第一章质点运动学

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2020年07月31日 08:32
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第一章 质点运动 时间 空间
一、 填空题

rr


2
1-1.已知一质点运动方程为
r

2ti

(2

t)j
,质点的速度


2i2tj,加速度
r

2
a
j

vv
v
2
1-2.质点在
Oxy
平面内运动,其运动方程为
r2ti( 2t)j
(SI),
vv
2
则质点的轨迹方程为
y2x4< br>;当
t2s
时,质点的速度
2i4j

1-3. 已知 质点沿
x
轴作直线运动,其运动方程为
x26t2t
(SI)质点在运 动开始后
23


4.0s
内的位移为
32im
、这段时间的平均速度为

8
ims

1
、在4.0s末 的速度为


48
ims

1

23
1-4. 已知质点沿x轴作直线运动的方程为
x26t2t
m ,则质点从
t0s

t4s

间内的位移为
32im
,该时间内经过的路程为 48m 。
1-5.一质点作直线运动,其运动方 程为
x14tt
(SI),则前3秒内的位移大小 3m ;
前3秒内经过的路程 5m 。
2


< br>

1-6.一质点具有恒定加速度
a6i4j
,当t = 0时 ,其速度为零,位置矢量
r
0

10mi

任意时刻t,质 点的速度


6ti4tj(ms)
,质点的位置矢量

rr
rr

r
(3t
2
10)i2t
2j(m)

解:
rrrr
vt
r
t
rr速度:d
v

adt

v

(6i

4j)dt

6ti

4tj

v
0
r
00
r
0
0
rrrr

t
rr
22
位矢:

dr


(6ti

4tj)dt

r

(3t

10)i

2tj


-2
1-7.一质点由静止开始沿x轴正向运动,它的加速度< br>a(10-18t)i ms
,当
t1s
时,

r
其速度
v
=
1i(ms)
,质点作 减速率 运动(填“加速率”或“减速率”)。
解:r
1
r
1
rr
v


adt

(10t

9t
2
)i

1i
0
0


a
与v同方向,则加速率;若a与v反方向,则减速率
1-8. 质点在x = 10m处由静止开始沿ox轴正向运动,其加速度
a
6
t
m

s

2
,经过5s后它
位于x = 135 m处。
2
速度:

dv


adt

v

3t
v
0
0
vt
解:
位矢:

dx


vdt

x

10

t
x
0
0
x5
3
5
0


135m

1
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1-9. 一质点沿X方向运动,其加速度随时间变化关系为
a32t
( SI ),如果初始时质点
的速度v
0
为5 m·s
1
,则当t为3 s 时,质点的速度v= __23ms____。
解:

dv


adt

v

5


3t
< br>t


5

3t

t
2
 
v
0
0
0

2
vt
t
v
t

3s

5

3

3
3
2

23(ms)
1-10. 一质点沿x轴运动,其加速度a = ct
2
(其中c为常量),当t = 0时,质点位于x
0
处,且速
度为v
0
,则在任意时刻t,质点的速度v=
v
0
ct
3
3
,质点的运动方程为
xx
0
v
0
tct
4
12

t
c
3
dv

adt

v

v

t
0

v
0

0
3
解:
v
xt
c
4
dx
vdt

x

x

vt

t
00

x
0

0
12

1-11.当
a
t
0,a
n
0
, 质点作_变速直线__ 运动。
1-12. 若质点的法向加速度为零,切向加速度为零,且速率不为零,则质点一定作 匀速直
线 运动。

1-13.一质点在半径为0.20m的圆周上运动,其角坐标

= 65t
rad,当t = 2.0 s时,该质点
的切向加速度为
2ms
2
,法向加速度为
80ms
2

d


 
10t
dt
dvd

解:
a
t
r


10r

2(ms
2
)
dtd t
a
n

r

2

100rt
2

20

2
2

80(ms
2
)
1-14.一质点在半径为0.10m的圆周上运动,其角坐标

=24t
rad,当t = 2.0 s时,该质点
的切向加速度为 ,法向加速度为 。
3
2
d


12t
2
dt
d

解:
a
t

r


24rt< br>
4.8(ms
2
)
dt
a
n

r

2

144rt
4

230.4(ms
2
)


1-15.一质点沿半径为R的圆周按规律为
sv
0
t
点的法向加速度的大小a
n
=
1
2
bt
运动,
v
0
、b都是常量。在t时刻质
2

v
0

bt

R
2
ms
2
;切向加速度的大小a
τ
=
bms
2


2
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ds

v
0
bt
dt
dv
解:
a
t

b( ms
2
)
dt
v

v
2

v0

bt

a
n

(ms
2
)
RR
2

1-16.一质点作圆周运动的运动方程为

2t4t
(SI制),在t = 0时开始逆时针旋转,当
质点旋转方向改变的瞬间其角位置


0.25 rad

2
d


2

8t

0

t

0.25s
解:
dt


2

0.25

4

0.25
2
0.25rad


1-17. 一质点作圆周运动的运动方程为
2t4t
2
(SI)
,在
t0
时开始逆时针转 动,则在
质点以 顺时针 方向转动;质点转动方向改变的瞬间,它的角位置 0.25rad 。
t0.5s
时,





0,
则逆时针转动
d


2

8t

dt




0
,则顺时针转动
解:< br>当
t

0.5s,


2

0,
顺时针转动



0

t

0. 25s


2

0.25

4

0.25
2

0.25rad
1-18. 一质点作圆周运动的运动方程为< br>
tt
2
(SI)
,在
t0
时开始逆时针转动 ,则在
t1s
时,质点以 顺时针 方向转动;质点转动方向改变的瞬间,它的角位置 0.25rad 。






0,
则逆时针转动
d


1

2t

dt< br>



0
,则顺时针转动
解:

t

1s,


1

0,
顺时针转动



0

t

0.5s

0.5

0.5
2

0.25rad
-2< br>1-19.一质点从静止出发沿半径R=3m的圆周作匀变率运动,已知切向加速度
a
t
3ms

当t = 1s 时,质点的法向加速度与切向加速度大小相等。 < br>a
t

a
n
Q
a
n

R< br>
2



1
解:
Q
a
t

R




1



t

t

1s
1-20. 在水平光滑的轨道上,有一长 为l、质量为M的平板车,质量为m的人站在车的一端,
起初车和人都处于静止状态,当人从车的一端走 到另一端时,人相对于地面移动的距离x =
Ml

M

m
解:设人的速度v,车的速度V,则由动量守恒有

3
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mv

M
人相对于车的速度为v+V
mv

MV

0< br>
V

人相对于地面走的距离
x


vdt
0
t
m

M
l


(v

V)dt

0
M
t
Ml
vdt

x


0
m

M
t

1-21 .甲船以
v
1

10
ms
的速度向南航行,乙船以
v
2

10
ms
的速度向东航行,则甲船

上 的人观察乙船的速度大小为
102
ms
,向东偏北
45
航行。

1

1

1
二、选择题
1-22.某质点的运动方程为x=3t-5t
3
+6( SI ),则该质点作 ( D)
(A)匀加速直线运动,加速度沿X轴正方向;
(B)匀加速直线运动,加速度沿X轴负方向;
(C)变加速直线运动,加速度沿X轴正方向;
(D)变加速直线运动,加速度沿X轴负方向。


1-23.沿直线运动的物体,其速度大小与时间成反比,则其加速度大小与速度的关系为( D )

(A)与速度大小成正比; (B)与速度大小成反比;
(C)与速度大小的平方成反比; (D)与速度大小的平方成正比。
1-24. 质点作曲线运动,在时刻
t
质点的速 度为
v
,速率为
v
,平均速度为
v
,平均速率为


v
,则( C )


(A)
vv,vv
; (B)
vv,vv



(C)
vv,vv
; (D)
vv,vv


1-25. 一运动质点在某瞬时位于矢径
r(x、y)
的端点处,则此时质点速度的大小为( D )


dr
dx
2
dy
2
dr
dr
(A); (B); (C); (D)
()

()

dtdt
dt
dt
dt
1-26. 一运动质点在某瞬时位于位矢
r(x,y)
的端点处,对其速度的大小有四种意见,即

22
dr
ds
dr
dx

dy

(1)
(3)
(4)




(2)< br>
dtdt

dt

dt

下列判断正确的是( D )
dt
(A) 只有(1)(2)正确 ; (B) 只有(2)正确 ;
(C) 只有(2)(3)正确; (D) 只有(3)(4)正确。
1-27. 一质点在平面上运动,已知质点位置矢量的表达式为
r

at< br>2
i

bt
2
j
(其中
a,b

为常量),则该质点作( B )
(A) 匀速直线运动 (B) 匀变速直线运动
(C) 抛物线运动 (D) 一般曲线运动
1-28.一物体在位置1的矢径是
r
1
,速度 是

1
,経
t
秒到达位置2,矢径是
r
2
,速度是

2


4
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





t
时间内的平均速度是( C )
(A)

2


1
2
; (B)

1


2
2


r
2

r
1
r

r
1
(C) ; (D)
2


t

t
1-29.质点作曲线运动,
r
表示位置矢量,v
表示速度,
a
表示加速度,
s
表示路程,
a
t

示切向加速度。则下列正确的是( C )
r
r
r
r
(A)
dvdta
; (B)
drdtv
;(C)
dsdtv
; (D)
dvdta
t

1-30.对于作曲线运动的物体,以下几种说法中哪一种是正确的( D )
(A)切向加速度必不为零;
(B)由于速度沿切线方向,法向分速度必为零,因此法向加速度必为零;
(C)若物体作匀速率运动,其总加速度必为零;
(D)若物体作匀速率运动,其切向加速度必为零。
1-31.下列说法正确的是( D )
(A) 质点作圆周运动时的加速度指向圆心; (B) 匀速圆周运动的加速度为恒矢量 ;
(C) 只有法向加速度的运动一定是圆周运动; (D) 只有切向加速度的运动一定是直线运动。
1-32.一个质点在做圆周运动时,下列说法中正确的是( B )
(A) 切向加速度一定改变,法向加速度也一定改变;
(B) 切向加速度可能不变,法向加速度一定改变;
(C) 切向加速度可能不变,法向加速度是不变的;
(D) 切向加速度一定改变,法向加速度是不变的。
1-33.只有切向加速度的运动一定是( A )
(A)直线运动;
(B)匀速圆周运动;
(C)变速圆周运动
(D)任意曲线运动。
1-34.下列说法正确的是( B )
(A)只有法向加速度的运动一定是圆周运动;
(B)只有切向加速度的运动一定是直线运动;
(C)匀速圆周运动的加速度是恒矢量。
(D)既有法向加速度,又有切向加速度的运动一定是圆周运动
1-35.下列说法中正确的是( B )
(A) 质点在运动过程的任意时刻只有法向加速度,其运动一定是圆周运动;

5
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(B) 质点在运动过程的任意时刻只有切向加速度,其运动一定是直线运动;
(C) 质点作圆周运动时加速度一定指向圆心;
(D) 质点作匀速率圆周运动时加速度一定为恒矢量。
1-36.一质点从静止开始沿半径为
R
的圆周作匀加速率运动,当切向加速度与法向 加速度的
大小相等时,质点所经过的路程为( A )
(A)

R
R
; (B)R; (C); (D)

R

2
2

1-37.一质点沿圆周运动,其速率随时间成正比增大,
a
t
为切向 加速度的大小,
a
n
为法向
加速度的大小,加速度矢量
a
与 速度矢量
v
之间的夹角为

,在质点的运动过程中( B )
(A)
a
t
增大、
a
n
增大、

不变; (B)
a
t
不变、
a
n
增大、

增大;
(C)
a
t
不变、
a
n
不变、

不变; (D)
a
t
增大、
a
n
不变、

减小。

6
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第一章 质点运动 时间 空间
一、 填空题

rr


2
1-1.已知一质点运动方程为< br>r

2ti

(2

t)j
,质点的速度< br>

2i2tj
,加速度
r

2
a< br>j

vv
v
2
1-2.质点在
Oxy
平面 内运动,其运动方程为
r2ti(2t)j
(SI),
vv
2
则质点的轨迹方程为
y2x4
;当
t2s
时,质点的速度
2 i4j

1-3. 已知质点沿
x
轴作直线运动,其运动方程为
x26t2t
(SI)质点在运动开始后
23


4.0s< br>内的位移为
32im
、这段时间的平均速度为

8
im s

1
、在4.0s末的速度为


48
ims

1

23
1-4. 已知质点沿x轴作直线运动的方程为
x26t2t
m ,则质点从
t0s

t4s

间内的位移为
32im
,该时间内经过的路程为 48m 。
1-5.一质点作直线运动,其运动方 程为
x14tt
(SI),则前3秒内的位移大小 3m ;
前3秒内经过的路程 5m 。
2


< br>

1-6.一质点具有恒定加速度
a6i4j
,当t = 0时 ,其速度为零,位置矢量
r
0

10mi

任意时刻t,质 点的速度


6ti4tj(ms)
,质点的位置矢量

rr
rr

r
(3t
2
10)i2t
2j(m)

解:
rrrr
vt
r
t
rr速度:d
v

adt

v

(6i

4j)dt

6ti

4tj

v
0
r
00
r
0
0
rrrr

t
rr
22
位矢:

dr


(6ti

4tj)dt

r

(3t

10)i

2tj


-2
1-7.一质点由静止开始沿x轴正向运动,它的加速度< br>a(10-18t)i ms
,当
t1s
时,

r
其速度
v
=
1i(ms)
,质点作 减速率 运动(填“加速率”或“减速率”)。
解:r
1
r
1
rr
v


adt

(10t

9t
2
)i

1i
0
0


a
与v同方向,则加速率;若a与v反方向,则减速率
1-8. 质点在x = 10m处由静止开始沿ox轴正向运动,其加速度
a
6
t
m

s

2
,经过5s后它
位于x = 135 m处。
2
速度:

dv


adt

v

3t
v
0
0
vt
解:
位矢:

dx


vdt

x

10

t
x
0
0
x5
3
5
0


135m

1
页,共6页


1-9. 一质点沿X方向运动,其加速度随时间变化关系为
a32t
( SI ),如果初始时质点
的速度v
0
为5 m·s
1
,则当t为3 s 时,质点的速度v= __23ms____。
解:

dv


adt

v

5


3t
< br>t


5

3t

t
2
 
v
0
0
0

2
vt
t
v
t

3s

5

3

3
3
2

23(ms)
1-10. 一质点沿x轴运动,其加速度a = ct
2
(其中c为常量),当t = 0时,质点位于x
0
处,且速
度为v
0
,则在任意时刻t,质点的速度v=
v
0
ct
3
3
,质点的运动方程为
xx
0
v
0
tct
4
12

t
c
3
dv

adt

v

v

t
0

v
0

0
3
解:
v
xt
c
4
dx
vdt

x

x

vt

t
00

x
0

0
12

1-11.当
a
t
0,a
n
0
, 质点作_变速直线__ 运动。
1-12. 若质点的法向加速度为零,切向加速度为零,且速率不为零,则质点一定作 匀速直
线 运动。

1-13.一质点在半径为0.20m的圆周上运动,其角坐标

= 65t
rad,当t = 2.0 s时,该质点
的切向加速度为
2ms
2
,法向加速度为
80ms
2

d


 
10t
dt
dvd

解:
a
t
r


10r

2(ms
2
)
dtd t
a
n

r

2

100rt
2

20

2
2

80(ms
2
)
1-14.一质点在半径为0.10m的圆周上运动,其角坐标

=24t
rad,当t = 2.0 s时,该质点
的切向加速度为 ,法向加速度为 。
3
2
d


12t
2
dt
d

解:
a
t

r


24rt< br>
4.8(ms
2
)
dt
a
n

r

2

144rt
4

230.4(ms
2
)


1-15.一质点沿半径为R的圆周按规律为
sv
0
t
点的法向加速度的大小a
n
=
1
2
bt
运动,
v
0
、b都是常量。在t时刻质
2

v
0

bt

R
2
ms
2
;切向加速度的大小a
τ
=
bms
2


2
页,共6页


ds

v
0
bt
dt
dv
解:
a
t

b( ms
2
)
dt
v

v
2

v0

bt

a
n

(ms
2
)
RR
2

1-16.一质点作圆周运动的运动方程为

2t4t
(SI制),在t = 0时开始逆时针旋转,当
质点旋转方向改变的瞬间其角位置


0.25 rad

2
d


2

8t

0

t

0.25s
解:
dt


2

0.25

4

0.25
2
0.25rad


1-17. 一质点作圆周运动的运动方程为
2t4t
2
(SI)
,在
t0
时开始逆时针转 动,则在
质点以 顺时针 方向转动;质点转动方向改变的瞬间,它的角位置 0.25rad 。
t0.5s
时,





0,
则逆时针转动
d


2

8t

dt




0
,则顺时针转动
解:< br>当
t

0.5s,


2

0,
顺时针转动



0

t

0. 25s


2

0.25

4

0.25
2

0.25rad
1-18. 一质点作圆周运动的运动方程为< br>
tt
2
(SI)
,在
t0
时开始逆时针转动 ,则在
t1s
时,质点以 顺时针 方向转动;质点转动方向改变的瞬间,它的角位置 0.25rad 。






0,
则逆时针转动
d


1

2t

dt< br>



0
,则顺时针转动
解:

t

1s,


1

0,
顺时针转动



0

t

0.5s

0.5

0.5
2

0.25rad
-2< br>1-19.一质点从静止出发沿半径R=3m的圆周作匀变率运动,已知切向加速度
a
t
3ms

当t = 1s 时,质点的法向加速度与切向加速度大小相等。 < br>a
t

a
n
Q
a
n

R< br>
2



1
解:
Q
a
t

R




1



t

t

1s
1-20. 在水平光滑的轨道上,有一长 为l、质量为M的平板车,质量为m的人站在车的一端,
起初车和人都处于静止状态,当人从车的一端走 到另一端时,人相对于地面移动的距离x =
Ml

M

m
解:设人的速度v,车的速度V,则由动量守恒有

3
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mv

M
人相对于车的速度为v+V
mv

MV

0< br>
V

人相对于地面走的距离
x


vdt
0
t
m

M
l


(v

V)dt

0
M
t
Ml
vdt

x


0
m

M
t

1-21 .甲船以
v
1

10
ms
的速度向南航行,乙船以
v
2

10
ms
的速度向东航行,则甲船

上 的人观察乙船的速度大小为
102
ms
,向东偏北
45
航行。

1

1

1
二、选择题
1-22.某质点的运动方程为x=3t-5t
3
+6( SI ),则该质点作 ( D)
(A)匀加速直线运动,加速度沿X轴正方向;
(B)匀加速直线运动,加速度沿X轴负方向;
(C)变加速直线运动,加速度沿X轴正方向;
(D)变加速直线运动,加速度沿X轴负方向。


1-23.沿直线运动的物体,其速度大小与时间成反比,则其加速度大小与速度的关系为( D )

(A)与速度大小成正比; (B)与速度大小成反比;
(C)与速度大小的平方成反比; (D)与速度大小的平方成正比。
1-24. 质点作曲线运动,在时刻
t
质点的速 度为
v
,速率为
v
,平均速度为
v
,平均速率为


v
,则( C )


(A)
vv,vv
; (B)
vv,vv



(C)
vv,vv
; (D)
vv,vv


1-25. 一运动质点在某瞬时位于矢径
r(x、y)
的端点处,则此时质点速度的大小为( D )


dr
dx
2
dy
2
dr
dr
(A); (B); (C); (D)
()

()

dtdt
dt
dt
dt
1-26. 一运动质点在某瞬时位于位矢
r(x,y)
的端点处,对其速度的大小有四种意见,即

22
dr
ds
dr
dx

dy

(1)
(3)
(4)




(2)< br>
dtdt

dt

dt

下列判断正确的是( D )
dt
(A) 只有(1)(2)正确 ; (B) 只有(2)正确 ;
(C) 只有(2)(3)正确; (D) 只有(3)(4)正确。
1-27. 一质点在平面上运动,已知质点位置矢量的表达式为
r

at< br>2
i

bt
2
j
(其中
a,b

为常量),则该质点作( B )
(A) 匀速直线运动 (B) 匀变速直线运动
(C) 抛物线运动 (D) 一般曲线运动
1-28.一物体在位置1的矢径是
r
1
,速度 是

1
,経
t
秒到达位置2,矢径是
r
2
,速度是

2


4
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





t
时间内的平均速度是( C )
(A)

2


1
2
; (B)

1


2
2


r
2

r
1
r

r
1
(C) ; (D)
2


t

t
1-29.质点作曲线运动,
r
表示位置矢量,v
表示速度,
a
表示加速度,
s
表示路程,
a
t

示切向加速度。则下列正确的是( C )
r
r
r
r
(A)
dvdta
; (B)
drdtv
;(C)
dsdtv
; (D)
dvdta
t

1-30.对于作曲线运动的物体,以下几种说法中哪一种是正确的( D )
(A)切向加速度必不为零;
(B)由于速度沿切线方向,法向分速度必为零,因此法向加速度必为零;
(C)若物体作匀速率运动,其总加速度必为零;
(D)若物体作匀速率运动,其切向加速度必为零。
1-31.下列说法正确的是( D )
(A) 质点作圆周运动时的加速度指向圆心; (B) 匀速圆周运动的加速度为恒矢量 ;
(C) 只有法向加速度的运动一定是圆周运动; (D) 只有切向加速度的运动一定是直线运动。
1-32.一个质点在做圆周运动时,下列说法中正确的是( B )
(A) 切向加速度一定改变,法向加速度也一定改变;
(B) 切向加速度可能不变,法向加速度一定改变;
(C) 切向加速度可能不变,法向加速度是不变的;
(D) 切向加速度一定改变,法向加速度是不变的。
1-33.只有切向加速度的运动一定是( A )
(A)直线运动;
(B)匀速圆周运动;
(C)变速圆周运动
(D)任意曲线运动。
1-34.下列说法正确的是( B )
(A)只有法向加速度的运动一定是圆周运动;
(B)只有切向加速度的运动一定是直线运动;
(C)匀速圆周运动的加速度是恒矢量。
(D)既有法向加速度,又有切向加速度的运动一定是圆周运动
1-35.下列说法中正确的是( B )
(A) 质点在运动过程的任意时刻只有法向加速度,其运动一定是圆周运动;

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(B) 质点在运动过程的任意时刻只有切向加速度,其运动一定是直线运动;
(C) 质点作圆周运动时加速度一定指向圆心;
(D) 质点作匀速率圆周运动时加速度一定为恒矢量。
1-36.一质点从静止开始沿半径为
R
的圆周作匀加速率运动,当切向加速度与法向 加速度的
大小相等时,质点所经过的路程为( A )
(A)

R
R
; (B)R; (C); (D)

R

2
2

1-37.一质点沿圆周运动,其速率随时间成正比增大,
a
t
为切向 加速度的大小,
a
n
为法向
加速度的大小,加速度矢量
a
与 速度矢量
v
之间的夹角为

,在质点的运动过程中( B )
(A)
a
t
增大、
a
n
增大、

不变; (B)
a
t
不变、
a
n
增大、

增大;
(C)
a
t
不变、
a
n
不变、

不变; (D)
a
t
增大、
a
n
不变、

减小。

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