大学物理力学练习(含答案)

时间:2024.4.21

1、科学定律:
    A)  是一种推测
    B)  是绝对真理
    C)  基于实验和观察的归纳总结
    D)  代表科学家投票的多数意见

2、开普勒第二定律的基础是:
    A)  牛顿第一定律    B)  动量守恒定理
    C)  角动量守恒定理  D)  牛顿第三定律

3、一英寸等于
    A)  25.4 厘米   B)  254 厘米
    C)  2.54 厘米   D)  0.254 厘米

4、如图所示:连接两个物体之间的绳子上的张力与F力比:
A)更大
B)更小.   04_p076b
C)相等
D)无法判断.

5、如何解释施加在机翼上的提升力:
    A)  帕斯卡定律    B)    阿基米德定律
    C)  波义耳定律    D)    伯努利原理

6、一个汽轮机中蒸汽温度400°C,释放蒸汽冷凝器的温度120°C。引擎的卡诺效率为多少?
A) 30%                     B) 41.6%          11_03
C) 58.4%                   D) 70%

解:TH = 400°C = 673 K TC = 120°C = 393 K

   eC = (TH - TC ) / TH = (673 K - 393 K) / (673 K)= 280 K / 673 K

   = 0.416 = 41.6%

7、如果冰的比热容是0.5 卡/ 克×°C, 要想完全溶化200克初始温度为-10°C  的冰,需要添加多少热量? (知道它大约需要80卡路里的热量融化1克的冰,水的熔化潜热是80 卡 / 克)。
A) 1,000 卡   B) 14,000 卡   C) 16,000 卡    D) 17,000 卡

解:Q = mcDT = (200 g)(0.5 cal/g× °C)(10°C) = 1,000 cal

     Lf = 80 cal/g    Q = mLf = (200 g)(80 cal/g) = 16,000 cal

8、 如果物体运动的半径在匀速圆周运动中翻倍,而速率保持不变,则向心力变为原来的多少倍?
    A.4 B.2  C.1   D.0.5   E.0.25  

9、两个质量为0.2千克的物体在一个一米长的硬杆上(杆的质量忽略不计)如果杆绕着轴心转动,则其转动惯量为多少?
A) 0.02 千克·米平方 B) 0.05千克·米平方     08_p163b
C) 0.10千克·米平方               D) 0.40千克·米平方

解:I = mr2 = (0.2 kg)(0.5m)2 x 2 = 0.10 kg·m2

10、热力学第零定律表明:
A)  能量是守恒的
B)  热量从低温流向高温
C)  两个物体在达到热平衡时将拥有相同
    的温度
D)  系统做功4.19焦耳和增加系统1卡路里
    的热量而升温的效果是一样的

11、第一类永动机
A)  违反了热力学第一定律    B)  将会是一个很好的投资
C)  违反了热力学第二定律 D) 违反了热力学第零定律

12、第二类永动机
A)  违反了热力学第一定律    B)  将会是一个很好的投资
C)  违反了热力学第二定律    D)  违反了热力学第零定律

13、波义耳氏定律对理想气体在恒温状态下:
A)  压强乘以体积为常数   B) 压强乘以体积的平方为常数
C)  压强除以体积为常数  D)  体积除以压强为常数

14、热力学第一定律指出,系统内能的增加等于
A)  添加到系统的热量减去对系统所做的功
B)  添加到系统的热量加上对系统所做的功
C)  添加到系统的热量减去系统对外所做的功
D)  添加到系统的热量加上系统对外所做的功

15、旋转木马以0.005 rev/s2 的旋转加速度从静止开始旋转,则一分钟后它的旋转速度为多少?
A)0.005 rev/s B)0.03 rev/s C)0.05 rev/s D)0.30 rev/s

解:w = w0 + a= 0 + (0.005 rev/s2)(60 s)  = 0.30 rev/s

16、理想气体的状态方程为:
    A)  P/V = NkT   B) PV = NkT
    C)  PT = NkT    D) PVT = Nk

17、汽车安装安全气囊的目的是:
    A)  延长动量变化的时间,因此使乘客受力减小   B) 使乘客受力更大 C)  缩短受力时间                         D)  降低汽车的动量

18、能量守恒定律表明:如果非保守力没有对系统做功,则:
A)  动能保持不变          B)    势能保持不变
C)  总的机械能保持不变  D)  动量保持不变

        


第二篇:《大学物理A》力学部分习题解答


第一章

1.2、质点在平面上运动,已知其位置矢量的表达式为(式中a,b为常数),则质点做

(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。                                [      ]

为常数,故质点做变速(加速度大小恒定,方向不变)直线运动,选(B)。

1.4、某物体的运动规律为,式中k为大于零的常数。当t=0时,其初速度为,则速度v和时间t的函数的关系是

(A)、;    

(B)、

(C)、;   

(D)、

解题思路:通过分离变量,可求得速度v和时间t的函数的关系

,故选(D)。

1.5、一个质点沿X轴作直线运动,其运动学方程为,则

(1)质点在时刻的速度=            ,加速度=                ;

(2)加速度为时,该质点的速度=                 。

:(1),当t=0时,V0=6m/s;,加速度a0=

(2)当时,

 =

1.7、一运动质点的速率与路程的关系为。(SI),则其切向加速度以S来表达的表达式为:来表达的表达式为:                     。

1.10、一质点做半径为0.1m的圆周运动,其运动方程为(SI),

则切线加速度为=               。

1.13、一质点从静止出发沿半径的圆周运动,其角加速度随时间的变化规律是,则质点的角速度=      ,切向加速度=               。

,同理积分得:=

1.18、某质点作直线运动的运动学方程为(SI),则该质点作

(A)匀加速直线运动,加速度沿轴正方向.

(B)匀加速直线运动,加速度沿轴负方向.

(C)变加速直线运动,加速度沿轴正方向.

(D)变加速直线运动,加速度沿轴负方向.            [      ]

:           ,

故加速度沿x轴负方向,故选(D)。

1.20、以下五种运动形式中, 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)抛物运动

   (E)圆锥摆运动                                    [     ]

提示:在(A)、(B)、(C)、(E)中均有变化,只有(D)中保持不变。

1.21、下列说法那一条正确?

(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

(D)  运动物体速率不变,速度可以变化。             [      ]

提示:对(A)在抛物运动中,不变,但变化;

 对(B),所以不对;  对(C)只有匀加速运动才有,  对(D)在匀速率圆周运动中,其速率不变。但是,速度的方向可以不断地发生变化。故选(D)。

1.22、质点作曲线运动,表示位置矢量,表示路程,表示切向加速度,下列表达是式中,

(1)               (2) 

(3)                (4)

(A)只(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    [   D   ]

提示

1.24、设质点的运动学方程为  (式中Rw 皆为常量)  则质点的=__________.

  ,

式中为方向矢量。

1.29、某人骑自行车的速率V,向正西方向行驶,         图1.10

遇到由北向南的风(设风速的大小也为V),则他感到风是从  

(A)、东北方向吹来;                                  北

(B)、东南方向吹来;                

(C)、西北方向吹来;                       西           东

(D)、西南方向吹来。                                  

解答:这是一道速度矢量合成的题,依题意,                 南     

人感到风是以人作为参考系,地对人的运动方向与风速相反    图1.11

按矢量        作图1.11,

故(C)、西北方向吹来,是正确答案。

1.30、在相对地面静止的坐标系内,A、B两船都以2m/s的速率匀速行驶。A船沿X轴正向;B船沿Y轴正向。今在A船上设置与静止的坐标系方向相同的坐标系(X、Y方向单位矢量用表示)。那么,A船看B船,它对A船的速度为(速度的单位是m/s)                          Y

(A)、;(B)、;                       

(C)、;(D)、。                              

解答:这也是一道速度矢量合成的题,           0       X

依题意作图,所以(B)、为正确答案。       图1.12

1.31、一质点沿轴运动,其加速度与坐标的关系为

,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?

,利用分离变量积分解此题

, 故   

1.32、一质点沿半径为R的圆周运动,质点经过的弧长与时间的关系为

,式中b、c是大于零的常数。求从开始到达切线加速度与法线加速度大小相等所经过的时间。

由已知条件:

第二章

2.6、一质量为M的质点沿x轴正向运动,假设该质点通过坐标为x的位置时速

度的大小为kx (k为正值常量),则此时作用于该质点上的力F =_________,该

质点从x = x0点出发运动到x = x1处所经历的时间Dt =_______.

解题思路:已知

1、求F:

2、求Dt:根据    两边积分得:

         即

即有  。

2.17、质量为的子弹一速度为水平射入沙土中,设子弹所受阻力与速度方向相反,其大小与速度成正比,比例系数为,忽略子弹的重力。求:

(1)子弹射入沙土后,速度随时间变化的函数?

(2)子弹射入沙土的最大深度?

:(1)阻力大小与速度成正比,即,由牛顿运动第二定律和分离变量积分     

 

即为子弹射入沙土后,速度随时间变化的函数;

(2)、

时, 有最大值且为

      。

第三章

3.1、一质量为1 kg的物体,置于水平地面上,物体与地面之间的静摩擦系数m 0=0.20,滑动摩擦系数m=0.16,现对物体施一水平拉力Ft+0.96(SI),则2秒末物体的速度大小v=______________。

题意分析:在0à1 s内,  F<m0mg=1.96 ,未拉动物体.当拉力大于(克服)最大静摩擦力后,物体开始运动,力对时间积累的效果称为:合外力对物体在dt时间内的冲量。

解题思路:从题意分析中得出解题思路:由力对时间的积累,即力对时间的积分,求出冲量,再求速度。

解题:在1 sà2 s内,   

 

由      mv – 0=I   可得      

 v = I/m=0.89 m/s

3.4、设作用在质量为1kg的物体上的力F=6t+3(SI),如果物体在这一力的作用下,由静止开始沿直线运动,在0到2.0s的时间间隔内,这个力作用在物体上的冲量大小I =             。

物体做直线运动,可标量运算

.

3.5、一质量为 的物体,以初速 成从地面抛出,抛射角 ,如忽略空气阻力,则从抛出到刚要接触地面的过程中

(1)   

物体动量增量的大小为              。

(2)  

物体动量增量的方向为                。

提示

           图3.1

物体动量增量的方向为垂直向下。

3.13、如图3.5,用传送带A输送煤粉,料斗口在A上方高h=0.5 m处,煤粉自料斗口自由落在A上.设料斗口连续卸煤的流量为Av=2.0 m/s的水平速度匀速向右移动.求装煤的过程中,煤粉对A的作用力的大小和方向.(不计相对传送带静止的煤粉重量)

:煤粉自料斗口下落,接触传送带前具有竖直向下的速度                                            图3.5

                                                  

设煤粉与A相互作用的Dt时间内,落于传送带上的煤粉质为:

      

A对煤粉的平均作用力为,由动量定理写分量式:

 ,     

代入得  

 ,  

                            图3.6

 N,x轴正向夹角为       

a =arctg (fx/fy) =57.4°由牛顿第三定律煤粉对A的作用力f′= f = 149 N,方向与图中相反。

3.17、质量为m的物体,初速极小,在外力作用下从原点起沿x轴正向运动.所受外力方向沿x轴正向,大小为F = kx.物体从原点运动到坐标为x0的点的过程

中所受外力冲量的大小为__________________.

:  因为    和                        

上式两边乘          

上式两边同时积分:

所以                    

故所受外力冲量         

第四章

4.2、一个质点同时在几个力作用下的位移为:  

 (SI)

其中一个力为恒力 (SI),则此力在该位移过程中所作的功为 

(A)  -67 J.       

(B)  17 J,       

(C)  67 J.           

(D)  91 J.                                    [      ]

:功的定义为:,则

由矢量代数知识可知:

,故(C)为正确答案。

4.5、质量m=2?kg的质点在力(SI)的作用下,从静止出发沿x轴正向作直线运动,求前三秒内该力所作的功.

解题思路:应用变量变换积分法求解

 ,                     

而质点的速度与时间的关系为  

  即

所以力所作的功为   

=729?J           

4.14、一链条总长为l,质量为m,放在桌面上,并使其部分下垂,下垂一段的长度为a.设链条与桌面之间的滑动摩擦系数为m.令链条由静止开始运动,则                                                               

    (1)到链条刚离开桌面的过程中,摩擦力对链条作了多少功?       

(2)链条刚离开桌面时的速率是多少? 

:(1)建立坐标. 某一时刻桌面上全链条长为y,

则摩擦力大小为:                                                

摩擦力的功

= = 

(2)以链条为对象,应用质点的动能定理

 ∑W

其中  ∑W=WPWf   v0 = 0 ,

 WP ==

由上问知 ,所以

    

得        

4.21、一质量为m的质点,在半径为R的半球形容器中,由静止开始自边缘上的A点滑下,到达最低点B时,它对容器的正压力为N.则质点自A滑到B的过程中,摩擦力对其作的功为 :

(A) 

(B) 

(C) 

(D)  .                                  [         ]

                                                       图4.12

由静止从A点下滑到B点,机械能的改变转化为摩擦力的功。

2、应用物理学原理:

                          (1)

                           (2)

3、数理逻辑推理,联立上述方程解题:

                     (3)

4、结论:摩擦力对其作的功为 :

(A)为正确答案。 

4.24、解释下列现象:

(1)逆流航行的船只,行到水流很急的岸边时,就会自动地向岸边靠拢;

(2)打开的门窗,如果有大风平行门面吹过,门窗会自动地闭合,然后又打开;

(3)烟囱越高,通风效果越好,即把烟从火炉中排出的本领越大;

(4)汽车驶过时,路旁的纸屑常被吸向汽车。

答:(1)因为船只一侧与岸边所形成的水流管道变窄,流速变大,根据同一水平面上的伯努利方程可知,这个水流管道内的压强减小,而船只另一侧的压强不变,这样,在压强差的作用下,船只就会被自动地挤向岸边。

(2)当大风平行门面吹过时,门窗外空气的流速变大,根据同一水平面上的伯努利方程可知,压强减少,而屋内的压强不变,即屋内的压强大于门窗外空气的压强,在压强差的作用下,门窗会自动闭合;而与此相反的是,大风过后,门窗外空气的流速变小,压强增大,门又会慢慢打开。

(3)从火炉口到烟囱口连成的流管中,火炉口的压强和烟囱口的压强相等,都等于大气压,根据伯努利方程,,烟囱口的位置高,大,烟在这里流速慢,火炉口位置低,烟的流速大,即把烟从火炉中排出本领大,“拔”火能力强。

(4)因为在汽车驶过时,汽车尾部的空气流动加快,流速增大,根据同一水平面上的伯努利方程,,空气流所在位置的压强减小,而路旁空气的压强不变;这样,形成了压强差,于是,路旁的纸屑就被“吸”向汽车。

4.26、有一水桶截面甚大,桶内水深,在桶底开一面积为的小孔,使水能连续流出,问水的流量为多少?

解:根据小孔流速公式,水能连续流出小孔时的流速为

流量:

第五章

5.2、质量为的质点以速度沿一直线运动,则它相对直线外垂直距离为的一点的角动量大小是       

提示

5. 5、X轴沿水平方向,Y轴竖直向下,在时刻将质量为的质点由a处(距离坐标原点O为b)静止释放,让它自由下落,则在任意时刻t,质点所受的对原点O的力矩             ,在任意时刻t,质点对原点O的角动量          .。

提示:

或 

5.9、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。                   [      ]

 :力作用在一个有固定转轴的刚体上,其力矩垂直于轴作用时才能产生转动,(1)和(2)是正确的;但是,当两个力的合力为零时,它们对轴的合力矩不一定是零,同理当这两个力对轴的合力矩为零时,它们的合力也不一定是零,所以(3)和(4)是错误的。故选(B)。

5.13、有一半径为R的水平圆转台,可绕过其中心的竖直固定光滑轴转动,转动惯量为J。开始时,转台以角速度ω0转动,此时有一质量为M的人站在转台中心,随后人沿半径向外跑去。当人到达转台边缘时,转台的角速度为

(A)、;     

(B)、

(C)、;         

(D)、ω0。                  [    ]

:根据题意可知:人沿半径向外跑去,系统所受合外力矩为零,系统的角动量守恒,即

(当人到达转台边缘时,系统的转动惯量为),故选(A)。

5.16、一长为L的轻质细杆,两端分别固定质量为M和2M的小球,此系统在竖直平面内可绕过其中心点O且与杆垂直的水平固定轴转动。开始时,杆与水平成60º角,处于静止状态,无初速度地释放后,杆球系统绕O转动,杆与两小球为一刚体,绕O轴转动惯量             。释放后当杆转到水平位置时,刚体受到的合外力矩            ,角速度              。

:对O点杆球系统的转动惯量为:               2m

,              O                  X

                               m

水平时,                                      图5.11

5.21、质量为的一桶水悬于绕在辘轳上的绳子下端,辘轳可视为一质量为的圆柱体,桶从井口由静止释放,求桶下落过程中的张力,辘轳绕轴转动时的转动惯量为,其中M和R分别为辘轳的质量和半径,摩擦忽略不计。

:                   (1)

              (2) 

                            (3)

(2)             联立(1)、(2)和(3)得

:                  图5.15

      (2)   

 对滑轮应用转动定律:

     (3)

角量与线量

           (4)

联立(1)、(2)、(3)和(4)式,

解得:

5.28、长为l,质量为M的匀质杆可绕通过杆一端O的水平光滑固定轴转动,转动惯量为,开始时杆竖直下垂,如图所示,有一质量为m的子弹以水平速度射入杆上A点,并嵌在杆中,OA=2l / 3,则子弹射入后瞬间杆

的角速度_____________

:由上题可知:杆和子弹组成的系统中角动量守恒

即      ,     

                                                     

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