大学物理(机械工业出版社)上册-课后练习及答案
第一章 质点的运动
1-1 已知质点的运动方程为：2
3010t t x +-=，
2
2015t t y -=。式中x 、y 的单位为m ，t 的单位为ｓ。试
求：(1) 初速度的大小和方向；(2) 加速度的大小和方向。
分析 由运动方程的分量式可分别求出速度、加速度的分量,再由运动合成算出速度和加速度的大小和方向．
解 (1) 速度的分量式为t t x
x 6010d d +-==
v t t
y
y 4015d d -==v
当t ＝0 时, v o x ＝-10 m·ｓ-1 , v o y ＝15 m·ｓ-1 ,则初速度大小为
12
0200s m 0.18-?=+=y x v v v
设v o 与x 轴的夹角为α,则2
3
tan 00-==x
y αv v
α＝123°41′
(2) 加速度的分量式为2s m 60d d -?==
t a x
x v , 2s m 40d d -?-==
t
a y y v
则加速度的大小为22
2
s m 1.72-?=+=
y x a a a
设a 与x 轴的夹角为β,则3
2tan -==
x y
a a β β＝-33°41′(或326°19′)
1-2 一石子从空中由静止下落，由于空气阻力，石子并非作自由落体运动。现测得其加速度a ＝A-B v ，式中A 、B 为正恒量，求石子下落的速度和运动方程。
分析 本题亦属于运动学第二类问题,与上题不同之处在于加速度是速度v 的函数,因此,需将式d v ＝a (v )d t 分离变量为
t a d )
(d =v v
后再两边积分． 解选取石子下落方向为y 轴正向,下落起点为坐标原点．
(1) 由题 v v
B A t
a -==d d (1) 用分离变量法把式(1)改写为
t B A d d =-v
v
(2)
将式(2)两边积分并考虑初始条件,有
??=-t t B A 0d d d 0v v v v
v 得石子速度 )1(Bt
e B A --=v
由此可知当,t →∞时,B
A
→v 为一常量,通常称为极限速度
或收尾速度．
(2) 再由)1(d d Bt e B
A
t y --==
v 并考虑初始条件有 t e B
A
y t
Bt y
d )1(d 00?
?--= 得石子运动方程)1(2-+=-Bt
e B A t B A y
1-3 一个正在沿直线行驶的汽船，关闭发动机后，由于阻力得到一个与速度反向、大小与船速平方成正比例的加
速度，即a = - k v 2
，k 为常数。在关闭发动机后，试证：
（1）船在t 时刻的速度大小为 100
+=t kv v v ；
（2）在时间t 内，船行驶的距离为 ；
（3）船在行驶距离x 时的速率为v =v 0e -kx 。 [证明]（1）分离变数得
， 故 ，
可得：
． （2）公式可化为，
由于v = d x/d t ， 所以：
积分
．
因此 ．
(3 ) 要求 v ( x )，可由 dx
dv v dt dx dx dv dt dv a ===
，有 01
ln(1)x v kt k
=+2
d d v
k t v =-020
d d v t
v v
k t v =-??0
11
kt v v =+0
01v v v kt
=
+00001
d d d(1)1(1)
v x t v kt v kt k v kt =
=+++00001
d d(1)(1)x
t
x v kt k v kt =++??
01
ln(1)x v kt k
=+
kdx v
dv
dx dv v
kv -=?=-2 积分得
kx
x v
v e v v kx v v dx k v dv -=-=?-=??00
,ln 0证毕． 1－4行人身高为h ，若人以匀速v 0用绳拉一小车行走，而小车放在距地面高为H 的光滑平台
上，求小车移动的速度和加速度。
解：人前进的速
度v 0，则绳子前进的速度大小等于车移动的速度大小，
222
202
22203/222220()()()l v t H h dl
dt H h v d l dt H h v t =+-∴=
-=??-+?
?
所以小车移动的速度2
20220)(t
v h H t
v v --=
小车移动的加速度[]
2/3220
2
2
2)
()(t
v h H v h H a +--=
1-5 质点沿轴运动，其加速度和位置的关系为
262x a +=，a 的单位为 m/s 2，x 的单位为 m 。质点在
x =0处，速度为10m/s ，试求质点在任何坐标处的速度值。
解： ∵
分离变量：
两边积分得
由题知，
时，
,∴
∴
1-6 如图所示，一弹性球由静止开始自由下落高度 h 后落在一倾角
30=θ的斜面上，与斜
面发生完全弹性碰撞后作抛射体运动，问它第
二次碰到斜面的位置距原来的下落点多远。
解：小球落地时速度为gh v 20=
建立直角坐标系，
以小球第一次落地点为坐标原点如图
0060cos v v x =
200060cos 2
1
60cos t g t v x +
= （1） 0
0060sin v v y =
200060sin 2
1
60sin t g t v y -
= （2） 第二次落地时 0=y g
v t 0
2=
所以 m g
v t g t v x 8.0260cos 2160cos 202
00
0==
+= 1－7一人扔石头的最大出手速率为v ＝25m/s ，他能
击中一个与他的手水平距离L=50m ，高h=13m 的目标吗？在此距离上他能击中的最大高度是多少？
解：由运动方程2
1cos ,sin 2
x vt y vt gt θθ==-,消去t 得轨迹方程
22
2
(1)2g y xtg tg x v
θθ=-
+ 以x ＝05.0m ，v ＝25ms －1
代入后得
222
2250(1)50225
5020(1)
5
20()11.25
4
g
y tg tg tg tg tg θθθθθ=-
+??=-+=--+ 取g ＝10.0，则当 1.25tg θ=时，max 11.25y =〈13 所以他不能射中，能射中得最大高度为max 11.25y =
1-8 一质点沿半径为R 的圆周按规律2
02
1bt t s -=v 运动，
v 0 、b 都是常量。(1) 求t 时刻质点的总加速度；(2) t 为何值时总加速度在数值上等于b ？(3) 当加速度达到b 时，质点已沿圆周运行了多少圈？
分析 在自然坐标中,s 表示圆周上从某一点开始的曲线坐标．由给定的运动方程s ＝s (t ),对时间t 求一阶、二阶导数,即是沿曲线运动的速度v 和加速度的切向分量a ｔ,而加速度的法向分量为a n ＝v 2 /R ．这样,总加速度为a ＝a ｔe ｔ＋a n e n ．至于质点在t 时间内通过的路程,即为曲线坐标的改变量Δs ＝s t -s 0．因圆周长为2πR,质点所转过的圈
x x v
v t x x v t v a d d d d d d d d ===
x x adx d )62(d 2
+==υυc
x x v ++=32
22210
=x 100=v 50=c 1
3s m 252-?++=x x v h
图1-18 习题1-4
图
数自然可求得．
解 (1) 质点作圆周运动的速率为bt t
s
-==
0d d v v 其加速度的切向分量和法向分量分别为
b t s a t -==22d d , R
bt R a n 2
02)(-==v v
故加速度的大小为
2
4
02222)(R
bt b R a a a t
n -+=
+=v 其方向与切线之间的夹角为
??
????--==Rb bt a a θt n
20)(arctan arctan v
(2) 要使｜a ｜＝b ,由
b bt b R R
=-+4022)(1
v 可得b
t 0v =
(3) 从t ＝0 开始到t ＝v 0 /b 时,质点经过的路程为
b
s s s t 220
0v =-=
因此质点运行的圈数为bR
R s n π4π22
v == 1-9 已知质点的运动方程为：
t h z t R y t R x ωπωω2,sin ,cos ===，式中ω、、h R 为正的常量。求：（1）质点运动的轨道方程；（2）质点的速度大小；（3）质点的加速度大小。 解： （1）轨道方程为 2
22R y x =+ t h z ωπ2=
这是一条空间螺旋线。
在O xy 平面上的投影为圆心在原点，半径为R 的圆，螺距为h （2）t R dt
dx
v x ωωsin -==
2
2
2
2224πωh R v v v v z
y
x
+=++=
（3）t R a x ωωcos 2-= t R a y ωωs i n 2
-=
0=z a ， 22
2ωR a a a y x =+=
1－10飞机以100m·s -1的速度沿水平直线飞行，在离
地面高为100m 时，驾驶员要把物品投到前方某一地面目标处。问：（1）此时目标在飞机下方前多远？（2）投放物品时，驾驶员看目标的视线和水平线成何角度？（3）物品投出2s 后，它的法向加速度和切向加速度各为多少？ 解：
（1
）
21y gt t 2452x m ∴==＝，（2） 5.12=
=θx
y
arctg
（3
）
22222n v dv dt 1.96/,10.0
(m 9.80/,10.0
(9.62/9.8)
t t t a a m s g a a g
a m s g m s ∴===+=∴===2＝或1.88/s ,g=9.8）
或，g ＝ 1－11一无风的下雨天，一列火车以v 1=20m/s 的速度匀
速前进，在车内的旅客看见玻璃窗外的雨滴和垂线成75°
角下降，求雨滴下落的速度v 2。（设下降的雨滴作匀速运动）
解：以地面为参考系，火车相对地面运动的速度为
V 1,雨滴相对地面竖直下落的速度为V 2，旅客看到雨滴下
落速度V 2’为相对速度，它们之间的关系为 221'v v v =+ 121/75 5.36v v tg ms -∴=
=
1－12升降机以加速度a 0=1.22m·s -2上升，当上升速
度为2.44m·s -1时，有一螺帽自升降机的天花板脱落，天花板与升降机的底面相距2.74m ，试求：（1）螺帽从天花板落到底面所需时间；（2）螺帽相对于升降机外固定柱子的下降距离。解：（1）以升降机为参考系，此时，螺丝相
对它的加速度为a ’=g+a,螺丝落到底面时，有
2
1
0()2
0.705h g a t t s
=-+==
(1)
(2)
v’
u
（2）由于升降机在t 时间内的高度为2
01
'2h v t at =+
则'0.716d h h m =-=
1－13飞机A 相对地面以v A =1000km/h 的速率向南飞行，另一飞机B 相对地面以v B =800 km/h 的速率向东偏南30°方向飞行。求飞机A 相对飞机B 的速度。
解：
(
)
1000,400400310004004003tg 4052',
A B A B
v j v j i v v v j j i θθ==+=-+∴=
=＝－方向西偏南
916/v km h =
1－14 一人能在静水中以1.10m·s -1
的速度划船前进，
今欲横渡一宽为1000m 、水流速度为0.55m·s －
1的大河。（1），那么应如何确定划行方向？到达正对岸需多少时间？（2）如果希望用最短的时间过河，应如何确定划行方向？
船到达对岸的位置在什么地方？
解：如图（1）若要从出发点横渡该河而到达正对岸的一点，则划行速度和水流速度u 的合速度的方向正对着岸，设划行速度v '合速度v 的夹角为α
sin sin 0.55/1.10.5
cos v u
u
v ααα'∴===='=31.0510cos d d t s v v α
===?'
如图（2）用最短的时间过河，则划行速度的方向正对着岸
,500d d
t l ut u m v v ∴=
===''
1－15设有一架飞机从A 处向东飞到B 处，然后又向西飞回到A 处，飞机相对空气的速率为v '，而空气相对地面的速率为u ，A 、B 间的距离为l 。
（1）假定空气是静止的（即u =0），求飞机来回飞行的时间；
（2）假定空气的速度向东，求飞机来回飞行的时间； （3）假定空气的速度向北，求飞机来回飞行的时间。
解：由相对速度的矢量关系'v v u =+有
（1）空气时静止的，即u ＝0，则往返时，飞机相对地面的飞行速度就等于飞机相对空气的速度v ’（图（1）），故飞机来回飞行的时间02'''
AB BA l l l
t t t v v v =+=
+= (2) 空气的速度向东时，当飞机向东飞行时，风速与飞机相对空气的速度同向；返回时，两者刚好相反（图（2）），故飞机来回飞行的时间为
21102(1
'''
AB BA
l l u t t t t v u v u v -=
+=+=-+-
(3) 空气的速度向北时，飞机相对地面的飞行速度的大小由'v v u =+可得为v ，故飞机来回飞行
的时间为
1
22
202(1)'
AB BA
l l u t t t t v v v -=+=+==
=-
第二章 质点动力学
2－1如本题图，A 、B 两物体质量均为m ，用质量不计的滑轮和细绳连接，并不计摩擦，则A 和B 的加速度大小各为多少 。
解：如图由受力分析得
(1)(2)2(3)2(4)
g
g
A A
B B A B A B
A B mg T ma T mg ma a a T T a a -=-===1
解得
＝－52＝－5
2－2如本题图所示，已知
两物体A 、B 的质量均为m=3.0kg ，物体A 以加速度a =1.0m/s 2 运动，求物体B 与桌面间的摩擦力。（滑轮与连接绳的质量不计）
解：分别对物体和滑轮受力分析（如图），由牛顿定律
和动力学方程得，
习题2－2图
习题2-1图
a A
a B
()()()
1f 111f (1)''(2)2'(3)'2(4)
5'6'7(4)7.22
A T A T
B T T A B T T T T m g F m a F F m a a a F F m m m F F F F mg m m a
F N
-=-======-+=
=＝解得
2-3 如图所示，细线不可伸长，细线、定滑轮、动滑轮的质量均不计已知
314m m =322m m =。求各物体运动
的加速度及各段细线中的张力。 解：设m 1下落的加速度为a 1，因而动滑轮也以a 1上升。再设m 2相对动滑轮以加速度a ′下落，m 3相对动滑轮以加速度a ′上升，二者相对地面的加速
度分别为：1a a -'（下落）和1a a +'（上升），设作用在m 1上的线中张力为T 1，作用在m 2和m 3上的线中张
力为T 2。列出方程组如下：
2
1133212221
1112)()
(T T a a m g m T a a m T g m a m T g m =+'=--'=-=-
代入314m m =，322m m =，可求出：
51g a =
，52g a ='，52g a =，533g a =，g m T 1154
=，g m T 1252
=
2－4光滑的水平面上放置一半径为R 的固定圆环，物体紧贴环的内侧作圆周运动，其摩擦系数为μ。物体的初速率为v 0，求：（1）t 时刻物体的速率；（2）当物体速率从v 0减少到v 0/2时，物体所经历的时间及经过的路程。 解：（1）设物体质量为m ，取图示的自然坐标系，由牛顿定律得，
02
2
22t
v 2
v (1)
(2)(3)4dv 4dt u v N n f t f N
v F ma m R dv F m a m
dt
F uF v dv
u R dt ===-=-=-
??0由上三式可得＝（）R 对（）式积分得＝－
00Rv v R v t
μ∴=
+
（2） 当物体速率从v 0减少到v 0/2时，由
0Rv v R v t
μ∴=
+可得物体所经历的时间0t R v μ
'=
经过的路程t t 00
0vdt dt ln 2Rv R
s R v t μμ
'
'
=
+?
?
＝＝
2－5从实验知道，当物体速度不太大时，可以认为空气的阻力正比于物体的瞬时速度，设其比例常数为k 。将质量为m 的物体以竖直向上的初速度v 0抛出。 （1）试证明物体的速度为
t m k
t
m k
e v e k
mg v --+-=0)1(
(2)证明物体将达到的最大高度为
)1ln(020mg
kv k g m k mv H +-=
(3)证明到达最大高度的时间为
)1ln(0mg
kv k m
t H +=
证明：由牛顿定律可得
习题2-3
000
0022
0200ln (1)(2),()
ln(13t
v
v m m
t t k
k
x mg mg kv mdv dt mg kv
mg kv m mg t v e v e k mg kv k
mvdv
dx mg kv
mg kv u du kdv
k mgdu k mgdu
dx mdu dx mdu m u m u
mv kv m g x k k mg m t k --+-=++∴==-++=-
++==∴=-+=-+∴=-+=?
?
??dv
(1)-mg-kv=m ，
dt
，dv -mg-kv=mv ，dx 令，）
（）0
ln
0t ln mg kv mg kv
mg kv m v k mg k +++∴=+当时，＝即为到达最高点的时间
2－6 质量为m 的跳水运动员，从距水面距离为h 的
高台上由静止跳下落入水中。把跳水运动员视为质点，并略去空气阻力。运动员入水后垂直下沉，水对其阻力为－b v
2，其中b 为一常量。若以水面上一点为坐标原点O ，竖直向下为Oy 轴，求：（1）运动员在水中的速率v 与y 的函数关系；（
2）跳水运动员在水中下沉多少距离才能使其速率v 减少到落水速率v 0的1/10？（假定跳水运动员在水中的浮力与所受的重力大小恰好相等）
解：运动员入水可视为自由落体运动，所以入水时的速度为
0v =
02
20//0100
mg-f-F=ma mg=F f=bv dv a=dt v dy (2)0.4,0.1m v
y ln 5.76m
b y v v by m by m
dv v dy
dv b mv
dy
b dv m v
v v e m v v v ---=∴-=-=====??b
将已知条件
代入上式得，m
＝－＝ 2－7一物体自地球表面以速率v 0竖直上抛。假定空气
对物体阻力的值为f ＝－km v 2，其中k 为常量，m 为物体质量。试求：（1）该物体能上升的高度；（2）物体返回地面时速度的值。
解：分别对物体上抛和下落时作受力分析（如图），
h
12
0m 1ln()2v 01
ln()
2(2)m v=v 1g y
v
v v
vdv dy g k g k y k g k g k k g vdv dy g k k =-++∴=-+∴+=-∴+
?
?
?
?
22
2
2
20max 22
2－/0dv mvdv
(1)-mg-k v =m
＝，dt dy v v v 物体达到最高点时，＝，故v h=y ＝dv mvdv
下落过程中，-mg+k v =m
＝dt dy
－v v （）
2-8 质量为m 的子弹以速度v 0水平射入沙土中，设子弹所受阻力f = - k v ，k 为常数，求：(1) 子弹射入沙土后，
速度随时间变化的函数式；(2) 子弹进入沙土的最大深度。
解：（1）由题意和牛顿第二定律可得：
dt
dv m
kv f =-=， 分离变量，可得：vdt
dv m k =-
两边同时积分，所以：t m
k e
v v -=0
（2）子弹进入沙土的最大深度也就是v=0的时候子弹的位移，则：
由vdt
dv m k =-
可推出：dv k
m
vdt -
=，而这个式子两边积分就可以得到位移：00max 0v m m
x vdt dv v k k
==-=?? 。
2-9 已知一质量为m 的质点在x 轴上运动，质点只受到
指向原点的力2
/x k f -=，k 是比例常数。设质点在
A x =时的速度为零，求质点在4/A x =处的速度的大
y
f ＝－kv
mg
v
小。
解：由题意和牛顿第二定律可得：
dx dv
mv dt dx dx dv m dt dv m x
k f ===-
=2
再采取分离变量法可得：mvdv dx x k
=-2 ，
两边同时取积分，则：mvdv dx x
k
v A A ??=-024/
所以：mA
k
v 6=
2-10 一颗子弹在枪筒里前进时所受的合力大小为
3/1044005t F ?-=，子弹从枪口射出时的速率为
m/s 300。设子弹离开枪口处合力刚好为零。求：
（1）子弹走完枪筒全长所用的时间t ；（2）子弹在枪筒中所受力的冲量I ；（3）子弹的质量。 解：（1）由3/1044005
t F ?-=和子弹离开枪口处合力
刚好为零，则可以得到：03/1044005
=?-=t F 算出t=0.003s 。
（2）由冲量定义：
0.003
0.003
5
00.00352
400410/3400210/3
0.6I Fdt t dt
t t N s
==-?=-?=??
?
（）
（3）由动量定理：0.003
0.60.6/3000.002I Fdt P mv N s m kg
==?==?==?所以：
2-11 高空作业时系安全带是非常必要的。假如一质量为51.0 kg 的人，在操作时不慎从高空竖直跌落下来，由于安全带的保护，最终使他被悬挂起来。已知此时人离原处的距离为2.0 m ，安全带弹性缓冲作用时间为0.50 s 。求安全带对人的平均冲力。
分析 从人受力的情况来看,可分两个阶段：在开始下落的过程中,只受重力作用,人体可看成是作自由落体运动；在安全带保护的缓冲过程中,则人体同时受重力和安全带冲力的作用,其合力是一变力,且作用时间很短．为求安全带的冲力,可以从缓冲时间内,人体运动状态(动量)的改变来分析,即运用动量定理来讨论．事实上,动量定理也可应用于整个过程．但是,这时必须分清重力和安全带冲
力作用的时间是不同的；而在过程的初态和末态,人体的
速度均为零．这样,运用动量定理仍可得到相同的结果．
解 以人为研究对象,按分析中的两个阶段进行讨论．在自由落体运动过程中,人跌落至2 m 处时的速度为
gh 21=v (1)
在缓冲过程中,人受重力和安全带冲力的作用,根据动量定理,有
()12Δv v m m t -=+P F (2)
由式(1)、(2)可得安全带对人的平均冲力大小为
()N 1014.1Δ2ΔΔ3?=+=+
=t
gh mg t m Δmg F v
2－12长为60cm 的绳子悬挂在天花板上，下方系一质量为1kg 的小球，已知绳子能承受的最大张力为20N 。试求要多大的水平冲量作用在原来静止的小球上才能将绳子打断？
解：由动量定理得000I mv I v m
?=-?∴=
，
如图受力分析并由牛顿定律得，
20
20
220/202.47mv T mg l mv T mg l
mg I l I Ns
-=
=+≥∴+?≥?≥
2－13一作斜抛运动的物体，在最高点炸裂为质量相等的两块，最高点距离地面为19.6m 。爆炸1.0s 后，第一块落到爆炸点正下方的地面上，此处距抛出点的水平距离为100m 。问第二块落在距抛出点多远的地面上？(设空气的阻力不计)
解：取如图示坐标系，根据抛体运动规律，爆炸前，物体在最高点得速度得水平分量为
(
)
1
010x 2x 12y 2x 0x (1),v 2mv mv 30mv mv 414v v 100x x v x t
=
=+=2
11112
1
物体爆炸后，第一块碎片竖直下落的运动方程为1
y =h-v t-gt 2
当碎片落地时，y =0,t=t 则由上式得爆炸后第一块碎片抛出得速度为1h-gt 2
＝（）
t 又根据动量守恒定律，在最高点处有
1
＝（）
211
＝－22联立以上（）－（）式得爆炸后第二块碎片抛出时的速度分量分别为＝2＝2x 11
212x 2
2
22y 222214.7v t 5y =h+v t -60,x 500m
y ms v v ms gt y --====2
1
211h-gt 2t 爆炸后第二块碎片作斜抛运动，其运动方程为x ＝x +（）
1（）
2
落地时由式（5）和（6）可解得第二块碎片落地点得水平位置＝
2－14质量为M 的人手里拿着一个质量为m 的物体，此人用与水平面成θ角的速率v 0向前跳去。当他达到最高点时，他将物体以相对于人为u 的水平速率向后抛出。问：由于人抛出物体，他跳跃的距离增加了多少？（假设人可视为质点）（自己算一遍）
解：取如图所示坐标，把人和物视为一系统，当人跳跃到最高点处，在向左抛物得过程中，满足动量守恒，故有
()0000
0m cos ()
v u mu v cos m mu
v v- cos m sin t g m sin x vt u
m g
v Mv m v u v v v v v θθθθθ
=+-???+M 式中为人抛物后相对地面的水平速率，－为抛出物对地面得水平速率，得＝+
+M
人的水平速率得增量为＝＝
+M
而人从最高点到地面得运动时间为＝所以人跳跃后增加的距离为
＝＝（+M ）
2－15铁路上有一静止的平板车，其质量为M ，设平板车可无摩擦地在水平轨道上运动。现有N 个人从平板车的后端跳下，每个人的质量均为m ，相对平板车的速度均为u 。问：在下列两种情况下，（1）N 个人同时跳离；（2）一个人、一个人地跳离，平板车的末速是多少?所得的结果为何不同，其物理原因是什么?（典型）
解：取平板车及N 个人组成的系统，以地面为参考系，平板车的运动方向为正方向，系统在该方向上满足动量守恒。
考虑N 个人同时跳车的情况，设跳车后平板车的速度为v ，则由动量守恒定律得
0＝Mv+Nm （v －u ）
v ＝Nmu/(Nm+M) (1)
又考虑N 个人一个接一个的跳车的情况。设当平板车上商有n 个人时的速度为v n ，跳下一个人后的车速为v n －1，在该次跳车的过程中，根据动量守恒有
（M+nm ）v n =M v n －1+(n-1)m v n －1+m(v n －1-u) (2) 由式（2）得递推公式
v n －1=v n +mu/(M+nm) (3) 当车上有N 个人得时（即N ＝n ），v N ＝0；当车上N 个人完全跳完时，车速为v 0，
根据式（3）有， v N-1=0+mu/(Nm+M)
v N-2= v N-1+mu/((N-1)m+M) ………….
v 0= v 1+mu/(M+nm)
将上述各等式的两侧分别相加，整理后得，
0n 0
mu v nm
,1,2,3....v v
M nm M Nm n N N +≤+=∑
N
＝1＝M+由于故有，即个人一个接一个地跳车时，平板车的末速度大于N 个人同时跳下车的末速度。这是因为N 个人逐一跳离车时，车对地的速度逐次增加，导致跳车者相对地面的速度也逐次增加，并对平板车所作的功也相应增大，因而平板车得到的能量也大，其车速也大。
2-16 一物体在介质中按规律x ＝ct 3 作直线运动，c 为
一常量。设介质对物体的阻力正比于速度的平方：
2kv f -=，试求物体由x 0 ＝0 运动到x ＝l 时，阻力所
作的功。
分析 本题是一维变力作功问题,仍需按功的定义式
??=x F d W 来求解．关键在于寻找力函数F ＝F (x )．根
据运动学关系,可将已知力与速度的函数关系F (v ) ＝k v 2 变换到F (t ),进一步按x ＝ct 3 的关系把F (t )转换为F (x ),这样,就可按功的定义式求解．
解 由运动学方程x ＝ct 3 ,可得物体的速度
23d d ct t
x
==
v 按题意及上述关系,物体所受阻力的大小为
3/43/242299x kc t kc k F ===v
则阻力的功为
??=x
F W d 3
/73/23/40
3/20
7
27d 9d 180cos d l kc x x kc x W l
o l
-
=-==?=???x F
2－17一人从10m 深的井中提水，起始桶中装有10kg 的水，由于水桶漏水，每升高1m 要漏去0.2kg 的水。求水桶被匀速地从井中提到井口，人所作的功。（典型）
解：水桶在匀速上提的过程中，加速度为0，拉力和重力平衡，在图示坐标下，水桶重力随位置的变化关系为
G ＝mg －αgy
其中α＝0.2kg/m,人对水桶的拉力的功为
10
(mg gy dy 882J W α=?－）＝
2－18如本题图所示，A 和B 两块板用一轻弹簧连接
起来，它们的质量分别为m 1和m 2。问在A 板上需加多大的压力，方可在力停止作用后，恰能使在跳起来时B 稍被提起。（设弹簧的劲度系数为k ）
解：选取如图所示坐标系，取原点处为重力势能和弹性势能零点，作各种状态下物体的受力图。对A 板而言，当施以外力F 时，根据受力平衡有
11221122121212
(1)
ky -mgy =12(3)
F G F
ky mgy y y M N O F y F G G A N B +++''1211121
22221212＝当外力撤除以后，由机械能守恒定律得，11
22
和为、两点对原点的位移。因为＝ky ,F =k ,G =m g 上式可以写为，F -F =2G (2)由（）和（）式可得＝当板跳到点时，板刚被提起，此时弹性力F =G ,
且F =F ,由式（3）可得F ＝G +G =(m +m )g
2－19如本题图所示，质量为m 、速度为v 的钢球，射向质量为M 的靶，靶中心有一小孔，内有劲度系数为k 的弹簧，此靶最初处于静止状态，但可在水平面上作无摩擦滑动，求子弹射入靶内弹簧后，弹簧的最大压缩距离。
解：设弹簧得最大压缩量为x0。小球与靶共同运动得速度为v1。由动量守恒定律，有
(
)1
222100()(1)
111mv ()kx 222212x mv m M v m M v =+++又由机械能守恒定律，有
＝由（）式和（）式可得 2－20以质量为m 的弹丸，穿过如本题图所示的摆锤后，速率由v 减少到v/2。已知摆锤的质量为M ，摆线长度为l ，如果摆锤能在垂直平面内完成一个完全的圆周运动，弹丸的速度的最小值应为多少？
解：
习题2－19图
2
h
h
22
h
v
mv m v'(1)
Mv'
g(2)
l
v'
1
v'2gl Mv'3
2
v
M
M M
+
由水平方向的动量守恒有，
＝
2
为了使摆锤能在垂直平面内作圆周运动，在最高
点时，摆线中的张力F=0,则，
M＝
式中为摆线在圆周最高点的运动速率。
又由机械能守恒定律得
1
＝+（）
2
解上述三个方程，可得担丸所需速率的最小值为
2－21如本题图所示，一质量为M的物块放置在斜
面的最底端A处，斜面的倾角为α，高度为h，物块与斜
面的滑动摩擦因数为μ，今有一质量为m的子弹以速度
v0 沿水平方向射入物块并留在其中，且使物块沿斜面向上
滑动，求物块滑出顶端时的速度大小。
解：
(
)
01
2
cos()(1)
v
11
u2
22
12
v
mv M m v
α
α
α
=+
=+
2
22
21
在子弹与物块的撞击过程中，在沿斜面的方向上，
根据动量守恒有
在物块上滑的过程中，若令物块刚滑出斜面时的速度
为，并取A点的重力势能为0。由系统的功能原理可得
h
－(m+M)gcos(m+M)v(m+M)gh-(m+M)v
sin
由（）、（）式可得
2-22 如图2-40所示，在光滑水
平面上，平放一轻弹簧，弹簧一
端固定，另一端连着物体A、B，
它们质量分别为
A
m和
B
m，弹
簧劲度系数为k，原长为l。用力推B，使弹簧压缩0x，
然后释放。
求：（1）当A与B开始分离时，它们的位置和速度；（2）
分离之后，A还能往前移动多远?
解：（1）当A和B开始分离时，两者具有相同的速度，
根据能量守恒，可得到：2
2
2
1
)
(
2
1
kx
v
m
m
B
A
=
+，所
以：
x
m
m
k
v
B
A
+
=; x l=
（2）分离之后，A的动能又将逐渐的转化为弹性势
能，所以：
2
2
2
1
2
1
kx
v
m
A
=，则：
A
x=
2-23 如图2-41所示，光滑斜面与水平面的夹角为α=30°，
轻质弹簧上端固定。今在弹簧的另一端轻轻地挂上质量为
M= 1.0kg的木块，木块沿斜面从静止开始向下滑动。当木
块向下滑x=30cm时，恰好有一质量m=0.01kg的子弹，沿
水平方向以速度m/s
200
=
v射中木块并陷在其中。设弹
簧的劲度系数为N/m
25
=
k。求子弹打入木块后它们的
共同速度。
解：由机械能守恒条件可得到碰撞前木快的速度，碰
撞过程中子弹和木快沿斜面方向动量守恒，（瞬间）可得：
22
1
11sin
22
Mv kx Mgxα
+=
1
0.83
v
?=
(碰撞前木快的速度)
1
cos
Mv mv m M v
α'
-=+
（）
0.89
v'
?=-
2－24 二质量相同的
小球，一个静止，另一个以速
度0与静止的小球作对心碰
撞，求碰撞后两球的速度。（1）
假设碰撞是完全非弹性的；（2）
假设碰撞是完全弹性的；（3）假设碰撞的恢复系数5.0
=
e。
解：由碰撞过程动量守恒以及附加条件，可得
（1）假设碰撞是完全非弹性的，即两者将以共同的
速度前行：mv
mv2
=
所以：
2
1
v
v=
（2）假设碰撞是完全弹性的，
2
1
mv
mv
mv+
=
2
2
2
1
2
02
1
2
1
2
1
mv
mv
mv+
=
两球交换速度，0
1
=
v
2
v
v=
习题2－21图
图2-40 习题2-22 图
（3）假设碰撞的恢复系数5.0=e ，也就是
210mv mv mv +=
5.020
101
2=--v v v v
所以：0141v v =
， 024
3v v = 2－25如本题图所示，一质量为m 的钢球，系在一长为l 的绳一端，绳另一端固定，现将球由水平位置静止下摆，当球到达最低点时与质量为M ，静止于水平面上的钢块发生弹性碰撞，求碰撞后m 和M 的速率。
2222M M M m 1
mv mgl v 2
111
mv mv Mv 222mv mv Mv m M v m M v v '+'+'∴==解：由机械能守恒得，碰前的速度为＝，由碰撞前后动能和动量守恒得＝＝－＝
+
2-26 如图2-43所示，两个质量
分别为m 1和m 2的木块A 、B ，用一劲度系数为k 的轻弹簧连接，放在光滑的水平面上。A 紧靠墙。今用力推B 块，使弹簧压缩x 0然后
释放。（已知123m m =）求：（1）释放后B A 、两滑块速度相等时的速度大小；（2）弹簧的最大伸长量。
解：分析题意，可知在弹簧由压缩状态回到原长时，是弹簧的弹性势能转换为B 木块的动能，然后B 带动A 一起运动，此时动量守恒，可得到两者相同的速度v ，并且此时就是弹簧伸长最大的位置，由机械能守恒可算出其量值。
202
0222121kx v m = v v 2）（2102m m m +=
所以m
k
x v 3430
= （2）
22122
0222
12121v m m kx v m ）（++= 那么计算可得：02
1
x x =
2－27如本题图示，绳上挂有质量相等的两个小球，两球碰撞时的恢复系数e =0.5。球A 由静止状态释放，撞击球B ，刚好使球B 到达绳成水平的位置，求证球A 释放前的张角θ 应满足cos θ = 1/9。
证明：设球A 到达最低点的速率为v
，根据机械能守恒有
()
2
212(1cos ),2
(1)
,,0.50.5(2)(3)
3
(2),(3)441
(5)2
1451cos 9
A B B A
B A B A B B mv mg l v A B v v v v e v
v v v A B mv mv mv v mv mgl v θθ=-=-=
=-=+==
==
所以，设碰撞后，两球的速率分别为由题意得：
即，两球碰撞时水平方向动量守恒：由式得
碰撞后B 球机械能守恒，故有将（），（）代入（）得：
2-28 如图2-45所示，一质量为m ，半径为R 的球壳，静止在光滑水平面上，在球壳内有另一质量也为m ，半径为r 的小球，初始时小球静止在图示水平位置上。放手后小球沿大球壳内往下滚，同时大球壳也会在水平面上运动。当它们再次静止在水平面上时，问大球壳在水平面上相对初始时刻的位移大小是多少？
解：系统在水平方向上不受外力，因而系统质心的水平位置始终不变。如图所示，初始时，系统的质心到球心O 的距离为(从质心公式算)
2
r
R x C -=
小球最终将静止于大球壳的最下方，而系统质心的水平
位置始终不变，因而大球壳在水平面上相对初始时刻的
习题2－25图
图2-43 习题2-26 图
位移大小(另外从质心公式算)2
r
R x -=? 2-29 如图2-46所示，从坐标原点以v 0的初速度发射一发炮弹，发射倾角θ = 45°。当
炮弹到达g
v x 3220
1= 处时，突
然爆炸分成质量相同的两块，其中一块竖直下落，求另一块落地时的位置x 2是多少？
解：炮弹爆炸后其质心仍按原抛物线轨道运动，因而落地
后的质心坐标为g
v x C 20
=
由式2
12
211m m x m x m x C ++=，且 m m m ==21，有
g
v
g v x x x C 20
20
1234)311(22=
-=-=第三章 刚体力学
3－1 一通风机的转动部分以初角速度ω0绕其轴转动，
空气的阻力矩与角速度成正比，比例系数C 为一常量。若转动部分对其轴的转动惯量为J ，问：（1）经过多少时间后其转动角速度减少为初角速度的一半？（2）在此时间内共转过多少转？ 解：（1）由题可知：阻力矩ωC M -=，
又因为转动定理 dt
d J
J M ωβ== dt
d J
C ωω=-∴ dt J C d t ??-=∴00ωωωω t J
C -=0ln
ωω t J
C e
-=0ωω
当021ωω=
时，2ln C
J
t =。 （2）角位移?=
t
dt 0
ωθ?
-=2ln 0
0C J
t J
C dt e
ωC
J 0
21ω=
，
所以，此时间内转过的圈数为C
J n πωπθ
420=
=。 3－2 质量面密度为σ的均匀矩形板，试证其对与板面垂直的，通过几何中心的轴线的转动惯量为
)(12
22b a ab J +σ
=。
其中a ，b 为矩形板的长，宽。
证明一：如图，在板上取一质元dxdy dm σ=，对与板
面垂直的、通过几何中心的轴线的转动惯量为 dm r dJ ?
=2
dxdy y x a a b b σ?
?
--+=2222
22)(
)(12
22b a ab +=
σ
证明二：如图，在板上
取一细棒bdx dm σ=，对通过细棒中心与棒垂直的转动轴的转动惯量为
212
1
b dm ?，根据平行轴定理，对与板面垂直的、通过几何中
心的轴线的转动惯量为
22)2(121x a
dm b dm dJ -+?=
dx x a
b dx b 23)2(121-+=σσ 3312
1121ba a b dJ J σσ+==∴?)(1222b a ab +=σ
(这
道题以右边为坐标原点，左为正方向)
3-3 如图3-28所示，一轻绳跨过两个质量为m 、半径为r 的均匀圆盘状定滑轮，绳的两端分别挂着质量为m 2和m 的重物，绳与滑轮间无相对滑动，滑轮轴光滑，
T
图2-46 习题2-29 图
图3-28 习题3-3图
大学物理(第五版)上册课后习题答案马文蔚
习题1 1-1 质点作曲线运动，在时刻t 质点的位矢为r ，速度为v ，t 至()t t +?时间内的位移为r ?，路程为s ?，位矢大小的变化量为r ?（或称r ?），平均速度为v ，平均速率为v 。 （1）根据上述情况，则必有（ ） （A ）r s r ?=?=? （B ）r s r ?≠?≠?，当0t ?→时有dr ds dr =≠ （C ）r r s ?≠?≠?，当0t ?→时有dr dr ds =≠ （D ）r s r ?=?≠?，当0t ?→时有dr dr ds == （2）根据上述情况，则必有（ ） （A ）,v v v v == （B ）,v v v v ≠≠ （C ）,v v v v =≠ （D ）,v v v v ≠= 1-2 一运动质点在某瞬间位于位矢(,)r x y 的端点处，对其速度的大小有四种意见，即 （1） dr dt ；（2）dr dt ；（3）ds dt ；（4下列判断正确的是： （A ）只有（1）（2）正确 （B ）只有（2）正确 （C ）只有（2）（3）正确 （D ）只有（3）（4）正确 1-3 质点作曲线运动，r 表示位置矢量，v 表示速度，a 表示加速度，s 表示路程，t a 表示切向加速度。对下列表达式，即 （1）dv dt a =；（2）dr dt v =；（3）ds dt v =；（4）t dv dt a =。 下述判断正确的是（ ） （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 1-4 一个质点在做圆周运动时，则有（ ） （A ）切向加速度一定改变，法向加速度也改变 （B ）切向加速度可能不变，法向加速度一定改变 （C ）切向加速度可能不变，法向加速度不变
大学物理教程 (上)课后习题 答案
物理部分课后习题答案（标有红色记号的为老师让看的题） 27页 1-2 1-4 1-12 1-2 质点的运动方程为22,(1)x t y t ==-，,x y 都以米为单位，t 以秒为单位， 求： （1） 质点的运动轨迹； （2） 从1t s =到2t s =质点的位移的大小； （3） 2t s =时，质点的速度和加速度。 解：（1）由运动方程消去时间t 可得轨迹方程，将t = 代入，有 2 1) y =- 或 1= （2）将1t s =和2t s =代入，有 11r i = ， 241r i j =+ 213r r r i j =-=- 位移的大小 r = = （3） 2x dx v t dt = = 2(1)y dy v t dt = =- 22(1)v ti t j =+- 2 x x dv a dt = =， 2y y dv a dt = = 22a i j =+ 当2t s =时，速度和加速度分别为 42/v i j m s =+ 22a i j =+ m/s 2 1-4 设质点的运动方程为cos sin ()r R ti R t j SI ωω=+ ，式中的R 、ω均为常 量。求（1）质点的速度；（2）速率的变化率。
解 （1）质点的速度为 sin cos d r v R ti R t j dt ωωωω==-+ （2）质点的速率为 v R ω = = 速率的变化率为 0dv dt = 1-12 质点沿半径为R 的圆周运动，其运动规律为232()t SI θ=+。求质点在t 时刻的法向加速度n a 的大小和角加速度β的大小。 解 由于 4d t d t θω= = 质点在t 时刻的法向加速度n a 的大小为 2 2 16n a R R t ω == 角加速度β的大小为 2 4/d ra d s d t ωβ== 77 页2-15, 2-30， 2-34， 2-15 设作用于质量1m kg =的物体上的力63()F t SI =+，如果物体在这一力作用 下，由静止开始沿直线运动，求在0到2.0s 的时间内力F 对物体的冲量。 解 由冲量的定义，有 2.0 2.0 2.02 (63)(33) 18I Fdt t dt t t N s = =+=+=? ? 2-21 飞机着陆后在跑道上滑行，若撤除牵引力后，飞机受到与速度成正比的阻力 （空气阻力和摩擦力）f kv =-（k 为常数）作用。设撤除牵引力时为0t =，初速度为0v ，求（1）滑行中速度v 与时间t 的关系；（2）0到t 时间内飞机所滑行的路程；（3）飞机停止前所滑行的路程。 解 （１）飞机在运动过程中只受到阻力作用，根据牛顿第二定律，有 dv f m kv dt ==- 即 d v k dt v m =- 两边积分，速度v 与时间t 的关系为 2-31 一质量为m 的人造地球卫星沿一圆形轨道运动，离开地面的高度等于地球
大学物理课后习题答案(全册)
《大学物理学》课后习题参考答案 习 题1 1-1. 已知质点位矢随时间变化的函数形式为 )ωt sin ωt (cos j i +=R r 其中ω为常量．求：（1）质点的轨道；(2)速度和速率。 解：1） 由)ωt sin ωt (cos j i +=R r 知 t cos R x ω= t sin R y ω= 消去t 可得轨道方程 222R y x =+ 2） j r v t Rcos sin ωωt ωR ωdt d +-== i R ωt ωR ωt ωR ωv =+-=2 122 ])cos ()sin [( 1-2. 已知质点位矢随时间变化的函数形式为j i r )t 23(t 42++=，式中r 的单位为m ，t 的单位为s .求： （1）质点的轨道；（2）从0=t 到1=t 秒的位移；（3）0=t 和1=t 秒两时刻的速度。 解：1）由j i r )t 23(t 42++=可知 2t 4x = t 23y += 消去t 得轨道方程为：2)3y (x -= 2）j i r v 2t 8dt d +== j i j i v r 24)dt 2t 8(dt 1 1 +=+==??Δ 3） j v 2(0)= j i v 28(1)+= 1-3. 已知质点位矢随时间变化的函数形式为j i r t t 22+=，式中r 的单位为m ，t 的单
位为s .求：（1）任一时刻的速度和加速度；（2）任一时刻的切向加速度和法向加速度。 解：1）j i r v 2t 2dt d +== i v a 2dt d == 2）21 22 12)1t (2] 4)t 2[(v +=+= 1 t t 2dt dv a 2 t +== n a == 1-4. 一升降机以加速度a 上升，在上升过程中有一螺钉从天花板上松落，升降机的天花板与底板相距为d ，求螺钉从天花板落到底板上所需的时间。 解：以地面为参照系，坐标如图，升降机与螺丝的运动方程分别为 2012 1 at t v y += （1） 图 1-4 2022 1 gt t v h y -+= （2） 21y y = （3） 解之 t = 1-5. 一质量为m 的小球在高度h 处以初速度0v 水平抛出，求： （1）小球的运动方程； （2）小球在落地之前的轨迹方程； （3）落地前瞬时小球的t d d r ，t d d v ，t v d d . 解：（1） t v x 0= 式（1） 2gt 2 1 h y -= 式（2） j i r )gt 2 1 -h (t v (t)20+= （2）联立式（1）、式（2）得 2 02 v 2gx h y -= （3） j i r gt -v t d d 0= 而 落地所用时间 g h 2t =
大学物理 简明教程 第二版 课后习题 答案 赵进芳
大学物理 简明教程 习题 解答 答案 习题一 1-1 ｜r ?｜与r ?有无不同?t d d r 和t d d r 有无不同? t d d v 和t d d v 有无不同?其不同在哪里?试举例说明． 解：（1）r ?是位移的模，?r 是位矢的模的增量，即r ?12r r -=，12r r r -=?； （2）t d d r 是速度的模，即t d d r ==v t s d d . t r d d 只是速度在径向上的分量. ∵有r r ?r =（式中r ?叫做单位矢），则 t ?r ?t r t d d d d d d r r r += 式中t r d d 就是速度径向上的分量， ∴t r t d d d d 与 r 不同如题1-1图所示 . 题1-1图 (3)t d d v 表示加速度的模，即 t v a d d = ，t v d d 是加速度a 在切向上的分量. ∵有ττ (v =v 表轨道节线方向单位矢），所以 t v t v t v d d d d d d ττ += 式中dt dv 就是加速度的切向分量. (t t r d ?d d ?d τ 与 的运算较复杂，超出教材规定，故不予讨论) 1-2 设质点的运动方程为x =x (t )，y =y (t )，在计算质点的速度和加速度时， 有人先求出r ＝22y x +，然后根据v =t r d d ，及a ＝22d d t r 而求得结果；又有人先 计算速度和加速度的分量，再合成求得结果，即 v =2 2 d d d d ??? ??+??? ??t y t x 及a = 2 22222d d d d ? ??? ??+???? ??t y t x 你认为两种方法哪一种正确？为什么？两者差别何在？ 解：后一种方法正确.因为速度与加速度都是矢量，在平面直角坐标系中，有
大学物理课后习题答案详解
第一章质点运动学 1、(习题 1.1)：一质点在xOy 平面内运动，运动函数为2 x =2t,y =4t 8-。（1）求质点的轨道方程；（2）求t =1 s t =2 s 和时质点的位置、速度和加速度。 解：（1）由x=2t 得， y=4t 2-8 可得： y=x 2 -8 即轨道曲线 （2）质点的位置 ： 2 2(48)r ti t j =+- 由d /d v r t =则速度： 28v i tj =+ 由d /d a v t =则加速度： 8a j = 则当t=1s 时，有 24,28,8r i j v i j a j =-=+= 当t=2s 时，有 48,216,8r i j v i j a j =+=+= 2、（习题1.2）： 质点沿x 在轴正向运动，加速度kv a -=，k 为常数．设从原点出发时 速度为0v ，求运动方程)(t x x =. 解： kv dt dv -= ??-=t v v kdt dv v 001 t k e v v -=0 t k e v dt dx -=0 dt e v dx t k t x -??=000 )1(0t k e k v x --= 3、一质点沿x 轴运动，其加速度为a = 4t (SI)，已知t = 0时，质点位于x 0=10 m 处，初速 度v 0 = 0．试求其位置和时间的关系式． 解： =a d v /d t 4=t d v 4=t d t ? ?=v v 0 d 4d t t t v 2=t 2 v d =x /d t 2=t 2 t t x t x x d 2d 0 20 ?? = x 2= t 3 /3+10 (SI) 4、一质量为m 的小球在高度h 处以初速度0v 水平抛出，求： （1）小球的运动方程； （2）小球在落地之前的轨迹方程； （3）落地前瞬时小球的 d d r t ，d d v t ，t v d d . 解：（1） t v x 0= 式（1） 2gt 21h y -= 式（2） 201 ()(h -)2 r t v t i gt j =+ （2）联立式（1）、式（2）得 2 2 v 2gx h y -= （3） 0d -gt d r v i j t = 而落地所用时间 g h 2t = 所以 0d -2gh d r v i j t = d d v g j t =- 2 202y 2x )gt (v v v v -+=+= 21 20 212202)2(2])([gh v gh g gt v t g dt dv +=+=
大学物理上册课后习题答案
大学物理上册课后习题答案
习题解答 习题一 1-1 ｜r ?｜与r ? 有无不同?t d d r 和t d d r 有无不同? t d d v 和t d d v 有无不同?其不同在哪里?试举例说明． 解： （1）r ?是位移的模，?r 是位矢的模的增量， 即r ?1 2r r -=，1 2 r r r ? ?-=?； （2）t d d r 是速度的模，即t d d r = =v t s d d . t r d d 只是速度在径向上的分量. ∵有r r ?r =（式中r ?叫做单位矢），则t ?r ?t r t d d d d d d r r r += 式中t r d d 就是速度径向上的分量， ∴ t r t d d d d 与r 不同如题1-1图所示. 题 1-1图 (3) t d d v 表示加速度的模，即 t v a d d ? ?= ，t v d d 是加速度a 在切向上的分量.
∵有ττ??(v =v 表轨道节线方向单位矢），所以 t v t v t v d d d d d d τ τ???+= 式中dt dv 就是加速度的切向分量. ( t t r d ?d d ?d τ??Θ与的运算较复杂，超出教材规定，故不予 讨论) 1-2 设质点的运动方程为x =x (t )，y =y (t )，在计算质点的速度和加速度时，有人先求出r ＝ 2 2 y x +，然后根据v =t r d d ，及a ＝ 2 2d d t r 而求得结果； 又有人先计算速度和加速度的分量，再合成求得结果，即 v =2 2 d d d d ?? ? ??+??? ??t y t x 及a = 2 22222d d d d ??? ? ??+???? ??t y t x 你认为两种 方法哪一种正确？为什么？两者差别何在？ 解：后一种方法正确.因为速度与加速度都是矢量，在平面直角坐标系中，有 j y i x r ? ??+=， j t y i t x t r a j t y i t x t r v ??? ???? ?222222d d d d d d d d d d d d +==+==∴ 故它们的模即为 2 222 22222 2 2 2d d d d d d d d ? ?? ? ??+???? ??=+=? ? ? ??+??? ??=+=t y t x a a a t y t x v v v y x y x
大学物理简明教程(吕金钟)第四章习题答案
第四章电磁学基础 静电学部分 4.2解：平衡状态下受力分析 +q受到的力为： 处于平衡状态： （1） 同理，4q 受到的力为： （2） 通过（1）和（2）联立，可得：， 4.3解：根据点电荷的电场公式： 点电荷到场点的距离为： 两个正电荷在P点产生的电场强度关于中垂线对称： 所以： 当与点电荷电场分布相似，在很远处，两个正电荷q组成的电荷系的电场分布，与带电量为2q的点电荷的电场分布一样。 4.4解：取一线元，在圆心处 产生场强： 分解，垂直x方向的分量抵消，沿x方向 的分量叠加： 方向：沿x正方向 4.5解：（1 （2）两电荷异号，电场强度为零的点在外侧。 4.7解：线密度为λ，分析半圆部分： 点电荷电场公式： + +
在本题中： 电场分布关于x 轴对称：， 进行积分处理，上限为，下限为： 方向沿x轴向右，正方向 分析两个半无限长： ，，， 两个半无限长，关于x轴对称，在y方向的分量为0，在x方向的分量： 在本题中，r为场点O到半无限长线的垂直距离。电场强度的方向沿x轴负方向，向左。那么大O点的电场强度为： 4.8解：E的方向与半球面的轴平行，那么 通过以R为半径圆周边线的任意曲面的 电通量相等。所以 通过S1和S2的电通量等效于通过以R为半 径圆面的电通量，即： 4.9解：均匀带电球面的场强分布： 球面 R 1 、R2的场强分布为： 根据叠加原理，整个空间分为三部分： 根据高斯定理，取高斯面求场强： 图4-94 习题4.8用图 S1 S2 R O
场强分布： 方向：沿径向向外 4.10解：（1）、这是个球对称的问题 当时，高斯面对包围电荷为Q 当，高斯面内包围电荷为q 方向沿径向 （2）、证明：设电荷体密度为 这是一个电荷非足够对称分布的带电体，不能直接用高斯定理求解。但可以把这一带电体看成半径为R、电荷体密度为ρ的均匀带电球体和半径为R`、电荷体密度为-ρ的均匀带电体球相叠加，相当于在原空腔同时补上电荷体密度为ρ和-ρ的球体。由电场 叠加原理，空腔内任一点P的电场强度为： 在电荷体密度为ρ球体内部某点电场为： 在电荷体密度为-ρ球体内部某点电场为： 所以 4.11解：利用高斯定理，把空间分成三部分
大学物理学-第1章习题解答
大学物理简明教程（上册）习题选解 第1章 质点运动学 1-1 一质点在平面上运动，其坐标由下式给出)m 0.40.3(2 t t x -=，m )0.6(3 2 t t y +-=。求：（1）在s 0.3=t 时质点的位置矢量； （2）从0=t 到s 0.3=t 时质点的位移；（3）前3s 内质点的平均速度；（4）在s 0.3=t 时质点的瞬时速度； （5）前3s 内质点的平均加速度；（6）在s 0.3=t 时质点的瞬时加速度。 解：（1）m )0.6()0.40.3(322j i r t t t t +-+-= 将s 0.3=t 代入，即可得到 )m (273j i r +-= （2）03r r r -=?，代入数据即可。 （3）注意：0 30 3--=r r v =)m/s 99(j i +- （4）dt d r =v =)m/s 921(j i +-。 （5）注意：0 30 3--=v v a =2)m/s 38(j i +- （6）dt d v a ==2)m/s 68(j -i -，代入数据而得。 1-2 某物体的速度为)25125(0j i +=v m/s ，3.0s 以后它的速度为)5100(j 7-i =v m/s 。 在这段时间内它的平均加速度是多少？ 解：0 30 3--= v v a =2)m/s 3.3333.8(j i +- 1-3 质点的运动方程为) 4(2k j i r t t ++=m 。（1）写出其速度作为时间的函数；（2）加速度作为时间的函数； （3）质点的轨道参数方程。 解：（1）dt d r =v =)m/s 8(k j +t （2）dt d v a = =2m/s 8j ； （3）1=x ；2 4z y =。 1-4 质点的运动方程为t x 2=，22t y -=（所有物理量均采用国际单位制）。求：（1）质点的运动轨迹；（2）从0=t 到2=t s 时间间隔内质点的位移r ?及位矢的径向增量。 解：（1）由t x 2=，得2 x t = ，代入22t y -=，得质点的运动轨道方程为 225.00.2x y -=； （2）位移 02r r r -=?=)m (4j i - 位矢的径向增量 02r r r -=?=2.47m 。 （3）删除。 1-6 一质点做平面运动，已知其运动学方程为t πcos 3=x ，t πsin =y 。试求： （1）运动方程的矢量表示式；（2）运动轨道方程；（3）质点的速度与加速度。 解：（1）j i r t t πsin πcos 3+=； （2）19 2 =+y x （3）j i t t πcos πsin 3π+-=v ； )πsin πcos 3(π2j i t t a +-= *1-6 质点A 以恒 定的速率m/s 0.3=v 沿 直线m 0.30=y 朝x +方 向运动。在质点A 通过y 轴的瞬间，质点B 以恒 定的加速度从坐标原点 出发，已知加速度2m/s 400.a =，其初速度为零。试求：欲使这两个质点相遇，a 与y 轴的夹角θ应为多大？ 解：提示：两质点相遇时有，B A x x =，B A y y =。因此只要求出质点A 、B 的运动学方程即可。或根据 222)2 1 (at y =+2(vt)可解得： 60=θ。 1-77 质点做半径为R 的圆周运动，运动方程为 2021 bt t s -=v ，其中，s 为弧长，0v 为初速度，b 为正 的常数。求：（1）任意时刻质点的法向加速度、切向加速度和总加速度；（2）当t 为何值时，质点的总加速度在数值上等于b ？这时质点已沿圆周运行了多少圈？ 题1-6图
大学物理(上)课后习题标准答案
大学物理(上)课后习题答案
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3 第1章 质点运动学 P21 1.8 一质点在xOy 平面上运动，运动方程为：x =3t +5, y = 2 1t 2 +3t -4. 式中t 以 s 计，x ,y 以m 计。⑴以时间t 为变量，写出质点位置矢量的表示式；⑵求出t =1 s 时刻和t ＝2s 时刻的位置矢量，计算这1秒内质点的位移；⑶ 计算t ＝0 s 时刻到t ＝4s 时刻内的平均速度；⑷求出质点速度矢量表示式，计算t ＝4 s 时质点的速度；(5)计算t ＝0s 到t ＝4s 内质点的平均加速度；(6)求出质点加速度矢量的表示式，计算t ＝4s 时质点的加速度(请把位置矢量、位移、平均速度、瞬时速度、平均加速度、瞬时加速度都表示成直角坐标系中的矢量式)。 解：（1）j t t i t r )432 1()53(2 m ⑵ 1 t s,2 t s 时，j i r 5.081 m ；2114r i j v v v m ∴ 213 4.5r r r i j v v v v v m ⑶0t s 时，054r i j v v v ；4t s 时，41716r i j v v v ∴ 140122035m s 404r r r i j i j t v v v v v v v v v ⑷ 1 d 3(3)m s d r i t j t v v v v v ，则：437i j v v v v 1s m (5) 0t s 时，033i j v v v v ；4t s 时，437i j v v v v 24041 m s 44 j a j t v v v v v v v v v (6) 2d 1 m s d a j t v v v v 这说明该点只有y 方向的加速度，且为恒量。 1.9 质点沿x 轴运动，其加速度和位置的关系为2 26a x ，a 的单位为m/s 2， x 的单位为m 。质点在x =0处，速度为10m/s,试求质点在任何坐标处的速度值。 解：由d d d d d d d d x a t x t x v v v v 得：2 d d (26)d a x x x v v 两边积分 210 d (26)d x x x v v v 得：2322250x x v ∴ 31225 m s x x v 1.11 一质点沿半径为1 m 的圆周运动，运动方程为 =2+33t ，式中 以弧度计，t 以秒计，求：⑴ t ＝2 s 时，质点的切向和法向加速度；⑵当加速度 的方向和半径成45°角时，其角位移是多少? 解： t t t t 18d d ,9d d 2 ⑴ s 2 t 时，2 s m 362181 R a 2 222s m 1296)29(1 R a n ⑵ 当加速度方向与半径成ο45角时，有：tan 451n a a 即： R R 2 ，亦即t t 18)9(2 2 ，解得：9 2 3 t 则角位移为：32 2323 2.67rad 9 t 1.13 一质点在半径为0.4m 的圆形轨道上自静止开始作匀角加速度转动，其角加速度为 =0.2 rad/s 2，求t ＝2s 时边缘上各点的速度、法向加速度、切向加速度和合加速度。 解：s 2 t 时，4.02 2.0 t 1s rad 则0.40.40.16R v 1s m 064.0)4.0(4.022 R a n 2 s m 0.40.20.08a R 2 s m 22222s m 102.0)08.0()064.0( a a a n 与切向夹角arctan()0.0640.0843n a a
大学物理第一章答案
1.5一质点沿半径为 0.10m的圆周运动，其角位置（以弧度表示）可用公式表示：θ= 2 +4t 3．求： （1）t = 2s时，它的法向加速度和切向加速度； （2）当切向加速度恰为总加速度大小的一半时，θ为何值？（3）在哪一时刻，切向加速度和法向加速度恰有相等的值？[解答] （1）角速度为 ω= dθ/dt = 12t2 = 48(rad2s-1)， 法向加速度为 an = rω2 = 230.4(m2s-2)； 角加速度为 β= dω/dt = 24t = 48(rad2s-2)， 切向加速度为 at = rβ= 4.8(m2s-2)． （2）总加速度为， 当at = a/2时，有4at2 = at2 + an2，即．由此得， 即，
解得． 所以=3.154(rad)． （3）当at = an时，可得rβ= rω2， 即24t = (12t2)2， 解得． 1.7一个半径为R = 1.0m的轻圆盘，可以绕一水平轴自由转动．一根轻绳绕在盘子的边缘，其自由端拴一物体 A．在重力作用下，物体A从静止开始匀加速地下降，在Δt = 2.0s内下降的距离h= 0.4m．求物体开始下降后3s末，圆盘边缘上任一点的切向加速度与法向加速度． [解答]圆盘边缘的切向加速度大小等于物体A下落加速度． 由于，所以 at = 2h/Δt2 = 0.2(m2s-2)． 物体下降3s末的速度为 v = att = 0.6(m2s-1)， 这也是边缘的线速度，因此法向加速度为 =
0.36(m2s-2)． 1.8一升降机以加速度 1.22m2s-2上升，当上升速度为 2.44m2s-1时，有一螺帽自升降机的天花板上松落，天花板与升降机的底面相距 2.74m．计算： （1）螺帽从天花板落到底面所需的时间； （2）螺帽相对于升降机外固定柱子的下降距离． [解答]在螺帽从天花板落到底面时，升降机上升的高度为；螺帽做竖直上抛运动，位移为．由题意得h = h1 - h2，所以，解得时间为 = 0.705(s)． 算得h2 = - 0.716m，即螺帽相对于升降机外固定柱子的下降距离为 0.716m． [注意]以升降机为参考系，钉子下落时相对加速度为a + g，而初速度为零，可列方程， 由此可计算钉子落下的时间，进而计算下降距离． 第一章质点运动学 1.1一质点沿直线运动，运动方程为x(t) = 6t2 - 2t 3．试求： （1）第2s内的位移和平均速度；
大学物理(吴柳主编)上册课后习题答案
大学物理(吴柳主编) 上册课后习题答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
说明： 上册教材中，第5，6，7等章的习题有答案； 第1，2，4，8章的习题有部分答案； 第3，9，10，11章的习题没有答案。 为方便学生使用，现根据上学期各位老师辛苦所做的解答，对书上原有的答案进行了校对，没有错误的，本“补充答案”中不再给出；原书中答案有误的，和原书中没有给出答案的，这里一并给出。错误之处，欢迎指正！ 第1章 1.4． 2.8×10 15 m 1.5．根据方程中各项的量纲要一致，可以判断：Fx= mv 2/2合理， F=mxv , Ft=mxa , Fv= mv 2/2, v 2+v 3=2ax 均不合理. 第2章 2.1 (1) j i )2615()2625(-+-m; )/]()2615()2625[(45 1151020)2615()2625(s m j i j i t r v -+-=++-+-=??= (2)52m; 1.16m/s 2.2 (1) 4.1 m/s; 4.001m/s; 4.0m/s (2) 4m/s; 2 m.s -2 2.3 3m; m 3 4π ; 140033-s .m π方向与位移方向相同; 1.0m/s 方向沿切线方向 2.5 2π (m); 0; 1(s) 2.6 24(m); -16(m) 2.8 2 22 t v R vR dt d +=θ 2.10 (1) 13 22 =+y x (2) t v x 4sin 43ππ-=;t v y 4 cos 4π π=;t a x 4cos 1632ππ-=;t a y 4sin 162ππ-= (3) 2 6= x ,22=y ;π86- =x v ,π82=y v ;,2326π-=x a 2 322π-=y a 2.12 (1) ?=7.382θ，4025.0=t (s)，2.19=y (m) (2) ?=7.382θ，48.2=t (s)，25.93=y (m)。 2.14 (1) 22119x y - = (2) j t i v 42-=;j a 4-= (3) 0=t 时，j r 19=； 3=t 时，j i r +=6。（4）当9=t s 时取“=”，最小距离为37（m ）。
大学物理 第一章练习及答案
一、判断题 1. 在自然界中，可以找到实际的质点. ···················································································· [×] 2. 同一物体的运动，如果选取的参考系不同，对它的运动描述也不同. ···························· [√] 3. 运动物体在某段时间内的平均速度大小等于该段时间内的平均速率. ···························· [×] 4. 质点作圆周运动时的加速度指向圆心. ················································································ [×] 5. 圆周运动满足条件d 0d r t =，而d 0d r t ≠ . · ··············································································· [√] 6. 只有切向加速度的运动一定是直线运动. ············································································ [√] 7. 只有法向加速度的运动一定是圆周运动. ············································································ [×] 8. 曲线运动的物体，其法向加速度一定不等于零. ································································ [×] 9. 质点在两个相对作匀速直线运动的参考系中的加速度是相同的. ···································· [√] 10. 牛顿定律只有在惯性系中才成立. ························································································ [√] 二、选择题 11. 一运动质点在某时刻位于矢径(),r x y 的端点处，其速度大小为：（ C ） A. d d r t B. d d r t C. d d r t D. 12. 一小球沿斜面向上运动，其运动方程为2 54SI S t t =+-（） ，则小球运动到最高点的时刻是： （ B ） A. 4s t = B. 2s t = C. 8s t = D. 5s t = 13. 一质点在平面上运动，已知其位置矢量的表达式为22 r at i bt j =+ （其中a 、b 为常量）则 该质点作：（ 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 14. 某物体的运动规律为2d d v kv t t =-，式中的k 为大于0的常数。当0t =时，初速为0v ，则速 度v 与时间t 的关系是：（ C ） A. 0221v kt v += B. 022 1 v kt v +-= C. 021211v kt v += D. 0 21211v kt v +-= 15. 在相对地面静止的坐标系中，A 、B 二船都以2m/s 的速率匀速行驶，A 沿x 轴正方向，B
《大学物理学》第二版上册课后答案
大学物理学习题答案 习题一答案 习题一 1.1 简要回答下列问题： (1) 位移和路程有何区别？在什么情况下二者的量值相等？在什么情况下二者的量值不相 等？ (2) 平均速度和平均速率有何区别？在什么情况下二者的量值相等？ (3) 瞬时速度和平均速度的关系和区别是什么？瞬时速率和平均速率的关系和区别又是什 么？ (4) 质点的位矢方向不变，它是否一定做直线运动？质点做直线运动，其位矢的方向是否一 定保持不变？ (5) r ?和r ?有区别吗？v ?和v ?有区别吗？ 0dv dt =和0d v dt =各代表什么运动？ (6) 设质点的运动方程为：()x x t =，()y y t =，在计算质点的速度和加速度时，有人先求 出22r x y = + dr v dt = 及 22d r a dt = 而求得结果；又有人先计算速度和加速度的分量，再合成求得结果，即 v = 及 a =你认为两种方法哪一种正确？两者区别何在？ (7) 如果一质点的加速度与时间的关系是线性的，那么，该质点的速度和位矢与时间的关系是否也是线性的？ (8) “物体做曲线运动时，速度方向一定在运动轨道的切线方向，法向分速度恒为零，因此 其法向加速度也一定为零.”这种说法正确吗？ (9) 任意平面曲线运动的加速度的方向总指向曲线凹进那一侧，为什么？ (10) 质点沿圆周运动，且速率随时间均匀增大，n a 、t a 、a 三者的大小是否随时间改变？ (11) 一个人在以恒定速度运动的火车上竖直向上抛出一石子，此石子能否落回他的手中？如果石子抛出后，火车以恒定加速度前进，结果又如何？ 1.2 一质点沿x 轴运动，坐标与时间的变化关系为224t t x -=，式中t x ,分别以m 、s 为单位，试计算：(1)在最初s 2内的位移、平均速度和s 2末的瞬时速度；(2)s 1末到s 3末的平均
大学物理(机械工业出版社)上册课后练习答案
第一章 质点的运动 1-1 已知质点的运动方程为：2 3010t t x +-=， 2 2015t t y -=。式中x 、y 的单位为m ，t 的单位为ｓ。试 求：(1) 初速度的大小和方向；(2) 加速度的大小和方向。 分析 由运动方程的分量式可分别求出速度、加速度的分量,再由运动合成算出速度和加速度的大小和方向． 解 (1) 速度的分量式为t t x x 6010d d +-== v t t y y 4015d d -==v 当t ＝0 时, v o x ＝-10 m·ｓ-1 , v o y ＝15 m·ｓ-1 ,则初速度大小为 12 0200s m 0.18-?=+=y x v v v 设v o 与x 轴的夹角为α,则2 3 tan 00-== x y αv v α＝123°41′ (2) 加速度的分量式为2s m 60d d -?== t a x x v , 2 s m 40d d -?-== t a y y v 则加速度的大小为22 2 s m 1.72-?=+= y x a a a 设a 与x 轴的夹角为β,则3 2tan -== x y a a β β＝-33°41′(或326°19′) 1-2 一石子从空中由静止下落，由于空气阻力，石子并非作自由落体运动。现测得其加速度a ＝A-B v ，式中A 、B 为正恒量，求石子下落的速度和运动方程。 分析 本题亦属于运动学第二类问题,与上题不同之处在于加速度是速度v 的函数,因此,需将式d v ＝a (v )d t 分离变量为 t a d ) (d =v v 后再两边积分． 解选取石子下落方向为y 轴正向,下落起点为坐标原点． (1) 由题 v v B A t a -== d d (1) 用分离变量法把式(1)改写为 t B A d d =-v v (2) 将式(2)两边积分并考虑初始条件,有 ??=-t t B A 0d d d 0v v v v v 得石子速度 )1(Bt e B A --=v 由此可知当,t →∞时,B A →v 为一常量,通常称为极限速 度或收尾速度． (2) 再由)1(d d Bt e B A t y --== v 并考虑初始条件有 t e B A y t Bt y d )1(d 00? ?--= 得石子运动方程)1(2-+=-Bt e B A t B A y 1-3 一个正在沿直线行驶的汽船，关闭发动机后，由于阻力得到一个与速度反向、大小与船速平方成正比例的加 速度，即a = - kv 2 ，k 为常数。在关闭发动机后，试证： （1）船在t 时刻的速度大小为 1 00 += t kv v v ； （2）在时间t 内，船行驶的距离为 01 ln(1)x v kt k = +； （3）船在行驶距离x 时的速率为v=v 0e kx 。 [证明]（1）分离变数得 2 d d v k t v =-， 故 020 d d v t v v k t v =-??， 可得： 11 kt v v =+． （2）公式可化为0 01v v v kt = +， 由于v = d x/d t ， 所以：00001 d d d(1)1(1) v x t v kt v kt k v kt = =+++ 积分 000 1 d d(1)(1)x t x v kt k v kt = ++? ?．
第一章大学物理答案
第一章 思考题 1-1何谓参考系和坐标系？为什么要引入这些概念？ 答：为描述物体的运动状态而选择为标准的参考物体称为参考系；与参考系相固结的坐标系称为坐标系；因为运动具有相对性，并对物体相对于参考系的运动规律要作出定量描述。 1-2何谓位置矢量？试写出位置矢量在直角坐标系Oxyz 中的正交分解式,并说明如何计算其大小和方向?为什么说用位置矢量与用位置坐标描述质点的位置是等效的？ 答：由参考点指向质点所在位置的矢量； 222 cos ,cos ,cos r xi yj zk r r x y z x y z r r r αβγ=++==++=== 因为一旦质点所在位置的位置坐标确定，则其对应的位置矢量也就唯一确定，反之亦然。 1-3试说明位移和路程的意义及两者之间的区别. 答：位移是指质点在一段时间间隔内位置的变化；而路程是指在一段时间间隔内质点沿轨迹所经过的路径的总长度。区别：1.位移是矢量，而路程是标量；2.物理意义不同；3.位移只与始末位置有关。 1-4试说明速度的定义，其大小和方向如何计算？ 答：速度是位置矢量对时间的变化率。 大小：ds v v dt == 方向：沿质点所在位置处曲线的切线方向，并指向质点运动的一方。 1-5速度和速率有何区别？有人说:“一辆汽车的速度最大可达每小时１２０千米，它的速率为向东每小时７５千米?”你觉得这种说法有何不妥？ 答：1.速度是矢量，而速率是标量；2.物理意义不同。只能说速率最大或最小；速率是标量。 1-6试说明加速度的定义. 答：速度对时间的变化率或位矢关于时间的二阶导数。 1-7当质点作平面运动时，试列出其位置矢量、位移、速度和加速度等矢量的分量表示式，由此如何计算这些量的大小和方向？ 答：1.在角坐标系中： r xi yj =+ ，r xi yj ?=?+? ，dx dy v i j dt dt =+ 2222d x d y a i j dt dt =+ 22r r x y ==+ ，22r r x y ?=?=?+? tan ,tan y y x x αα?'== ? 22x y v v v v == + ，22x y a a a a ==+
大学物理教程 上 课后习题 答案
物理部分课后习题答案（标有红色记号的为老师让看的题）27页 1-2 1-4 1-12 1-2 质点的运动方程为22,(1)x t y t ==-，,x y 都以米为单位，t 以秒为单位，求： （1） 质点的运动轨迹； （2） 从1t s =到2t s =质点的位移的大小； （3） 2t s =时，质点的速度和加速度。 解：（1）由运动方程消去时间t 可得轨迹方程，将t = 或1= （2）将1t s =和2t s =代入，有 11r i =u r r ， 241r i j =+u r r r 位移的大小 r ==r V （3） 2x dx v t dt = = 2x x dv a dt = =， 2y y dv a dt == 当2t s =时，速度和加速度分别为 22a i j =+r r r m/s 2 1-4 设质点的运动方程为 cos sin ()r R ti R t j SI ωω=+r r r ，式中的R 、ω均为常量。求（1）质点的速度；（2）速率的变化率。 解 （1）质点的速度为 （2）质点的速率为 速率的变化率为 0dv dt = 1-12 质点沿半径为R 的圆周运动，其运动规律为232()t SI θ=+。求质点在t 时刻的法向加速度n a 的大小和角加速度β的大小。 解 由于 4d t dt θ ω= = 质点在t 时刻的法向加速度n a 的大小为 角加速度β的大小为 24/d rad s dt ω β== 77 页2-15, 2-30， 2-34，
2-15 设作用于质量1m kg =的物体上的力63()F t SI =+，如果物体在这一力作 用下，由静止开始沿直线运动，求在0到2.0s 的时间内力F 对物体的冲量。 解 由冲量的定义，有 2-21 飞机着陆后在跑道上滑行，若撤除牵引力后，飞机受到与速度成正比的 阻力（空气阻力和摩擦力）f kv =-（k 为常数）作用。设撤除牵引力时为0t =，初速度为0v ，求（1）滑行中速度v 与时间t 的关系；（2）0到t 时间内飞机所滑行的路程；（3）飞机停止前所滑行的路程。 解 （１）飞机在运动过程中只受到阻力作用，根据牛顿第二定律，有 即 dv k dt v m =- 两边积分，速度v 与时间t 的关系为 2-31 一质量为m 的人造地球卫星沿一圆形轨道运动，离开地面的高度等 于地球半径的2倍（即2R ），试以,m R 和引力恒量G 及地球的质量M 表示出： （1） 卫星的动能； （2） 卫星在地球引力场中的引力势能. 解 (1) 人造卫星绕地球做圆周运动，地球引力作为向心力，有 卫星的动能为 212 6k GMm E mv R == （２）卫星的引力势能为 2-37 一木块质量为1M kg =，置于水平面上，一质量为2m g =的子弹以 500/m s 的速度水平击穿木块，速度减为100/m s ，木块在水平方向滑行了20cm 后 停止。求： （1） 木块与水平面之间的摩擦系数； （2） 子弹的动能减少了多少。