4分);
2
分离变量,两边积分得
<
br>
0
2kM(1x1x
0
)
(4分)
(2)由动能定理得:
Ak(1x1x
0
)
(4分)
18. 有一质量可忽略的轻弹簧,其一端系在铅直放置的圆环的顶点P,另一端系一质
量为m
的小球,小球穿过圆环并在圆环上运动,设球与环的摩擦可忽略。t=0时,小球静
止于A点,弹簧处于
自然状态,其长度为圆环的半径R;当小球运动到圆环的底端B点时,
小球对圆环没有压力。求此弹簧的
劲度系数。
解答及评分标准:
取弹簧原长处为弹性势能零点,B点为重力势能零点,从A到
B过程中只有保守力作功,
机械能守恒。在B点重力和弹力的合力提供质点做圆周运动的向心力。 1
2
1
2
mv
kR
mgR(2<
br>
sin30
0
)
22
(4分,4分,4分)
kR
mg
mv
2
R
k
2mgR
19. 质量为
m0.5kg
的质点,在
xoy
坐标平面内运动,
其运动方程为
x
=5t
2
,
y
=0.5(SI),求从t2s
到
t4s
这段时间内,外力对质点做的功。
解答及评分标准:
第一种:根据功的定义
d
2x
d
2
y
根据运动方程先求出加速度
a
2
i
2
j
10i
(4分)
dtdt
根据牛顿第二定律:
Fma5i
(4分)
根据功的定义
:
W
F
x
dx
5dx<
br>
300(J)
(4分)
2020
8080
第二种:根据动能定理
dx
dy
根据运动方程先求出速度
vij10ti<
br> (4分)
dtdt
t2s
时的速度大小:
v
1
20ms
(2分)
t4s
时的速度大小:
v
2
40ms
(2分)
根据动能定理:
W
E
k
300(J)
(4分)
ˆ
(
N)
的作用下作直线运动,设
t0
时,20. 一质量为
m2kg
的质点,在
变力
F4ti
x0
,
0
0
。求:(1)变力持续作用2秒后,质点的速率。
(2)在变力的作用下移动9米后,质点的速率。
解答及评分标准:
t
(1)动量定理
Fdt
m
m
0
(1分)
0
(
4tdt)m
t
2
0
4ms
1
(2分)
0
t
ˆ
,
dx
dtt
2
dt
ˆ
,
0
adt
t
2
i
(2)
aFm2ti
0
2
2
x
x
0
t
2
dt
t
3
3
,x=9m 时,t=3秒
(2分)
0
2
2A
F
(2分) 由动能定理
m
2
2m
0
t
A<
br>F
4t
3
dt
81
(J)(
2分)
0
3
2
A
F
m
819
m
s
(1分)
21.
初速为
0
,质量为m的质点在水平面内作直线运动,所受阻力的大小正比于质点<
br>速率的平方根,求:(1)质点从开始运动到停止所需的时间;(2)阻力所作的功。
解答及评分标准:
(1)由题意
fk
(2分)则
md
dtk
(2分)
即
d
kdtm
(2分)
t2m
0
k
(3分)
2
(2)由动
能定理得:
A
f
E
k
m
0
2<
br> (3分)
22. 一质量为2kg的质点受变力
F12t
(F的单位为m,t的单位为s)作用从静止出
发作直线运动。试求质点在变力作用下运动8米,(1)
质点动能的增量;(2)变力对物体
所作的功。
解答及评分标准:
(1)因
a
t
0
t
F
6t(ms
2
)
(2分)
m
则
0
adt
3t
2
(ms)
(2分)
0
x
x
0
d
t
t
3
(ms)
(2分)
当x=8m时,变力作用时间为:t=2s,速度大
小为
8
12(ms)
。 (2分)
质点动能的增
量:
E
K
11
2
m
82
m
0
144(J)
(2分)
22
(2)由动能定理知:变力对物体所作的功为
W
E
K
144(J)
(2分)
23. 一物体按
xct
3
的规律作直线运动,设介质对物体的阻力与速率的平方成正比,
比
例系数为k。求:(1)物体从
x
0
0
运动到
xl
时,
阻力所作的功;(2)主动力所作的功。
解答及评分标准:
(1)由速度的定义可得
v
dx
3ct
2
,
(2分) dt
则阻力为
fkv
2
9kc
2
t
49kc
23
x
43
(2分)
由功的定义得
A
f
9kc
23
x
43
dx0
l
27
2373
kcl
(J) (3分)
7<
br>(2)由动能定理得
A
F
A
f
E
K
,
(2分)
27
2373
1
2
27
2373
9
1343
kcl
mv
kcl
mcl
(3分)
7272
24.在半径为
R
的具有光滑竖直固定中心轴的水平圆盘上,有一人静止站立在距转轴为
1
R
处,人的质
量是圆盘质量的110.开始时盘载人对地以角速度
0
匀速转动,现在此人
2
1
沿圆盘半径走到圆盘边缘。已知圆盘对中心轴的转动惯量为
MR
2
.求:求此时圆盘对地
2
的角速度.
解答及评分标准:
A
F
(1)
设当人走到圆盘边缘时,圆盘对地的绕轴角速度为
,则人对与地固联的转轴的角
速度也为
,
(2分)
人与盘视为系统,所受对转轴合外力矩为零,系统的角动量守恒. (2分)
设盘的质量为
M
,则人的质量为
M
10,有:
2
1M
1
M
2
1
2
R
(6分)
MR
R
0
MR
2
10
2
10
2
2
7
解得:
0
8
(2分)
R
25.如图所示,一个质量为
m的物体与绕在定滑轮上的绳子相联,
绳子质量可以忽略,它与定滑轮之间无滑动.假设定滑轮质量为
M
、半
1
径为
R
,其转动惯量为
MR
2<
br>,滑轮轴光滑.试求该物体由静止开始下
2
m
M
落的过程中,下落速度与时间的关系.
解答及评分标准:
根据牛顿运动定律和转动定律列方程
对物体:
mg
-
T
=
ma
①
2分
对滑轮:
TR
=
J
② 2分
运动学关系:
a
=
R
③ 2分
将①、②、③式联立得
T
1
R
a
=
mg
(
m
+
M
) 4分
a
2
M
∵ v
0
=0,
T
mg
∴
v=
at
=
mgt
(
m
+
1
M
)
2分
2
26.一长为1 m的均匀直棒可绕过其一端且与棒垂直的水平光滑固定轴转动.抬起
另一端
1
使棒向上与水平面成60°,然后无初转速地将棒释放.已知棒对轴的转动惯量为ml
2
,
3
其中
m
和
l
分别为棒的质
量和长度.求:
(1) 放手时棒的角加速度;
(2)
棒转到水平位置时的角加速度.
解答及评分标准:
设棒的质量为
m
,当棒与水平面成60°角并开始下落时,
动定律
MJ
2分
l
m
g
根据转
O
60
°
其中
M
于是
1
mglsin30
mgl4
3分
2
M3g
7.35
rads
2
2分
J4l
当棒转动到水平位置时,
M
那么
1
mgl
2分
2
M3g
14.7
rads
2
3分
J2l
27.一半径为25 cm的圆柱体,可绕与其中心轴线重合的光滑固定轴转动.
圆柱体上
绕上绳子.圆柱体初角速度为零,现拉绳的端点,使其以1
ms
2
的加速度运动.绳与圆柱
表面无相对滑动.试计算在
t
=
5 s时
(1) 圆柱体的角加速度,
(2) 如果圆柱体对转轴的转动惯量为2
kg
·
m
2
,那么要保持上述角加速度不变,应加的
拉力为多少?
解答及评分标准:
(1) 圆柱体的角加速度
=
a
r
=4 rad s
2
4分
(2) 根据转动定律
fr
=
J
分
则
f
=
J
r
=
32 N
4
分
28.质量为
m
1
的物体A可在光滑水平面上滑动,系于A上
的不可伸长的轻绳绕过半径
为
r
、转动惯量为
J
的转轮B与质量为<
br>m
2
的C物相连,如
示,设绳子与轮之间无滑动,且阻力不计。求物体的加速度
段绳的张力。
解答及评分标准:
设二物的加速度大小为
a
,轮的角加速度为
,
转轮两边
绳的张力分别为
T
1
和
T
2
,则A和C平动的
动力学方程分别为
T
1
m
1
a
;
(2分)
图所
及两
m
2
g
T<
br>2
m
2
a
(2分)
转动定律
(T
2
T
1
)rJ
(2分)
又由于绳与轮之间无滑动,故有
ar
(2分)
联立解得
a
m
2
g
(2分)
2
m
1
m
2
Jr
m
1
m
2
g
(1分)
T
1
2
m
1<
br>
m
2
Jr
m
2
(m
1
Jr
2
)g
T
2
(1分)
2
m
1
m
2
Jr
29.如图所示,有一
根长为L,质量为m的匀质细杆
一端可绕通过O点并垂直纸面的轴转动。开始时杆处于水平
(1
)当杆处在水平位置时,杆的角加速度,杆中心点C的
(2)当杆处在垂直位置时,杆的角速度,杆端点
A的速度。
解答及评分标准:
(1)当杆处在水平位置时,所受力矩为
M
由转动定理
M
1
mgL
2
OA,杆的
位置。求:
加速度;
11
mgLI
mL
2
;
(2分)
23
3g
则
;
(2分)
2L
L3g
(2分)
a
C
24
(2)当杆处在垂直位
置时,由机械能守恒定律
1
2
1
I
mgL
(2分)
22
3g
(rads)
;
(2分)
L
A
L
3gL(ms)
。 (2分)
30.质量为5
kg的一桶水悬于绕在辘轳上的轻绳的下端,辘轳可视为一质量为10 kg的圆
柱体.桶从井口由静止
释放,求桶下落过程中绳中的张力.(辘轳绕轴转动时的转动惯量为
1
MR
2
,其中
M
和
R
分别为辘轳的质量和半径,轴上摩擦忽略不计.)
2
解答及评分标准:
对水桶和圆柱形辘轳分别用牛顿运动定律和转动定律列方程
mg
-
T
=
ma
①
2分
TR
=
J
②
2分
a
=
R
③
2分
由此可得
T
=
m
(
g
-
a
)=
m
g
TR
J
mR
2
那么
T
1
J
mg
2分
1
将
J
=
MR
2
代入上式,得
2
M
R
T
T
mg
T
mMg
=24.5 N 4分
M2m31.半径r,转动惯量为
J
的转轮A可绕水平光滑轴O转动,轮上缠绕有不可伸长的轻绳,绳上系有质量为m的物体B,B物可在光滑斜面上
与水平面的倾角为
,如
图所示,求:(1) B物的加速度
力;
(2) B物体由静止到滑下x距离时的速率。
解答及评分标准:
(1)设绳的张力为T,B的加速度为
a
,
则B的动力学方程为
mgsin
Tma
(2分)
设A轮的角加速度为
,则由转动定律有
TrJ
(2分)
由于绳缠在轮缘上,并且绳不可伸长,故有
ar
(2分)
滑动,斜面
和绳的张
J
mr
2
T
mg
sin
(3分)
联立解得
a
,
gsin
2
2
mr
J
mr
J
(2)B物作匀加速直线运动,由静止到滑下x距离时的速率为
v
2ax
2mgxsin
(3分)
2
m
Jr
1
2
1
J
2
mgxsin
而
vr
)
2
2
(也可由轮和物体组成的系统机械能守恒得到,
mv
32.质量为10
g
的小球与轻弹簧组成的系统,按
x
0
.5cos
8
t
的规律而振动,式中
x<
br>3
以
m
为单位,
t
以
s
为单位。试求:(1)振动的角频率、周期、 除相、速度及加速度的最
大值;(2
)
t1s
、
2s
、
10s
时刻的相位各为多少?
解答及评分标准:
(1)将运动方程与
xAcos
t
比较,得 (2分)
8
25.12rads
,
T
由
于
v
2
0.25s
,
A0.5
m
,
3
(4分)
dxd
v
A
sin(
t
)
,
a
A
2
cos(
t
)<
br>
dtdt
所以
v
m
A
12
.6ms
,
a
m
A
2
31
6ms
2
(3分)
(2)
t1s<
br>时,
t
1
8
25
;
33
49
;
t
2s
时,
t
2
16
33
241
(3分)
t3s
时,
t
3
<
br>80
33
33.若谐振动方程为
x
0.1cos(20
t
)
(SI),求:
(1)振幅、角频率、周期和初相;(2)
4
t
=2s时的位移、速度和加速度。
解答及评分标准:
(1)已知
x
0.1cos(20
t
)
4
振幅 A = 0.1m, 角频率
20
rads, 2分
2
2
周期
T
0.1s
, 初相
2分
20
4
(2)
t
=2s时, 位移
x
0.1cos(20
t
)
0.1cos
7.07
10
2
m
2分
44
速度
v
2
<
br>sin(20
t
)
2
s
in
4.44ms
3分
44
加速度
a
40
2
cos(
20
t
)
40
2
co
s
279ms
2
3分
44
34.两质点作同方向、同频率的简谐振动,振幅相等。当质点1在
x
1
=
A
2 处,且向左运
动时,另一个质点2在
x
2
= -
A
2处,且向右运动。求这两个质点的位相差。
解答及评分标准:
设两个同频率、同振幅的简谐振动表达式分别为
x
1<
br>Acos(
t
1
)
,
x
2
Acos(
t
2
)
2分
由
A2Acos(
t
1
)
,且向左运动,得
t
1
3
3分
2
3分
3
由
A2Acos(
t
2
)
,且向右运动,得
t
2
则两个质点的位相差 (
t
2
)
(
t
1
)
2
( 或
) 4分
33
35.一质点沿
x
轴作简谐振动,其角频率
= 10
rads。试分别写出以下两种初始状态下
的振动方程:
(1) 其初始位移
x
0
= 7.5
cm,初始速度v
0
= 75.0 cms;
(2)
其初始位移
x
0
= 7.5 cm,初始速度v
0
=
-75.0 cms。
解答及评分标准:
振动方程
x
=
A
cos(
t
+
)
(1)
t
= 0时
x
0
=7.5
cm=
A
cos
v
0
=75 cms= -
A
sin
解上两个方程得
A
=10.6 cm
4分
tg = -1, 且向x正方向运动, 则
= -4 2
分
∴
振动方程
x
0.106cos(10t
)
(SI) 2分
4
(2)
t
= 0时
x
0
=7.5
cm=
A
cos
v
0
= -75 cms= -
A
sin
解上两个方程得
A
=10.6 cm,
tg = 1,
且向x负方向运动, 则
= 4
2分
∴ 振动方程
x
0.106cos(10t
)
(SI)
2分
4
36.作简谐运动的小球,速度最大值为
v
m
3
cms,振幅
A2
cm,若从速度为正的最大值
的某时刻开始计算时间。(1)求振
动的周期;(2)求加速度的最大值;(3)写出振动表达
式。
解答及评分标准:
(1)振动表达式为
xAcos(
t
)
振幅
A0
.02m
,
v
m
A0.03ms
,得
周期
T
2
v
m
0.03
1.5rads
A0.02
<
br>
2
4.19s
4分
1.5
(2)加速度的最大值
a
m
2
A1.5
2
0.020.045ms
2
3分
(3)速度表达式
v
A
sin(<
br>
t
)
A
cos(
t
)
2
由旋转矢量图知,<
br>
2
0
, 得初相
振动表达式
x
0.02cos(1.5t
)
(SI)
2分
2
37.一物体在光滑水平面上作简谐振动,振幅为12cm,在距平衡位置6cm处,速度为
24cms。
求:(1)振动周期
T
;(2)当速度为12cms时的位移。
解答及评分标准:
(1)设振动表达式为
xAcos(
t
)
, A=0.12m
速度为
vA
sin(
t
)
2
4分
由题意,
0.060.12cos(
t
)
由上两式可得
2
4
4分
3
2
2.72s
2分
43
所以,周期
T
(2)由
vA
sin(
t
)
,有 <
br>0.12A
sin(
t
1
<
br>)
,得
sin(
t
1
)34
3分
即
cos(
t
1
)134
位移为
x0.12cos(
t
1
)0.121340.108m
3分
38.
已知某简谐振动的振动曲线如图所示,位移的单位为厘米,时间单位为秒。求此简谐
振动的振动方程。
x (cm)
解答及评分标准:
设振动方程为
xAcos(
cm
t
)
由曲线可知
A
= 10
10
t (s)
O
2
当
t
= 0,
x
0
5
1
0cos
,
v
0
10
sin
<
br>0
4分
-5
2π
解上面两式,可得 初相
-10
3
2分
由图可知质点由位移为
x
0
= -5 cm和v
0
<
0的状态到
x
= 0和 v > 0的状态所需时间
t
=
2
π
2 s,代入振动方程得
0
10cos(2
)
3
5π
则有
2
2332
,
∴
4分
12
5
π
2
π
故所求振动方程为
x
0.1cos(
t
)
(SI)
2分
123
39.. 如图所示,一轻弹簧的右端连着一物体,弹簧的劲度系数<
br>k0.72Nm
,物体的质量
(1)把物体从平衡位置向右拉到
m20g<
br>。
x0.05m
处停下后再释放,求简谐运动方
求物体从初位置运动到第一次
经过
A2
处
度。
解答及评分标准:
(1)设振动方程为
xAcos(
t
)
由题意可知
程;(2)
时的速
k
6.0rads
(1分)
m
222
振幅
A
<
br>x
0
v
0
2
x
0<
br>
0.05m
(1分)
初相
tan<
br>
v
0
0
0
or
(1
x
0
分)
由旋转矢量图可知
0
(2分)
简谐运动方程
x0.05cos6.0t
(SI)
(1分)
(2)物体从初位置运动到第一次经过
A2
处时的速度
由 <
br>cos
t
x0.0251
5
tor
(1
A0.05233
分)
由旋转矢量图可知
t
3
(2分)
所以速度
vA
sin
t0.26ms
(1分)
负号表示速度的方向沿
ox
轴负方向。
40. 有一个放在光滑
水平面上的弹簧振子,弹簧的劲度系数为0.8Nm,小球的质量为
0.2kg,弹簧的左端固定。现将
小球从平衡位置向右拉长
A
=0.1m,然后释放。试求:(1)
谐振动的运动方程;
(2)小球从初位置运动到第一次经过A2处所需的时间;(3)小球在
第一次经过A2时的速度和加速
度。
解答及评分标准:
(1)振幅
A
=0.1m,谐振动的圆频率
k0.8
2.0s
1
m0.2
由旋转矢量图知,初相
0
2分
所以谐振动的运动方程为
xAcos(
t
)0.1cos(2.0t)
2分
(2)小球第一次到达A2处的相位为
t
3
小球从初位置运动到第一次经过A2处所需的时间
t
由
旋转矢量图知,
(t
0)
3<
br> 得
t
(3)小球第一次到达A2处的相位为
t
小球在该处的速度为
小球在该处的加速度为
3
0.52
s
4分
3
3
2.0
a
A
2
cos(
t
)
0.1
2.0
2
cos()
0.2ms
2
4分
3
41.
图为两个谐振动的
xt
曲线,试分别写出其谐振动方程。
解答及评分标准: