112(mA?mB)v2?kx0,所以:v?22kx0;x?l
mA?mB(2)分离之后,A的动能又将逐渐的转化为弹性势能,所以:
11mA2mAv2?kxA ,则: xA?x0
m?m22AB
6、
解: 取木块压缩弹簧至最短处的位置为重力势能零点,弹簧原 长处为弹性势能零点。则由功能原理,有
?frs?12?12?kx??mv?mgssin37?? 2?2?12mv?mgssin37??frs2 k?12kx2式中s?4.8?0.2?5m,x?0.2m,再代入有关数据,解得
k?1390N?m-1
再次运用功能原理,求木块弹回的高度h?
1?frs??mgs?sin37o?kx2
2代入有关数据,得 s??1.4m, 则木块弹回高度
h??s?sin37o?0.84m
312g练习八:1-2、B A ;3、-5N.m ;4、mL2,mgL,
423L''5、解: 物体m1、m2和滑轮的受力分析如下图,且T1?T1,T2?T2
设m1下落的加速度大小为a,滑轮的角加速度为?,则有:
a?R?
m1g?T1?m1a由牛顿第二定律和转动定律可得: T2?m2g?m2a
T1??T2??联立上述方程,得
1MR2?2m1?m2m1?m2 ??1 a?g g1Rm?m?1Mm1?m2?M122211Mm22m1m2?Mm122T2?g T1?g 11m1?m2?Mm1?m2?M22m6、解:(1)设杆的线??,在杆上取一小质元dm??dx
l2m1m2?df??dmg???gdx
dM???gxdx 考虑对称
1M?2???gxdx??mgl
4(2)根据转动定律M?J??J
l20d? dt?t0?Mdt??Jd?
w00 ?11?mglt??ml2?0 412 所以 t??0l 3?g12J0?0; 2练习九:1-2、A A ; 3、 4、
3gcos302L?33g4Lrad/s2, ??3gsin??l3grad/s 25、解:子弹射入滑块瞬间,因属非弹性碰撞,根据动量守恒定律有
mv0?(m??m)v1 (1)
在弹簧的弹力作用下,滑块于子弹一起运动的过程中,若将弹簧包括在系统内,则系统满足机械能守恒定律,有
1112(m??m)v12?(m??m)v2?k(l?l0)2 (2) 222又在滑块绕固定点作弧线运动中,喜糖满足角动量守恒定律,故有:
(m??m)v1l0?(m??m)v2lsin? (3)
式中?为滑块速度方向与弹簧线之间的夹角。联立解上述三式,可得:
m22k(l?l0)2v2?()v0?m??mm??m2mv0l0m2k(l?l0)2[v0()?]}???l(m?m)m?mm?m6、解:(1)设当人以速率v沿相对圆盘转动相反的方向走动时,圆盘对地的绕轴角速度为?,
v2v则人对与地固结的转轴的角速度为??,且?????人与盘看做一个系统,???:
0.5RR1该系统的角动量守恒,设盘的质量为M,则人的质量为M,由角动量守恒得:
10??arcsin{1?2
MR2?1MR2?122MR?()??MR??()?? 0??102?2102?2解得:
???0?2v 21R2v?0 21R(2)欲使盘对地静止,则??0即???0?则有:v??21R?0,负号与上一问中人走动的方向相反 2练习十:1-3、D C C;4、?2?4v/r; 5、??15.4rad/s;??15.4rad
6、解:设碰后物体m的速度为v,则摩擦力所做的功大小等于物体的动能,则有:
12mv,v?2?sg2碰撞过程中角动量守恒:J??mLv?J??mg?s? 棒下落的过程中机械能守恒:1LJ?2?mg22碰后棒上升过程机械能守恒1J??2?mgh2联立上面四式解得:h?L?3?s?6?sL 2h??L?h?L?3?s?6?sL 2
练习十一
1-3、B,C,3、1,
2?3,5s; 4、?;??3??2或2;3; 5、解:由题知:A?2.0?10-2m,T?0.5s,??4? (1)t?0s,x?A,由旋转矢量得:??0 故振动方程为:x?2.0?10-2cos4?t
(2)t?0s,x?0?0,v0?0由旋转矢量得:??2
故振动方程为:x?2.0?10-2cos(4?t??2)
(3)t?0s,xA0?2,v?0?0由旋转矢量得:??3 故振动方程为:x?2.0?10-2cos(4?t??3)
(4)t?0s,x0?-A2,v?4?0?0由旋转矢量得:?3 故振动方程为:x?2.0?10-2cos(4?t?4?3)
6、(1)平衡时,mg?k?l0
设t时刻物体处于y处,物体受力如图,由牛顿第二定律得:?md2mg-k(?ly0?y)dt2
即:d2ykdt2?my?0————物体做简谐振动
(2)下拉至0.1m处由静止释放,
A?0.1m,?0?0,??km?10 振动方程为:y?0.1cos10?t
(3)物体在平衡位置上方5cm处的加速度为:
F?k(?l0-5)?mg2a?mg-F
m?0.5g?0o y
练习十二:
1-2、C,B,3、2,2,4,1, 4、1?10,
?2?65、解:取向下为正,平衡时物体所在位置为坐标原点,建立坐标 (1)由F?k?x得:k?F?2000N/m ?xk?105由题知: m当t?0s,x?A,??0A?10cm,??故振动方程为:x?0.1cos(105t) (2)平衡时:mg?k?l0??l0?2cm
物体在平衡位置的上方5 cm 时弹簧伸长量为?l?-5?2?-3cm F?k?l?-600N,方向竖直向上。 (3)由旋转矢量知:次越过平物体从第一衡位置时刻起到它运动到上方5 cm处转过的角度
???为:
?6???t
??t?6??605?s6、解:由F?k?x得:k?F?12.25?106N/m ?xk?14.9rad/sm 2?2?T???14.9??设火车耽误速度为v,当
L?T时,会使火车达到危险速度 vv?
L30m/s T 练习十三
1-2、B,D;3、?和u,? ; 4、0.8m,0.2m,125Hz,
5、解:(1)由波动方程可得:A?0.05m,u?50m/s,??50Hz,??1m
222(2)vmax?A??5?m/s,amax?A??500?m/s