物理学教程上册课后答案第二章

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1、第二章牛顿定律2-1如图(a)所示，质量为刃的物体用平行于斜面的细线联结置于光滑的斜面上，若斜面向左方作加速运动，当物体刚脱离斜面时，它的加速度的大小为()(A)0分析与解当物体离开斜面瞬间，斜血对物体的支持力消失为零，物体在绳子拉力咼(其方向仍可认为平行于斜面)和重力作用下产生平行水平面向左的加速度②如图⑹所示，由其可解得合外力为加弊Ot“，故选(D)・求解的关键是正确分析物体刚离开斜面瞬间的物体受力情况和状态特征.2-2用水平力尺把一个物体压着靠在粗糙的竖直墙面上保持静止.当虑逐渐增大时，物体所受的静摩擦力斤的大小()(A)不为

2、零，但保持不变(B)随虑成正比地增大(0开始随虑增大，达到某一最大值后，就保持不变分析与解(D)无法确定与滑动摩擦力不同的是，静摩擦力可在零与最大值〃虑范围内取值.当尺增加时,静摩擦力可取的最大值成正比增加，但具体大小则取决于被作用物体的运动状态.由题意知,物体一直保持静止状态,故静摩擦力与重力大小相等，方向相反，并保持不变，故选(A)・2-3一段路面水平的公路，转弯处轨道半径为丘汽车轮胎与路血间的摩擦因数为〃，耍使汽车不至于发生侧向打滑，汽车在该处的行驶速率()(A)不得小于阿(B)必须等于阿(0不得大于忌(D)还应由汽车的质量刃

3、决定分析与解市题意知，汽车应在水平面内作匀速率圆周运动，为保证汽车转弯时不侧向打滑，所需向心力只能由路面与轮胎间的静摩擦力提供,能够提供的最大向心力应为〃尺.由此可算得汽车转弯的最大速率应为v^uRg.因此只要汽车转弯时的实际速率不大于此值，均能保证不侧向打滑・应选(C).2-4一物体沿固定圆弧形光滑轨道由静止下滑，在下滑过程中，则(A)它的加速度方向永远指向圆心，其速率保持不变(B)它受到的轨道的作用力的大小不断增加(A)它受到的合外力大小变化，方向永远指向圆心(B)它受到的合外力大小不变，其速率不断增加题2-4图分析与解由图可知

4、，物体在下滑过程屮受到大小和方向不变的重力以及时刻指向圆轨道中心的轨道支持力人作用,其合外力方向并非指向圆心，其大小和方向均与物体所在位置有关.重力的切向分量(/〃弊OS〃)使物体的速率将会不断增加(由机械能守恒亦可判断)，则物体作圆周运动的向心力(又称法向力)将不断增大，由轨道法向方向上的动力学方程FN-m^e=m^判断，随0角的不断增大过程，轨道支持力虑也将不断增大，由此可见应选(B).*2-5图(Q示系统置于以日=1/4g的加速度上升的升降机内，A、B两物体质量相同均为坷A所在的桌血是水平的，绳子和定滑轮质量均不计，若忽略滑

5、轮轴上和桌面上的摩擦，并不计空气阻力，则绳中张力为()(A)5/8mg(B)1/2mg(C)mg(D)2mg分析与解本题可考虑对A、B两物体加上惯性力后，以电梯这个非惯性参考系进行求解•此时A、B两物体受力情况如图(b)所示，图中R为A、B两物体相对电梯的加速度,/昭为惯性力.对A、B两物体应用牛顿第二定律，可解得Ft=5/8mg.故选(A).mgBmg(b)题2-5图讨论对于习题2-5这种类型的物理问题，往往从非惯性参考系(本题为电梯)观察到的运动图像较为明确，但由于牛顿定律只适用于惯性参考系，故从非惯性参考系求解力学问题时,必须

6、对物体加上一个虚拟的惯性力.如以地面为惯性参考系求解，则两物体的加速度②和越均应对地而言，本题中金和禺的大小与方向均不相同•其中金应斜向上.对②、越、2和R之间还耍用到相对运动规律，求解过程较繁琐.有兴趣的读者不妨自己尝试一下.2-6图示一斜面,倾角为a,底边AB长为丿=2.1m,质量为刃的物体从题2-6图斜面顶端由静止开始向下滑动,斜面的摩擦因数为〃=0.14・试问，当Q为何值时，物体在斜面上下滑的时间最短？其数值为多少？题2-6图分析动力学问题一般分为两类：(1)已知物体受力求其运动情况；(2)已知物体的运动情况来分析其所受的力

7、.当然，在一个具体题冃中，这两类问题并无截然的界限，且都是以加速度作为中介，把动力学方程和运动学规律联系起来.本题关键在列出动力学和运动学方程后,解出倾角与时间的函数关系然后运用对方求极值的方法即可得出数值来.解取沿斜面为坐标轴0兀原点0位于斜面顶点，则由牛顿第二定律有mgsina一mgficosa=ma(1)又物体在斜面上作匀变速直线运动，故有—-—=—at2=」g(sina-//cosa)/2cosa2221gcosa(sina-/zcosa)为使下滑的时间最短，可令-=0,由式(2)有da一sina(sina一“cosa)+c

8、osa(cosa一“sina)=0则可得tan2a=-■,a-49°此时U=J——F；=0.99sVgeosa（sma一//cosa）2-7工地上有一吊车，将甲、乙两块混凝土预制板吊起送至高空.甲块质量为血=2.00X102kg,乙块