清华大学《大学物理》习题库试题及答案 - - 01 - 力学习题 下载本文

b1222?m?ydy??mb?Wy??Fydy???m?bsin?tdy?0200=-------------------2分

4412mv?0??Fdx??(10?6x2)dx0011.0202:解:用动能定理,对物体:2-------3

bb2分

?10x?2x3=168

解出: v=m 13/s -----------------------------2分

12.0452:解:(1) 以炮弹与炮车为系统,以地面为参考系,水平方向动量守恒。设炮车相对于地面的速率为Vx,则有:MVx?m(ucos??Vx)?0------------------------------3分 解得: Vx??mucos?/(M?m)------------------------------1分 即炮车向后退

(2) 以u(t)表示发炮过程中任一时刻炮弹相对于炮身的速度,则该瞬时炮车的速度应为:

Vx(t)??mu(t)cos?/(M?m)------------------------------3分

tt?x积分求炮车后退距离:

?x??Vx(t)dt??m/(M?m)?u(t)cos?dt00----------------------2分

??mlcos?/(M?m)

即向后退了mlcos?/(M?m)的距离------------------------------1分

13.0201:解:(1) 爆炸过程中,以及爆炸前后,卫星对地心的角动量始终守恒,故应有:

L?mvtr?mv?r? ①----------------------------3分

???其中r'是新轨道最低点或最高点处距地心的距离,v?则是在相应位置的速度,此时v??r?

(2) 爆炸后,卫星、地球系统机械能守恒:

1112mvt2?mvn?GMm/r?mv?2?GMm/r?222 ②---------------2分

22由牛顿定律: GMm/r?mvt/r

∴ GM?vr ③----------------------------1分 将①式、③式代入②式并化简得:

2(vt2?vn)r?2?2vt2rr??vt2r2?0------------------------2分

2tm vn O R vt (t?vn)r??vtr]?0 ∴ [(vt?vn)r??vtr][vvtrvtr?r2???vt?vn7397 km,vt?vn7013 km ∴

远地点:h1?r1??R?997km

r1??近地点:h2?r2??R?613km-----------------------------2分

14.0183:解:(1) 释放后,弹簧恢复到原长时A将要离开墙壁,设此时B的速度为vB0

122kx0?3mvB0/22,由机械能守恒,有: -------------2分; 得:

vB0?x0k3m-------------1分

A离开墙壁后,系统在光滑水平面上运动,系统动量守恒,机械能守恒,当弹簧伸长量为x时有:

m1v1?m2v2?m2vB0 ①----------------------------2分

111122m1v12?kx2?m2v2?m2vB02222 ②----------------2分

当v1?v2时,由式①解出:v1 = v2

(2) 弹簧有最大伸长量时,A、B的相对速度为零v1 = v2 =3vB0/4,再由式②解出:

?3vB0/4?3kx043m--------------------------1分

xmax?1x02-----------------------------2分

15.0209:解:设小物体沿A轨下滑至地板时的速度为v,对小物体与A组成的系统,应用机械能守恒定律及沿水平方向动量守恒定律,可有:

?MvA?mv?0 ①------------------------------2分

mgh0?112MvA?mv222 ②----------------------------2分

由①、②式,解得: v?2Mgh0/(M?m) ③-------------------------1分

当小物体以初速v沿B轨上升到最大高度H时,小物体与B有沿水平方向的共同速度u,根据动量守恒与机械能守恒,有:mv?(M?m)u ④------------------------2分

121mv?(M?m)u2?mgH22 ⑤------------------------------2分

Mv2MH??()2h02(M?m)gM?m联立④、⑤,并考虑到式③,可解得:---------------1分