1
大学物理简明教程(上册)习题选解
?/p>
1
?/p>
质点运动?/p>
1-1
一质点在平面上运动,其坐标由下式给?/p>
)m
0
.
4
0
.
3
(
2
t
t
x
?/p>
?/p>
?/p>
m
)
0
.
6
(
3
2
t
t
y
?/p>
?/p>
?/p>
。求?/p>
?/p>
1
)在
s
0
.
3
?/p>
t
时质点的位置矢量?
?/p>
2
?/p>
?/p>
0
?/p>
t
?/p>
s
0
.
3
?/p>
t
?/p>
质点的位移;
?/p>
3
)前
3s
内质点的平均速度?/p>
?/p>
4
)在
s
0
.
3
?/p>
t
时质点的瞬时速度?
?/p>
5
)前
3s
内质点的平均
加速度?/p>
?/p>
6
)在
s
0
.
3
?/p>
t
时质点的瞬时加速度?/p>
解:
?/p>
1
?/p>
m
)
0
.
6
(
)
0
.
4
0
.
3
(
3
2
2
j
i
r
t
t
t
t
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
s
0
.
3
?/p>
t
代入,即可得?/p>
)m
(
27
3
j
i
r
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
2
?/p>
0
3
r
r
r
?/p>
?/p>
?/p>
,代入数据即可?/p>
?/p>
3
)注意:
0
3
0
3
?/p>
?/p>
?/p>
r
r
v
=
)m/s
9
9
(
j
i
?/p>
?/p>
?/p>
4
?/p>
dt
d
r
?/p>
v
=
)m/s
9
21
(
j
i
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
5
)注意:
0
3
0
3
?/p>
?/p>
?/p>
v
v
a
=
2
)m
/s
3
8
(
j
i
?/p>
?/p>
?/p>
6
?/p>
dt
d
v
a
?/p>
=
2
)m
/s
6
8
(
j
-
i
?/p>
,代入数据而得?/p>
1-2
某物体的速度?/p>
)
25
125
(
0
j
i
?/p>
?/p>
v
m/s
?/p>
3.0
s
以后它的速度?/p>
)
5
100
(
j
7
-
i
?/p>
v
m/s
?/p>
在这段时
间内它的平均加速度是多少?
解:
0
3
0
3
?/p>
?/p>
?
v
v
a
=
2
)m
/s
3
.
33
33
.
8
(
j
i
?/p>
?/p>
1-3
质点的运动方程为
)
4
(
2
k
j
i
r
t
t
?/p>
?/p>
?/p>
m
?/p>
?/p>
1
)写出其速度作为时间的函数;
?/p>
2
)加速度作为?/p>
间的函数?/p>
?/p>
3
)质点的轨道参数方程?/p>
解:
?/p>
1
?/p>
dt
d
r
?/p>
v
=
)m/s
8
(
k
j
?/p>
t
?/p>
2
?/p>
dt
d
v
a
?
=
2
m/s
8
j
?/p>
?/p>
3
?/p>
1
?/p>
x
?/p>
2
4
z
y
?/p>
?/p>
1-4
质点的运动方程为
t
x
2
?/p>
?/p>
2
2
t
y
?/p>
?/p>
(所?/p>
物理量均采用国际单位制)
?/p>
求:
?/p>
1
?/p>
质点的运动轨迹;
?/p>
2
)从
0
?/p>
t
?/p>
2
?/p>
t
s
时间间隔内质点的位移
r
?/p>
及位
矢的径向增量?/p>
解:
?/p>
1
)由
t
x
2
?/p>
?/p>
?/p>
2
x
t
?
,代?/p>
2
2
t
y
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
质点的运动轨道方程为
2
25
.
0
0
.
2
x
y
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
2
)位?/p>
0
2
r
r
r
?/p>
?/p>
?/p>
=
)m
(
4
j
i
?/p>
位矢的径向增?/p>
0
2
r
r
r
?/p>
?/p>
?/p>
=
2.47m
?/p>
?/p>
3
?/p>
删除
?/p>
1-6
一质点做平面运动,已知其运动学方程?/p>
t
π
cos
3
?/p>
x
?/p>
t
π
sin
?/p>
y
。试求:
?/p>
1
)运动方程的矢量
表示式;
?/p>
2
)运动轨道方程;
?/p>
3
)质点的速度与加?/p>
度?/p>
解:
?/p>
1
?/p>
j
i
r
t
t
π
sin
π
cos
3
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
2
?/p>
1
9
2
?/p>
?/p>
y
x
?/p>
3
?/p>
j
i
t
t
π
cos
π
sin
3
π
?/p>
?/p>
?/p>
v
?/p>
*
1-6
质点
A
以恒
定的速率
m/s
0
.
3
?/p>
v
?/p>
直线
m
0
.
30
?/p>
y
?/p>
x
?/p>
?/p>
向运动。在质点
A
通过
y
轴的瞬间,质?/p>
B
以恒
定的加速度从坐标原?/p>
出发?/p>
已知加速度
2
m
/s
40
0
.
a
?/p>
?/p>
其初速度为零?/p>
试求?/p>
欲使这两个质点相遇,
a
?/p>
y
轴的夹角
?/p>
应为多大?/p>
解:提示:两质点相遇时有?/p>
B
A
x
x
?/p>
?/p>
B
A
y
y
?/p>
。因
此只要求出质?/p>
A
?/p>
B
的运动学方程即可。或根据
2
2
2
)
2
1
(
at
y
?/p>
?/p>
2
(vt)
可解得:
?/p>
60
?/p>
?/p>
?/p>
1-77
质点
做半径为
R
的圆周运动,
运动方程?
2
0
2
1
bt
t
s
?/p>
?/p>
v
,其中,
s
为弧长,
0
v
为初速度?/p>
b
为正
的常数。求?/p>
?/p>
1
)任意时刻质点的法向加速度、切?/p>
加速度和总加速度?/p>
?/p>
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?
解:
?/p>
1
)先求速率
bt
t
s
?/p>
?/p>
?
0
v
v
d
d
?/p>
b
t
a
t
?/p>
?/p>
?/p>
d
d
v
?/p>
?/p>
?/p>
R
bt
R
a
n
2
0
?/p>
?/p>
?/p>
v
2
v
?/p>
?/p>
2
)令
?/p>
?/p>
4
0
2
2
2
2
1
bt
R
b
R
a
a
a
n
t
?/p>
?/p>
?
?/p>
?/p>
v
=
b
解得
b
t
0
v
?
?/p>
根据
R
S
N
?/p>
2
?/p>
?/p>
?/p>
t
代入得质?
y
A
?/p>
a
B
O
x
?/p>
1-6
?/p>