(完整word版)物理学第三版(刘克哲张承琚)课后习题答案第二章.pdf
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1、1 物理学 2 章习题解答 2-1 处于一斜面上的物体,在沿斜面方向的力f 作用下,向上滑动。已知斜面长为5.6 m,顶端的高度为 3.2 m,f 的大小为 100 n,物体的质量为12 kg,物体沿斜面向上滑动的距离为 4.0 m,物体与斜面之间的摩擦系数为0.24。求物体在滑动过程中,力f、摩擦力、重力和斜面对物体支撑力各作了多少功?这些力的合力作了多少功?将这些力所作功的代数和与这些力的合力所作的功进行比较,可以得到什么结论?解 物体受力情形如图2-3 所示。力 f 所作的功;摩擦力,摩擦力所作的功;重力所作的功;支撑力 n 与物体的位移相垂直,不作功,即;这些功的代数和为.物体所受合力
2、为,合力的功为.这表明,物体所受诸力的合力所作的功必定等于各分力所作功的代数和。2-3 物体在一机械手的推动下沿水平地面作匀加速运动,加速度为0.49 ms2。若动力机械的功率有 50%用于克服摩擦力,有 50%用于增加速度,求物体与地面的摩擦系数。解 设机械手的推力为f 沿水平方向,地面对物体的摩擦力为f,在这些力的作用下物体的加速度为 a,根据 牛顿第二定律,在水平方向上可以列出下面的方程式,图 2-3 2 在上式两边同乘以v,得,上式左边第一项是推力的功率()。按题意,推力的功率 p 是摩擦力功率 fv 的二倍,于是有.由上式得,又有,故可解得.2-4 有一斜面长 5.0 m、顶端高 3
3、.0 m,今有一机械手将一个质量为1000 kg的物体以匀速从斜面底部推到顶部,如果机械手推动物体的方向与斜面成30,斜面与物体的摩擦系数为 0.20,求机械手的推力和它对物体所作的功。解 物体受力情况如图2-4 所示。取 x 轴沿斜面向上,y 轴垂直于斜面向上。可以列出下面的方程,(1),(2).(3)根据已知条件,.由式(2)得.将上式代入式(3),得.将上式代入式(1)得,由此解得图 2-4 文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10
4、V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7
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8、2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编
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10、9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H13 .推力 f 所作的功为.2-5 有心力是力的方向指向某固定点(称为力心)、力的大小只决定于受力物体到力心的距离的一种力,万有引力就是一种有心力。现有一物体受到有心力的作用(其中 m 和都是大于零的常量),从rp 到达 rq,求此有心力所作的功,其中rp和 rq是以力心为坐标原点时物体的位置矢量。解 根据题意,画出物体在有心力场中运动的示意图,即图 2-5,物体
11、在运动过程中的任意点c 处,在有心力 f 的作用下作位移元dl,力所作的元功为,所以,在物体从点p(位置矢量为 rp)到达点 q(位置矢量为 rq)的过程中,f 所作的总功为.2-6 马拉着质量为 100 kg 的雪撬以 2.0 ms1 的匀速率上山,山的坡度为0.05(即每100 m升高 5 m),雪撬与雪地之间的摩擦系数为 0.10。求马拉雪撬的功率。解 设山坡的倾角为,则.可列出下面的方程式,.式中 m、f、f 和 n 分别是雪橇的质量、马的拉力、地面对雪橇的摩擦力和地面对雪橇的支撑力。从以上方程式可解得,图 2-5 文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T
12、3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H
13、1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:
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18、 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H14 .于是可以求得马拉雪橇的功率为.2-7 机车的功率为 2.0 106 w,在满功率运行的情况下,在100 s内将列车由静止加速到 20 m s1。若忽略摩擦力,试求:(1)列车的质量;(2)列车的速率与时间的关系;(3)机车的拉力与时
19、间的关系;(4)列车所经过的路程。解(1)将牛顿第二定律写为下面的形式,(1)用速度 v 点乘上式两边,得.式中 fv=p,是机车的功率,为一定值。对上式积分,即可得,将已知数据代入上式,可求得列车的质量,为.(2)利用上面所得到的方程式,就可以求得速度与时间的关系,为.(2)(3)由式(2)得,将上式代入式(1),得文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N1
20、0V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE7E7Z7B5H9 ZE10T3W9S2H1文档编码:CJ5A9X7N10V6 HE
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