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第二章 质点动力学
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1 、 单选题
如图所示,一圆锥摆摆长为l,摆锤质量为m,在水平面上作匀速圆周运动,摆线与铅直
线夹角θ,则:摆线的张力T、摆锤的速率v分别为( )。
正确答案: A
解析:
(1)分析小球的受力情况如图所示,小球受到重力G和绳的拉力T。将拉力T沿x和y方向
进行分解。则有:其中,r为小球圆周运动的半径,由几何关系可知,
解得
(2)小球做圆锥摆,在水平面上做匀速圆周运动。则有:
联立上式结果可以解得:
2 、 单选题
如图所示,质量为m的小球沿光滑的弯曲轨道及圆环滑行。已知圆环的半径为R,小球
起滑点A离地面高H=2R,则小球将在圆环中离地面高为h的某点B脱离轨道,其h值应为
( )。
A : 2R
B : R
C : 2/3)R
D : 5/3)R正确答案: D
解析:
小球在点B脱离轨道,即此时小球在该处所受的轨道正压力N(指向圆心)等于零。应用
机械能守恒定律和法线方向的动力学方程即可求解。如图,设小球在点B的速度为υ,由
机械能守恒,有
小球作圆周运动,故沿法线方向的动力学方程为
又
当小球脱离轨道时
N=0 ④
联立式①、②、③、④求解得
3 、 单选题
正确答案: A
解析:
由于彗星受到的力均指向太阳,所以彗星和太阳组成的系统角动量守恒。满足
,所以 。
4 、 单选题
A、B两木块质量分别为mA和mB,且mB=2mA,两者用一轻弹簧连接后静止于光滑水
平桌面上,如图,外力将两木块压近使弹簧被压缩,然后将外力撤去,则此后两木块运动动能之比EKA/EKB为( )。
正确答案: D
解析:
撤去外力后,A,B两木块和弹簧组成的系统只受内力作用,合外力为零,故动量守恒。
系统初始总动量为零,故满足 。A,B木块动能分别为
代入已知条件得:
5 、 单选题
A、B两质点mA>mB,受到相等的冲量作用,则( )。
A : 比B的动量增量少
B : A与B的动能增量关系无法确定
C : A比B的动量增量大
D : A与B的动量增量相等
正确答案: D
解析:
由冲量定理
可得 。
6 、 单选题
如图所示,钢球A和B质量相等,正被绳牵着以ω0=4rad/s的角速度绕竖直轴转动,二球
与轴的距离都为r1=15cm。现在把轴上环C下移,使得两球离轴的距离缩减为r2=5cm。
则钢球的角速度ω=( )。正确答案: D
解析:
将两小球和杆看做一系统,则系统角动量守恒。因此,由 可得,
7 、 单选题
两块并排的木块A和B,质量分别为m1和m2,静止地放置在光滑的水平面上,一子弹水
平地穿过两木块,设子弹穿过两木块所用的时间分别为△t1和△t2,木块对子弹的阻力为
恒力F,则子弹穿出后,木块A、B的速度大小分别为( )。
正确答案: C解析:
先考察题目指定的物理情况,两块并排的木块A和B原先静止地放置在光滑的水平面上,
当子弹从木块A进入并从木块B穿出的过程中,先穿过木块A,后穿出木块B,刚好穿出木
块A时,木块A与木块B获得共同速度为 ,继而穿出木块B时,木块B速度设为 ,
且过程中子弹对木块的力与木块对子弹的阻力等大反向共线,则
根据动量定理,可得
解得:
8 、 单选题
如图所示,倾角为30°的一个斜面体放置在水平桌面上。一个质量为2kg的物体沿斜面下
滑,下滑的加速度为3.0m/s2。若此时斜面体静止在桌面上不动,则斜面体与桌面间的
静摩擦力f=( )。
正确答案: D
解析:
对此物体做受力分析如图所示,它受重力,斜面支持力和摩擦力,可得:
可得由牛顿第三定律,斜面除地面摩擦力外,在水平方向还受物体的压力和摩擦力,则
可得地面摩擦力为 N。
9 、 单选题
如图所示,竖立的圆筒形转笼,半径为R,绕中心轴 转动,物体A紧靠在圆筒的内壁
上,物体与圆筒间的摩擦系数为 ,要使物体A不下滑,则圆筒转笼的角速度 至少为
( )。
正确答案: C
解析:
10 、 单选题
人造卫星绕地球运动,轨道为椭圆,轨道近地点和远地点分别为A和B。用L和Ek分别表
示卫星对地心的角动量和动能瞬时值,则( )。正确答案: C
解析:
万有引力始终与位矢同向,故合外力矩为零,即人造卫星与地球组成的系统角动量守恒,
得
万有引力提供向心力即
11 、 单选题
如图所示,一斜面倾角为θ,用与斜面成α角的恒力F将一质量为m的物体沿斜面拉升了
高度h,物体与斜面间的摩擦系数为μ。摩擦力在此过程中所做的功 =( )。
正确答案: D
解析:依题首先可求出摩擦力,如图所示,在垂直斜面方向,有
所以
摩擦力
则摩擦力在此过程中所做的功为