物理學中期試卷答案

1、上海師范大學上海師范大學1一、填空題（本大題滿分一、填空題（本大題滿分32分，每題分，每題2分）分）物理學期中考試答案物理學期中考試答案/201 1、自然界中所有的物體都在不停地 ，絕對 的物體是沒有的。運動運動 靜止靜止 解解: 任意時刻的速度為任意時刻的速度為:2、 已知質(zhì)點的運動方程為 , 則質(zhì)點在3s末時的速度為 _, 加速度為_.jtir343jtjtdtrd4412)3(4t=3s時刻的速度為時刻的速度為:jjjst2748112)3)(12()3(4t=3s時刻的加速度為時刻的加速度為:任意時刻的加速度為任意時刻的加速度為:jtjtdtvda5548)4)(12(jjsta811

2、624348348)3(5j274j8116上海師范大學上海師范大學2物理學期中考試答案物理學期中考試答案/204、一個物體質(zhì)量為2Kg ，在水平地面上以4m/s的速度作勻速運動，該物體具有動能為 ；合外力作的功為 。3、一個質(zhì)點在做圓周運動時，切向加速度 ，法向加速 度 ，（一定改變/可能改變/一定不變）。動能表示式為動能表示式為:221mvEKJ1642212題中題中,物體作勻速運動，物體作勻速運動， 00,0合外力合外力WamFa 16J 零零,:起改變速度大小的作用切向加速度edtdva解解:可能改變可能改變一定不變一定不變速度方向始終改變用起改變速度的方向的作法向加速度,:2nner

3、va因此加速度可能不變當質(zhì)點作勻速率運動時, 0a上海師范大學上海師范大學3物理學期中考試答案物理學期中考試答案、如 1 圖所示，在光滑水平桌面上，有兩個物體A和B緊靠在一起。它們的質(zhì)量分別為kg1,kg2BAmm。 今用一水平力N3F推物體B， 則B推A的力等于_。如用同樣大小的水平力從右邊推A，則A推B的力等于_ _。 A B F 解解:A、B物體在力物體在力F的作下，將獲得以下加速度：的作下，將獲得以下加速度：5、2/1123smmmFaBAA212smakgmaABF對對A物體：物體：NamFAAB2當同樣大小的水平力從右邊推當同樣大小的水平力從右邊推A時，兩物體加速度仍為時，兩物體加

4、速度仍為2/1smaB211smakgmBBAF此時，對此時，對B物體：物體：NamFBBA12N1N上海師范大學上海師范大學4物理學期中考試答案物理學期中考試答案/206、長為l的桿如圖2懸掛。O為水平光滑固定轉(zhuǎn)軸，平衡時桿豎直下垂，一子彈水平地射入桿中。則在此過程中，_系統(tǒng)對O轉(zhuǎn)軸的_守恒 O M 桿和子彈桿和子彈 角動量角動量 7、力的量綱是 。牛頓（或者牛頓（或者MLT-2）9、一質(zhì)點沿x軸正方向運動，其加速度大小 ，式中為k常數(shù),當時 ， ； ，則質(zhì)點的速率v= ,質(zhì)點的運動方程 x= 。 kta 0t0vv 0 xx 0221kt00361xtkt解：解：由公式由公式 dtvdac

5、ktktdtadtv22100; 0vcvvt0221ktdtxddtrdv再由公式再由公式1030261)21(ctvktdtvktvdtx010; 0 xcxxt00361xtktx上海師范大學上海師范大學5物理學期中考試答案物理學期中考試答案/2010、如圖3所示，在傾角的光滑斜面上，用細線系住一塊質(zhì)量為M的木塊。一質(zhì)量為m的子彈以速度 沿水平方向很快射入木塊中（未穿出），則子彈和木塊沿斜面上滑的速率為 。 0vm0Mmmcos0分析：分析：子彈和物塊的撞擊過程子彈和物塊的撞擊過程中，對物塊和子彈組成的系統(tǒng)而言，撞擊前后的總動量明顯是不同的，因此，撞擊過程中動量不守恒。應該注意，不是任何

6、碰撞過程中動量都守恒的。但是，若取沿斜面的方向，因撞擊力（屬于內(nèi)力）遠大于子彈的重力P1和物塊的重力P2在斜面的方向上的分力,在沿斜面的方向上動量守沿斜面的方向上動量守恒恒,由此可得到物塊被撞擊后的速度.解：解：在子彈與物塊的碰撞過程中，在沿斜沿斜面的方向上，根據(jù)動量守恒有面的方向上，根據(jù)動量守恒有Mmmcos0cos)(0mMm上海師范大學上海師范大學6物理學期中考試答案物理學期中考試答案11. 如圖如圖4所示所示, 木塊質(zhì)量為木塊質(zhì)量為m1和和m2, 由輕質(zhì)彈簧相連接由輕質(zhì)彈簧相連接, 并靜止于光滑水平桌面并靜止于光滑水平桌面上上, 現(xiàn)將兩木塊相向壓緊彈簧現(xiàn)將兩木塊相向壓緊彈簧, 然后由靜

7、止釋放然后由靜止釋放, 若當彈簧伸長到原來長度時若當彈簧伸長到原來長度時, m1的速率為的速率為v1, 則彈簧原來壓縮狀態(tài)時所具有的勢能為則彈簧原來壓縮狀態(tài)時所具有的勢能為 _.解解: 由兩木塊和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)在壓縮和伸長的過程所受外力為零由兩木塊和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)在壓縮和伸長的過程所受外力為零, 因此因此動量守恒動量守恒.211222110mmmm222211212121mmEEEkkpm1的速度為的速度為v1時時, m2的速度的速度v2為為:彈簧在壓縮和伸長過程中只有彈性力作功彈簧在壓縮和伸長過程中只有彈性力作功, 因此機械能守恒因此機械能守恒,即即22121211221122112121)

8、(2121mmmmmmm)1 (2121211mmm2/ )/1 (21211mmm1m2m 上海師范大學上海師范大學7物理學期中考試答案物理學期中考試答案12、 質(zhì)量分別為質(zhì)量分別為m和和2m的兩個質(zhì)點的兩個質(zhì)點, 用長為用長為 的輕質(zhì)細桿相連的輕質(zhì)細桿相連, 系統(tǒng)繞過質(zhì)心且系統(tǒng)繞過質(zhì)心且與桿垂直的與桿垂直的 軸轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動, 其中質(zhì)量為其中質(zhì)量為m的質(zhì)點的線速度為的質(zhì)點的線速度為v, 則系統(tǒng)對質(zhì)心的角動量為則系統(tǒng)對質(zhì)心的角動量為 _.解解: 如圖建立坐標系如圖建立坐標系, 原點在原點在m上上. 則質(zhì)心坐標為則質(zhì)心坐標為lllmmmmlmmmmxmxmxc3232220212211兩質(zhì)點相對于

9、質(zhì)心兩質(zhì)點相對于質(zhì)心(轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸)的轉(zhuǎn)動慣量為的轉(zhuǎn)動慣量為222211rmrmJOO m2m0 xxcm1相對于質(zhì)心相對于質(zhì)心(轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸)的距離為的距離為:lxrc321m2相對于質(zhì)心相對于質(zhì)心(轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸)的距離為的距離為:lllxlrc31322r1r222222329294)31(2)32(mlmlmllmlm兩質(zhì)點相對于質(zhì)心兩質(zhì)點相對于質(zhì)心(轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸)的角速度為的角速度為lrr23111兩質(zhì)點相對于質(zhì)心兩質(zhì)點相對于質(zhì)心(轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸)的角動量為的角動量為lmlmlJL23322ml上海師范大學上海師范大學8物理學期中考試答案物理學期中考試答案13、質(zhì)量為、質(zhì)量為m的物體放在升降機底板上的物體放

10、在升降機底板上, 物體與底板的磨擦因數(shù)為物體與底板的磨擦因數(shù)為 , 當升降機以當升降機以加速度加速度a上上 升時升時, 欲拉動欲拉動m的水平力至少為的水平力至少為 _.解解: 如圖建立坐標系如圖建立坐標系, 要拉動物體則水平拉力必須大于或等于最大靜磨擦力要拉動物體則水平拉力必須大于或等于最大靜磨擦力maGN物體對升降機底板的壓力大小為物體對升降機底板的壓力大小為 FN=N=m(g+a)因此因此, 物體和升降機底板之間的最大靜磨擦力為物體和升降機底板之間的最大靜磨擦力為)(0agmFFNmfaNG升降機加速上升時升降機加速上升時, 物體受到的支持力物體受到的支持力N滿足下式滿足下式)(agmma

11、mgmaGN由此可得欲拉動欲拉動m的水平力必須滿足的水平力必須滿足)(0agmFFFmf)(agm上海師范大學上海師范大學9物理學期中考試答案物理學期中考試答案014、質(zhì)點沿任意閉合路徑運動一周時，保守力對它所作的功為、質(zhì)點沿任意閉合路徑運動一周時，保守力對它所作的功為 。15、轉(zhuǎn)動慣量是物體、轉(zhuǎn)動慣量是物體 的量度。其大小與剛體的的量度。其大小與剛體的 , 和和_有關有關。16、沿水平方向的外力、沿水平方向的外力F將物體將物體A壓在豎直墻上，由于物體與墻之壓在豎直墻上，由于物體與墻之間有摩擦力，此時物體保持靜止，并設其所受靜摩擦力為間有摩擦力，此時物體保持靜止，并設其所受靜摩擦力為f0，若，

12、若外力增至外力增至2F，則此時物體所受靜摩擦力為，則此時物體所受靜摩擦力為_ mrJrmJjjjd,22物理物理意義意義：轉(zhuǎn)動慣性的量度：轉(zhuǎn)動慣性的量度. 轉(zhuǎn)軸位置轉(zhuǎn)軸位置 轉(zhuǎn)動慣性轉(zhuǎn)動慣性 質(zhì)量分布質(zhì)量分布 質(zhì)量質(zhì)量0f上海師范大學上海師范大學10物理學期中考試答案物理學期中考試答案2-1. (9分分) 已知質(zhì)點沿已知質(zhì)點沿x軸方向作直線運動軸方向作直線運動, 其運動方程為其運動方程為 , 式中式中x的單的單 位為位為m, t的單位為的單位為s. 求求: (1) 質(zhì)點在運動開始后質(zhì)點在運動開始后4.0s內(nèi)的位移的大小內(nèi)的位移的大小; (2) 質(zhì)點在該時質(zhì)點在該時 間內(nèi)所通過的路程間內(nèi)所通過的

13、路程; (3) t=4s 時質(zhì)點的速度和加速度時質(zhì)點的速度和加速度.32262ttxmmmxxx3223004質(zhì)點在質(zhì)點在4s內(nèi)的位移的大小為內(nèi)的位移的大小為:解解 : (1) 質(zhì)點在質(zhì)點在t=0時的位置坐標為時的位置坐標為:mx20二、計算題（本大題滿分二、計算題（本大題滿分68分）分）質(zhì)點在質(zhì)點在t=4時的位置坐標為時的位置坐標為:mx301289624246232423226ttdtdx(2) 質(zhì)點在的速度為質(zhì)點在的速度為x0 x0 x4上海師范大學上海師范大學11物理學期中考試答案物理學期中考試答案(3) 質(zhì)點的速度和加速度為質(zhì)點的速度和加速度為mttx1016242222622623

14、232223226ttdtdx(2) 質(zhì)點在的速度為質(zhì)點在的速度為質(zhì)點開始運動到速度為零所用的時間為質(zhì)點開始運動到速度為零所用的時間為sttt2032262質(zhì)點速度為零處的位置坐標為質(zhì)點速度為零處的位置坐標為質(zhì)點在質(zhì)點在4s內(nèi)的通過的路程為內(nèi)的通過的路程為:x0 x0V=0 x4x2mxxxxs48408103021024024;612322622ttttdtdxt=4s 時質(zhì)點的速度和加速度分別為時質(zhì)點的速度和加速度分別為tdtda12121244846412smt243641212smat上海師范大學上海師范大學122、 （14 分）在圖示的裝置中，物體 A、B、C 的質(zhì)量各為1m、2m、

15、3m，且321mmm. 若物體 A、B、與桌面間的摩擦系數(shù)均為，求三個物體的加速度及繩內(nèi)的張力. 不計繩和滑輪質(zhì)量，計軸承摩擦，不可伸長. BA1m2mC3mBAC3m1aATAGANAfBTBGBNBfBTBGAT解解:受力分析如下圖所示受力分析如下圖所示:對A物體：對B物體：對C物體：2132aaa（4）以上四式聯(lián)立求解得到：111amgmT（1）222amgmT（2）3332amTgm（3） 且有：gmmmmmmmma4)()1 ()(213213123gmmmmmmmmT213211324)()1 (2gmmmmmmma4)()1 (221321321gmmmmmmma4)()1 (2

16、21321312 TTTBA上海師范大學上海師范大學13分析：分析：取冰塊、屋面和地球為系統(tǒng)，由于屋面對冰塊的支持力FN始終與冰塊的運動方向垂直，故支持力不作功，而重力P又是保守力，所以系統(tǒng)的機系統(tǒng)的機械能守恒械能守恒，但是，僅有一個機械能守恒方程不能解出速度和位置兩個物理量；因此，還需設法根據(jù)冰塊在脫離脫離屋面時支持力為零屋面時支持力為零這一條件，由牛頓由牛頓定律列出冰塊沿徑向的動力學方程。定律列出冰塊沿徑向的動力學方程。求解上述兩方程即可得出結(jié)果2-32-3、 如圖所示，天文觀測臺有一直徑為如圖所示，天文觀測臺有一直徑為R的半球形屋面，的半球形屋面，有一冰塊從光滑屋面的最高點由靜止沿屋面滑

17、下，若摩有一冰塊從光滑屋面的最高點由靜止沿屋面滑下，若摩擦力略去不計，求此冰塊離開桌面的擦力略去不計，求此冰塊離開桌面的位置位置以及在該位置以及在該位置的的速度速度。 RRNFPvAB14 冰塊脫離球面時，冰塊脫離球面時，支持力支持力FN = 0，由式，由式（1 1）、（）、（2 2）可得冰塊的角位置可得冰塊的角位置 2 .4832arccos冰塊此時的速率為冰塊此時的速率為32cosRggRvV 的方向與重力的方向與重力P方向方向的夾角為的夾角為 8 .4190cos212mgRmvmgR解：解：取冰塊、屋面和地球為系統(tǒng)，由取冰塊、屋面和地球為系統(tǒng)，由系統(tǒng)的機械能守恒系統(tǒng)的機械能守恒，有，有

18、（1）根據(jù)牛頓定律，冰塊沿徑向的動力學根據(jù)牛頓定律，冰塊沿徑向的動力學方程為方程為RmvFmg2Ncos（2）RNFPvAB上海師范大學上海師范大學15物理學期中考試答案物理學期中考試答案JllmgEEEWpppG5253. 0)866. 01 (28 . 92 . 0)30cos(0121解解 : (1) 小球被釋放后作圓周運動小球被釋放后作圓周運動, 小球受重力和繩子張小球受重力和繩子張 力的作用力的作用, 繩子張力不作功繩子張力不作功, 只有重力作功只有重力作功.0TW =300ml0 .2m3-4. (14分分) 一質(zhì)量為一質(zhì)量為0.2 kg的小球系在長為的小球系在長為2.00m的細繩

19、上的細繩上, 細繩的另一端系在天花板上細繩的另一端系在天花板上. 把小球移至使細繩與豎直方向成把小球移至使細繩與豎直方向成300角的位置角的位置, 然后由靜止釋放然后由靜止釋放. 求求: (1) 在繩索從在繩索從300角角 到到00角的過程中角的過程中, 重力和張力所作的功重力和張力所作的功; (2)小球在最低位置時的動能和速率小球在最低位置時的動能和速率; (3)小球小球 在最低位置時繩上的張力大小在最低位置時繩上的張力大小.Tmg重力的大小等于勢能的減小重力的大小等于勢能的減小, 取最低點勢能為零取最低點勢能為零, 則有則有Ep=0(2) 小球被釋放后作圓周運動小球被釋放后作圓周運動,只能重力作功只能重力作功, 因此機械能守恒因此機械能守恒, 則有則有0, 0,212211pkkpkpEEEEEE且1222129. 22 . 05253. 025253. 021,smmEEkp即小球在最低位置時的速率為即小球在最低位置時的速率為2.29ms-1. 上