1大学物理.运动学单元习题及答案
四川幼儿师范高等专科学校-建筑工程施工合同范本
一、选择题
1、质点作曲线运动,
r
表示位置矢量,s
表示路程,
a
t
表示切向加速度,下列
表达式中
dvdrds
dv
a
t
。(1)
a
;(2)
v
;(3)
v
;(4) [
D ]
dt
dtdtdt
(A)只有(1),(4)是对的;
(B)只有(2),(4)是对的;
(C)只有(2)是对的;
(D)只有(3)是对的。
2、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:(B)
3、质点沿半径为R的圆周作匀速率运动,每t秒转一圈,在2t时间
间隔中,其
平均速度大小与平均速率大小分别为
[ B ]
2
R2
R2
R2
R
(A) , ; (B) 0,; (C) 0,0;
(D) ,0.
tttt
r
4、一运动质点在某瞬时位于矢
径
(x,y)
的端点处,其速度大小为 [ D ]
dr
dy
2
dx
2
dr
dr
(A)
(B) (C) (D)
()()
dt
dt
dt
dtdt
5、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 ( )
dr
dxdydz
(A).
(B)
.
dt
dtdtdt
(C)
|
d
xdydz
i||j||k|
. (D)
dtd
tdt
(
dx
2
dy
2
dz
2
)()
()
dtdtdt
答:(D)
6、以下五种运动形式中,
a
保持不变的运动是
( )
(A) 单摆的运动. (B)
匀速率圆周运动.
(C) 行星的椭圆轨道运动. (D)
抛体运动.
答:(D)
7、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:(C)
8、一质量为M的斜面原来静止于水平光滑平面上,将一质量为m的木块轻轻放<
br>于斜面上,如图.如果此后木块能静止于斜面上,则斜面将
m
M
(A) 保持静止 (B) 向右加速运动
(C) 向右匀速运动 (D) 向左加速运动
[ ]
答案:(A)
9、一小球沿斜面向上运动,其运动方程为
s54tt
2
,则小球运动到最高点
的时刻是
[ B ]
(A)t=4s; (B)t=2s; (C)t=8s; (D)
t=5s
10、在下列几种情况下,哪种情况不可能。 [ E ]
(A) 质点运动速度向东,而加速度也向东;
(B) 质点运动速度向东,而加速度向西;
(C) 质点运动速度向东,而加速度向南;
(D) 物体运动的加速度恒定,而速度却变;
(E) 物体运动的加速度恒定,而速度也恒定。
11、一质点在平面上运动,已知质点位矢
表达式为
rat
2
ibt
2
j(其中a,b为常数)
,
则质点作 [
B ]
(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
12、下列说法中,哪一个是正确的? [ C ]
(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.
13、一质点
沿x轴作直线运动,其vt曲线如图所示,如t=0时,质点位于坐标
原点,则t=4.5
s时,质点在x轴上的位置为
[ B ]
(A) 5m. (B) 2m.
v
(
m
s
)
(C) 0.
(D) 2 m.
(E) 5 m.
2
1
2.5
4.5
t(s)
O
12
34
1
二、填空题
v
Ⅰ
Ⅱ
1.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.
Ⅲ
答:匀加速直线
O
t
2
2.已知质点的运动学方程为
r4t
i
+(2t+3)
j
(SI),则该质点的轨道方程为
_______________________.
答:x = (y3)
2
1
2
1
3
3.已知质点的运动方程为:
r(52tt)i(4tt
)j
.
23
当 t =2 s 时,
a
=
i4j
。
4、一质点沿直线运动,其运动学方程为x = 6 t-t
2
(SI),则在t由0到4s的时间
间隔内质
点走过的路程为_______________.
答:10 m
5.质点p在一直线上运动,其坐标x与时间t有如下关系: x =-A
sin
t,(SI)
(A为常数)任意时刻
t
,质点的加速度a =____________.
答:
A
2
sin
t
1
6、一质点沿半径为R的圆周运动,其路程
s
随时间
t
变化的规律为
sbtct
2
2
(其中
b,c
为大于零的常数,)
(bct)
2
(1)质点运动的切向加速度
a
t
_____
c
_____,法向加速度
a
n
_________
R
(2)质点运动经过
t
___
_
RCb
_____时,
a
t
a
n
。
C
7、一船以速度
v
0
在静水中匀速直线行驶,一乘客以初速
v<
br>1
在船中竖直上抛一石
子,岸上的观察者看石子运动的轨迹是 抛物线
,其轨道方程是
gx
2
v
1
y
2
x
v
2
v
0
08、一辆作匀加速直线运动的汽车,在6s内通过相距60m远的两点,已知汽车
经过第二点时的速
率为
15ms
,则汽车通过第一点时速率
v
1
=
5
5
m
s
;汽车的加速度
a
m
s
2
。
3
9、说明质点作何种运动时,将出现下述各种情况(v ≠0):
(1)
a
t
≠0,a
n
≠0,____变速率曲线运动___;
(2) a
t
≠0,a
n
=0,___变速直线运动____。
10、飞轮作加速转动时,轮边缘上的一点的运动方程为s = 0.1 t 3
,飞轮半
径为2m,当此点的速率v = 30 ms时,其切向加速度为
___
6
m
s
2
_____ ,法
向加速度为
___
450
m
s
2
_____ 。
11、一质点沿x轴作直线运动,它的运动学方程为 x
=3+5t+6t
2
t
3
(SI)
则 (1) 质点在t
=0时刻的速度
v
0
_____5ms ___;
(2)
加速度为零时,该质点的速度
v
______17ms_____.
12、一物体作斜抛运动,初速度
v
0
与水平方向夹角为
,如
图所
22
示.物体轨道最高点处的曲率半径
为___
=v
0
cosg_____.
v
0
13、设质点的运动学方程为
rRcos
t
iRsin
t j
(式中R、
皆为常量) 则质点的
v
=_-
Rsin
t
i
+
Rcos<
br>
t
j
_,dv dt
θ
=_____0______.
三、判断题
1.物体具有向东的速度,却可能具有向西的加速度。
答:对
2.物体的速率在减小,其加速度必在减小。
答:错
3.质点的位置矢量方向不变,质点一定作直线运动。
答:对
4.质点沿直线运动,其位置矢量的方向一定不变。
答:错
5.物体具有恒定的加速度,必作匀加速直线运动。
答:错
6.作曲线运动的物体必有法向加速度。
答:对
7.圆周运动中的质点的加速度一定和速度的方向垂直。
答:错
四、计算题
1、已知质点的运动方程为
x3cost,ysint.
式中,
x,y
以
m
计,
t
以
44
s
计。(1)求质点的轨道方程;(2)求出质点的速度和加速度表示式;(3)求
t1s<
br>时质点的位置、速度和加速度。
x
2
y
2
1
解:(1)
3
3
sint)i(cost)j
(2)
v(
4444
3
2
2
c
ost)i(sint)j
a(
164164
6
2
ij
(3)当
t1s
时,
r
22
2
6
i
j
v
88
2
2
6
2
i
j
a
3232
2、一质点在x y 平面上运动,运动方程为 x = 2 t ,y = 4 t
2
–8 (SI)
求:(1)质点的轨道方程;(2)第1秒末质点的速度,加速度。
解:(1)由题知,
t
x
, 所以轨迹方程为
y4(
x
)
2
8x
2
8
2
2
(2)由速度和加速度的定义得:任意时刻的速度和加速度分别为:
vv
x
iv
y
j2i8tj
,
aa
x
ia
y
j8j
v(2i8tj)2i8j
1
,
a
1
8j
t1
3、质点沿直线运动,速度
vt3t2
。如果
t
32
2s
时,
x4m
,求
t3s
时质点的位置,速
度和加速度。
dv
a3t
2
6t
dt
当
t3s
时,
a
3
45ms
2<
br>
v
3
56ms
v
dx
,
dxvdt
dt
tt
22
x
4
dx
v
dt
(t
3
3t
2
2)dt
x
1
4
tt
3
2t12
4
当
t3s
时,
x
3
41.25m
4、一质点沿x轴运动,其加速度为a = 4t,当t = 0时,物体静止于x =
10m处。
试求质点的速度、位置与时间的关系式。
vt
dv
解:
a4t
dv
4td
t
v0
0
dt
v2t
2
(1分)
xt
dx
2
v2t
dx
2t
2
dt
x
0
0
dt
2
xt
3
10
3
5、质点沿
x
轴运动,其加速度和位置的关系为
a
=2
+6
x
2
,
a
的单位为
ms
2
,x
的单位为 m. 质点在
x
=0处,速度为10
ms
1<
br>,试求质点在任何坐标处的速度
值.
解: ∵
a
dvdvdxdv
v
dtdxdtdx
分离变量:
d
adx(26x
2
)dx
两边积分得
1
2
v2x2x
3
c
2
由题知,
x0
时,
v
0
10
,∴
c50
∴
v2x
3
x25ms
1
6、汽车在半径为R400m
的圆弧弯道上减速行驶。设在某一时刻,
汽车的速率为
v10ms
,切向加速度的大小为
a
t
0.2ms
2
。求汽车的法向加速度和总加速度的大小和方向?
解:汽车的法向加速度为
v
2
100
0.25ms
2
(3分)
a
n
R400
总加速度为
2
a
t
2
0.25
2
0.2<
br>2
0.32ms
2
(3分)
aa
n
总加速度与速度之间的夹角为
180
0
180
0
arctan
a
n
128
040'
(2分)
a
t
7、一质点的运动学方程为xt
2
,
y(t1)
2
,
x和y
均以m
为单位,t
以s为单位,试求
(1) 质点的轨迹方程;
(2)
在
t2s
时,质点的速度和加速度。
解:(1)质点的轨迹方程
y(x1)
2
(2)t=2s时:
v2ti2(t1)j4i2j
a2i2j
8、
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.
1解:(1)
OCOAABBC
30i(10j)18(cos45i)sin45j)
17.27i2.73j
OC
=17.48
m,方向
=8.98°(东偏北)
2分
y北
C
v
rtOCt
0.35 ms
方向东偏北8.98° 1分
西
(2)
(路程)
S
301018
m=58m,
O
vSt1.16
ms 2分
A
B
x
东
南
9、一质量为m=1kg的质点,在力
F2xyi3x
2
j
的作用下,由静止开始沿一轨迹方
程为x2
=
9y 的曲线从原
点o
(0,0)
运动到
Q(3,1)
点。试求质点运动到
Q
点时的
速度。
解:根据功的定义
A
Q
0
QQ
Fdr
(F
xdxF
y
dy)
(2xydx3x
2
dy)<
br>
00
将
x2
=
9y 代入上式得
Q3
2
1
2
A<
br>
(x
3
dx27ydy)
x
3
dx
27ydy18J
000
99
1
2
1
2
根据动能定理:
Amv
2
mv
1
22
v
1
0
v
2
2A
6ms
1
m
一、选择题
1、质点作曲线运动,
r
表示位置矢
量,
s
表示路程,
a
t
表示切向加速度,下列
表达式中
dvdrds
dv
a
t
。(1)
a
;(2)
v
;(3)
v
;(4) [
D ]
dt
dtdtdt
(A)只有(1),(4)是对的;
(B)只有(2),(4)是对的;
(C)只有(2)是对的;
(D)只有(3)是对的。
2、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:(B)
3、质点沿半径为R的圆周作匀速率运动,每t秒转一圈,在2t时间
间隔中,其
平均速度大小与平均速率大小分别为
[ B ]
2
R2
R2
R2
R
(A) , ; (B) 0,; (C) 0,0;
(D) ,0.
tttt
r
4、一运动质点在某瞬时位于矢
径
(x,y)
的端点处,其速度大小为 [ D ]
dr
dy
2
dx
2
dr
dr
(A)
(B) (C) (D)
()()
dt
dt
dt
dtdt
5、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 ( )
dr
dxdydz
(A).
(B)
.
dt
dtdtdt
(C)
|
d
xdydz
i||j||k|
. (D)
dtd
tdt
(
dx
2
dy
2
dz
2
)()
()
dtdtdt
答:(D)
6、以下五种运动形式中,
a
保持不变的运动是
( )
(A) 单摆的运动. (B)
匀速率圆周运动.
(C) 行星的椭圆轨道运动. (D)
抛体运动.
答:(D)
7、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:(C)
8、一质量为M的斜面原来静止于水平光滑平面上,将一质量为m的木块轻轻放<
br>于斜面上,如图.如果此后木块能静止于斜面上,则斜面将
m
M
(A) 保持静止 (B) 向右加速运动
(C) 向右匀速运动 (D) 向左加速运动
[ ]
答案:(A)
9、一小球沿斜面向上运动,其运动方程为
s54tt
2
,则小球运动到最高点
的时刻是
[ B ]
(A)t=4s; (B)t=2s; (C)t=8s; (D)
t=5s
10、在下列几种情况下,哪种情况不可能。 [ E ]
(A) 质点运动速度向东,而加速度也向东;
(B) 质点运动速度向东,而加速度向西;
(C) 质点运动速度向东,而加速度向南;
(D) 物体运动的加速度恒定,而速度却变;
(E) 物体运动的加速度恒定,而速度也恒定。
11、一质点在平面上运动,已知质点位矢
表达式为
rat
2
ibt
2
j(其中a,b为常数)
,
则质点作 [
B ]
(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
12、下列说法中,哪一个是正确的? [ C ]
(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.
13、一质点
沿x轴作直线运动,其vt曲线如图所示,如t=0时,质点位于坐标
原点,则t=4.5
s时,质点在x轴上的位置为
[ B ]
(A) 5m. (B) 2m.
v
(
m
s
)
(C) 0.
(D) 2 m.
(E) 5 m.
2
1
2.5
4.5
t(s)
O
12
34
1
二、填空题
v
Ⅰ
Ⅱ
1.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.
Ⅲ
答:匀加速直线
O
t
2
2.已知质点的运动学方程为
r4t
i
+(2t+3)
j
(SI),则该质点的轨道方程为
_______________________.
答:x = (y3)
2
1
2
1
3
3.已知质点的运动方程为:
r(52tt)i(4tt
)j
.
23
当 t =2 s 时,
a
=
i4j
。
4、一质点沿直线运动,其运动学方程为x = 6 t-t
2
(SI),则在t由0到4s的时间
间隔内质
点走过的路程为_______________.
答:10 m
5.质点p在一直线上运动,其坐标x与时间t有如下关系: x =-A
sin
t,(SI)
(A为常数)任意时刻
t
,质点的加速度a =____________.
答:
A
2
sin
t
1
6、一质点沿半径为R的圆周运动,其路程
s
随时间
t
变化的规律为
sbtct
2
2
(其中
b,c
为大于零的常数,)
(bct)
2
(1)质点运动的切向加速度
a
t
_____
c
_____,法向加速度
a
n
_________
R
(2)质点运动经过
t
___
_
RCb
_____时,
a
t
a
n
。
C
7、一船以速度
v
0
在静水中匀速直线行驶,一乘客以初速
v<
br>1
在船中竖直上抛一石
子,岸上的观察者看石子运动的轨迹是 抛物线
,其轨道方程是
gx
2
v
1
y
2
x
v
2
v
0
08、一辆作匀加速直线运动的汽车,在6s内通过相距60m远的两点,已知汽车
经过第二点时的速
率为
15ms
,则汽车通过第一点时速率
v
1
=
5
5
m
s
;汽车的加速度
a
m
s
2
。
3
9、说明质点作何种运动时,将出现下述各种情况(v ≠0):
(1)
a
t
≠0,a
n
≠0,____变速率曲线运动___;
(2) a
t
≠0,a
n
=0,___变速直线运动____。
10、飞轮作加速转动时,轮边缘上的一点的运动方程为s = 0.1 t 3
,飞轮半
径为2m,当此点的速率v = 30 ms时,其切向加速度为
___
6
m
s
2
_____ ,法
向加速度为
___
450
m
s
2
_____ 。
11、一质点沿x轴作直线运动,它的运动学方程为 x
=3+5t+6t
2
t
3
(SI)
则 (1) 质点在t
=0时刻的速度
v
0
_____5ms ___;
(2)
加速度为零时,该质点的速度
v
______17ms_____.
12、一物体作斜抛运动,初速度
v
0
与水平方向夹角为
,如
图所
22
示.物体轨道最高点处的曲率半径
为___
=v
0
cosg_____.
v
0
13、设质点的运动学方程为
rRcos
t
iRsin
t j
(式中R、
皆为常量) 则质点的
v
=_-
Rsin
t
i
+
Rcos<
br>
t
j
_,dv dt
θ
=_____0______.
三、判断题
1.物体具有向东的速度,却可能具有向西的加速度。
答:对
2.物体的速率在减小,其加速度必在减小。
答:错
3.质点的位置矢量方向不变,质点一定作直线运动。
答:对
4.质点沿直线运动,其位置矢量的方向一定不变。
答:错
5.物体具有恒定的加速度,必作匀加速直线运动。
答:错
6.作曲线运动的物体必有法向加速度。
答:对
7.圆周运动中的质点的加速度一定和速度的方向垂直。
答:错
四、计算题
1、已知质点的运动方程为
x3cost,ysint.
式中,
x,y
以
m
计,
t
以
44
s
计。(1)求质点的轨道方程;(2)求出质点的速度和加速度表示式;(3)求
t1s<
br>时质点的位置、速度和加速度。
x
2
y
2
1
解:(1)
3
3
sint)i(cost)j
(2)
v(
4444
3
2
2
c
ost)i(sint)j
a(
164164
6
2
ij
(3)当
t1s
时,
r
22
2
6
i
j
v
88
2
2
6
2
i
j
a
3232
2、一质点在x y 平面上运动,运动方程为 x = 2 t ,y = 4 t
2
–8 (SI)
求:(1)质点的轨道方程;(2)第1秒末质点的速度,加速度。
解:(1)由题知,
t
x
, 所以轨迹方程为
y4(
x
)
2
8x
2
8
2
2
(2)由速度和加速度的定义得:任意时刻的速度和加速度分别为:
vv
x
iv
y
j2i8tj
,
aa
x
ia
y
j8j
v(2i8tj)2i8j
1
,
a
1
8j
t1
3、质点沿直线运动,速度
vt3t2
。如果
t
32
2s
时,
x4m
,求
t3s
时质点的位置,速
度和加速度。
dv
a3t
2
6t
dt
当
t3s
时,
a
3
45ms
2<
br>
v
3
56ms
v
dx
,
dxvdt
dt
tt
22
x
4
dx
v
dt
(t
3
3t
2
2)dt
x
1
4
tt
3
2t12
4
当
t3s
时,
x
3
41.25m
4、一质点沿x轴运动,其加速度为a = 4t,当t = 0时,物体静止于x =
10m处。
试求质点的速度、位置与时间的关系式。
vt
dv
解:
a4t
dv
4td
t
v0
0
dt
v2t
2
(1分)
xt
dx
2
v2t
dx
2t
2
dt
x
0
0
dt
2
xt
3
10
3
5、质点沿
x
轴运动,其加速度和位置的关系为
a
=2
+6
x
2
,
a
的单位为
ms
2
,x
的单位为 m. 质点在
x
=0处,速度为10
ms
1<
br>,试求质点在任何坐标处的速度
值.
解: ∵
a
dvdvdxdv
v
dtdxdtdx
分离变量:
d
adx(26x
2
)dx
两边积分得
1
2
v2x2x
3
c
2
由题知,
x0
时,
v
0
10
,∴
c50
∴
v2x
3
x25ms
1
6、汽车在半径为R400m
的圆弧弯道上减速行驶。设在某一时刻,
汽车的速率为
v10ms
,切向加速度的大小为
a
t
0.2ms
2
。求汽车的法向加速度和总加速度的大小和方向?
解:汽车的法向加速度为
v
2
100
0.25ms
2
(3分)
a
n
R400
总加速度为
2
a
t
2
0.25
2
0.2<
br>2
0.32ms
2
(3分)
aa
n
总加速度与速度之间的夹角为
180
0
180
0
arctan
a
n
128
040'
(2分)
a
t
7、一质点的运动学方程为xt
2
,
y(t1)
2
,
x和y
均以m
为单位,t
以s为单位,试求
(1) 质点的轨迹方程;
(2)
在
t2s
时,质点的速度和加速度。
解:(1)质点的轨迹方程
y(x1)
2
(2)t=2s时:
v2ti2(t1)j4i2j
a2i2j
8、
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.
1解:(1)
OCOAABBC
30i(10j)18(cos45i)sin45j)
17.27i2.73j
OC
=17.48
m,方向
=8.98°(东偏北)
2分
y北
C
v
rtOCt
0.35 ms
方向东偏北8.98° 1分
西
(2)
(路程)
S
301018
m=58m,
O
vSt1.16
ms 2分
A
B
x
东
南
9、一质量为m=1kg的质点,在力
F2xyi3x
2
j
的作用下,由静止开始沿一轨迹方
程为x2
=
9y 的曲线从原
点o
(0,0)
运动到
Q(3,1)
点。试求质点运动到
Q
点时的
速度。
解:根据功的定义
A
Q
0
QQ
Fdr
(F
xdxF
y
dy)
(2xydx3x
2
dy)<
br>
00
将
x2
=
9y 代入上式得
Q3
2
1
2
A<
br>
(x
3
dx27ydy)
x
3
dx
27ydy18J
000
99
1
2
1
2
根据动能定理:
Amv
2
mv
1
22
v
1
0
v
2
2A
6ms
1
m