大學物理答案第二章

2022-10-11 21:09:16 字數 1255 閱讀 1147

第二章2.10 質點在流體中作直線運動,受與速度成正比的阻力(為常數)作用, =0時質點的速度為,證明(1)時刻的速度為=;(2) 由0到的時間內經過的距離為

=()[1-];(3)停止運動前經過的距離為;(4)當時速度減至的,式中m為質點的質量.

答: (1

分離變數,得即(2

(3)質點停止運動時速度為零,即t→∞,

故有 (4)當t=時,其速度為

即速度減至的.

2.13 作用在質量為10 kg的物體上的力為n,式中的單位是s,(1)求4s後,這物體的動量和速度的變化,以及力給予物體的衝量.(2)為了使這力的衝量為200 n·s,該力應在這物體上作用多久,試就一原來靜止的物體和乙個具有初速度m·s-1的物體,回答這兩個問題.

解: (1)若物體原來靜止,則

,沿軸正向,

若物體原來具有初速,則於是,

同理這說明,只要力函式不變,作用時間相同,則不管物體有無初動量,也不管初動量有多大,那麼物體獲得的動量的增量(亦即衝量)就一定相同,這就是動量定理.

(2)同上理,兩種情況中的作用時間相同,即

亦即解得,(捨去)

2.15 一顆子彈由槍口射出時速率為,當子彈在槍筒內被加速時,它所受的合力為 f =()n(為常數),其中以秒為單位:(1)假設子彈執行到槍口處合力剛好為零,試計算子彈走完槍筒全長所需時間;(2)求子彈所受的衝量.(3)求子彈的質量.

解: (1)由題意,子彈到槍口時,有

,得(2)子彈所受的衝量

將代入,得

(3)由動量定理可求得子彈的質量

2.22 如題2.22圖所示,一物體質量為2kg,以初速度=3m·s-1從斜面點處下滑,它與斜面的摩擦力為8n,到達點後壓縮彈簧20cm後停止,然後又被彈回,求彈簧的勁度係數和物體最後能回到的高度.

題2.22圖

解: 取木塊壓縮彈簧至最短處的位置為重力勢能零點,彈簧原長處為彈性勢能零點。則由功能原理,有

式中,,再代入有關資料,解得

再次運用功能原理,求木塊彈回的高度

代入有關資料,得 ,

則木塊彈回高度

2.23 質量為的大木塊具有半徑為的四分之一弧形槽,如題2.23圖所示.質量為的小立方體從曲面的頂端滑下,大木塊放在光滑水平面上,二者都作無摩擦的運動,而且都從靜止開始,求小木塊脫離大木塊時的速度.

題2.23圖

解: 從上下滑的過程中,機械能守恆,以,,地球為系統,以最低點為重力勢能零點,則有

又下滑過程,動量守恆,以、為系統,則在脫離瞬間,水平方向有

聯立以上兩式,得

物理第二章總結

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