质点运动学作业中问题 课件.ppt
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1、质点运动学作业中问题质点运动学作业中问题2.2.如图所示,湖中有一小船,有人用绳绕过岸上一定高度处如图所示,湖中有一小船,有人用绳绕过岸上一定高度处的定滑轮拉湖中的船向岸边运动。设该人以匀速的定滑轮拉湖中的船向岸边运动。设该人以匀速 收绳,收绳,绳不伸长,湖水静止。则小船的运动是绳不伸长,湖水静止。则小船的运动是 0h0vx)(tl)(txOx 减小减小 加速度非线性增加。变加速度运动加速度非线性增加。变加速度运动一、选择题一、选择题dtdxxhxdtxhddtdl22220022xxhdtdx2320 xhdtda二、填空题二、填空题tdtdtdtdmmaFxxxx4积分得:积分得:4.质量
2、为质量为 0.25kg 的质点,受力的质点,受力 (SI)作用,式中作用,式中 t 为时为时间。间。t=0 时该质点以时该质点以 的速度通过坐标原点,的速度通过坐标原点,则该质点在任意时刻的位置矢量是则该质点在任意时刻的位置矢量是 i tF12smjdttdxtdtdxx2222积分得:积分得:332tx 200yyydFtydtdydtdyy222j titr2323三、计算题三、计算题1.一质点从静止开始作直线运动,开始加速度为一质点从静止开始作直线运动,开始加速度为a,此后加速,此后加速度度随时间均匀增加随时间均匀增加,经过时间,经过时间后,加速度为后,加速度为 2a,经过时间,经过时间
3、 2后,加速度为后,加速度为 3a,。求经过时间。求经过时间 n后,该质点的加速度后,该质点的加速度和走过的距离。和走过的距离。加速度随时间均匀增加加速度随时间均匀增加ctaat定定 ctaaaacaattt2时,)1(nanaaant22)(taatdttaaddtdat322621)2(taatSdttaatdSdtdS)3(6122nanSntgy22.一质点以相对于斜面的速度一质点以相对于斜面的速度 从其顶端沿斜面下从其顶端沿斜面下滑,其中滑,其中 y 为下滑的高度。斜面倾角为为下滑的高度。斜面倾角为,在地面上以水平,在地面上以水平速度速度 u 向质点滑下的前方运动。求质点下滑高度为向
4、质点滑下的前方运动。求质点下滑高度为 h 时,时,它对地面速度的大小和方向。它对地面速度的大小和方向。hyx u斜地质斜质地x方向方向ughuxxcos2y方向方向sin2ghyycos2ghu2gh2u22y2xucosghsingharctgarctgxy22四、证明题四、证明题一艘正在沿直线行驶的电艇,在发动机关闭后,其加速度方向与一艘正在沿直线行驶的电艇,在发动机关闭后,其加速度方向与速度方向相反,大小与速度平方成正比,即速度方向相反,大小与速度平方成正比,即 ,式,式中中 k 为常数,为常数,试证明电艇在发动机关闭后又行驶距离时的速度试证明电艇在发动机关闭后又行驶距离时的速度为为 ,
5、其中,其中 是发动机关闭时的速度。是发动机关闭时的速度。2kdtdkxe00已知:已知:2kdxddtdxdxddtdkxekdxd0质点动力学作业中问题质点动力学作业中问题一、选择题一、选择题yxO)()(00jdyidxj yFi xFrdFdA4.一质点在如图所示的坐标平面内作圆周运动,有一力一质点在如图所示的坐标平面内作圆周运动,有一力 作用在质点上。在该质点从坐标原点运动作用在质点上。在该质点从坐标原点运动到到(0,2R)位置过程中,力对它所作的功为位置过程中,力对它所作的功为)(0j yi xFFydyFxdxFdA00RydyFxdxFdAA20000020202)2(21RFR
6、FA5.一质量为一质量为m的质点,在半径为的质点,在半径为R的半球形容器中,由静止的半球形容器中,由静止开始自边缘上的开始自边缘上的A点滑下,到达最低点点滑下,到达最低点B点时,它对容器的点时,它对容器的正压力数值为正压力数值为N,则质点自,则质点自A滑到滑到B的过程中,摩擦力对其的过程中,摩擦力对其作的功为作的功为 动摩重内外EAAAA质点系质点系:质点质点+容器容器动能定理动能定理:mgRmA221摩B点受力分析(法向)点受力分析(法向):RmmgN2)(mg-NRA321摩二、填空题二、填空题1.图中所示的装置中,略去一切摩擦力以及滑轮和绳的质图中所示的装置中,略去一切摩擦力以及滑轮和绳
7、的质量,且绳不可伸长,则量,且绳不可伸长,则 m1 质量为的物体的加速度质量为的物体的加速度 m1m1gNTm2gTm2Tamm111:Tgmamm2222:TT2212aa 212142mmgma三、计算题三、计算题1如图所示,质量如图所示,质量 m 为为 0.1kg 的木块,在一个水平面上和的木块,在一个水平面上和一个倔强系数一个倔强系数k 为为 20Nm-1 的轻弹簧碰撞,木块将弹簧由原的轻弹簧碰撞,木块将弹簧由原长压缩了长压缩了0.4m。假设木块与水平面间的滑动摩擦系数。假设木块与水平面间的滑动摩擦系数 k 为为0.25,问在将要发生碰撞时木块的速率,问在将要发生碰撞时木块的速率 为多
8、少为多少?EAA内保内非2221021mkxxfr1283.52msxmkgxk刚体定轴转动作业问题刚体定轴转动作业问题二、填空题二、填空题1.质量分别为质量分别为m和和2m的两物体的两物体(都可视为质点都可视为质点),用一长为,用一长为l的轻质刚性细杆相连,系统绕通过杆且与杆垂直的竖直光的轻质刚性细杆相连,系统绕通过杆且与杆垂直的竖直光滑固定轴滑固定轴O轴转动,已知轴离质量为轴转动,已知轴离质量为2m的质点的距离为的质点的距离为l/3,质量为质量为m的质点的线速度为的质点的线速度为 且与杆垂直,则该系统对转且与杆垂直,则该系统对转轴的角动量轴的角动量(动量矩动量矩)大小为大小为 。mm2mm
9、l32lm232231232lmlmJ232lmmlJLJL 032OA4.长为长为 l,质量为,质量为 M 的匀质杆可绕通过杆一端的匀质杆可绕通过杆一端 O 的水平光滑的水平光滑固定轴转动,转动惯量为固定轴转动,转动惯量为M l2/3,开始时杆竖直下垂,如图所,开始时杆竖直下垂,如图所示。有一质量为示。有一质量为 m 的子弹以水平速度的子弹以水平速度 射入杆上射入杆上A点,并嵌点,并嵌在杆中,在杆中,则子弹射入后瞬间杆的角速度,则子弹射入后瞬间杆的角速度JJM000外31)32()32(220MllmlmlmMm)43(605.转动着的飞轮的转动惯量转动着的飞轮的转动惯量J,在,在 t=0
10、时角速度为时角速度为 0。此后。此后飞轮经历制动过程,飞轮经历制动过程,阻力矩阻力矩 M 的大小与角速度的大小与角速度 的平方成的平方成正比,比例系数为正比,比例系数为 k(k 为大于为大于0 的常数的常数)。当当 时,飞轮的角加速度时,飞轮的角加速度 =0312031290JkJkM从开始制动到从开始制动到 所经过的时间所经过的时间 t=031JddtkJddLMdt22kJddt0312200kJkJdt三、计算题三、计算题axTgxxaxgxTx22221111:2.质量为质量为 M 的匀质圆盘,可绕通过圆中心垂直于盘的固定的匀质圆盘,可绕通过圆中心垂直于盘的固定光滑轴转动,绕过盘的边缘
11、挂有质量为光滑轴转动,绕过盘的边缘挂有质量为m,长,长 l 为的匀质柔为的匀质柔软细绳索软细绳索(如图如图)。设绳与圆盘无相对滑动,试求当圆盘两侧。设绳与圆盘无相对滑动,试求当圆盘两侧绳长之差为绳长之差为 S 时,绳的加速度的大小。时,绳的加速度的大小。M1x2xa1T2T221221)(:RRMRJJRTT总总盘lMRaSxxxxRl1221lmMSmga)2(2210mkgJA220mkgJB1min600rev3.如图所示,如图所示,A 和和 B 两飞轮的轴杆在同一中心线上,设两轮的两飞轮的轴杆在同一中心线上,设两轮的转动惯量分别为转动惯量分别为 和和 。开始时。开始时 A 轮转轮转速为
12、速为 ,B轮静止。轮静止。C为摩擦啮合器,其转动惯量可为摩擦啮合器,其转动惯量可忽略不计。忽略不计。A、B 两轮分别与两轮分别与C的左、右两个组件相连,当的左、右两个组件相连,当C的的左、右组件啮合,左、右组件啮合,B 轮得到加速而轮得到加速而A轮减速,直到两轮的转速轮减速,直到两轮的转速相等为止。设轴光滑。求:相等为止。设轴光滑。求:(1)两轮啮合后的转速两轮啮合后的转速 n(2)两轮各自所受的冲量矩两轮各自所受的冲量矩)(0BABBAAJJJJM外1320srad1min200260revnNmsJJdtMAAAAA419:NmsJJdtMBBBBB419:振动作业中的问题振动作业中的问题
13、一、选择题一、选择题x212一质点作简谐振动,周期为一质点作简谐振动,周期为 T。质点由平衡位置向。质点由平衡位置向 X 轴正方向运动时,由平衡位置到二分之一最大位移这段路轴正方向运动时,由平衡位置到二分之一最大位移这段路所需要的时间为:所需要的时间为:T2t1226TTt二、填空题二、填空题6761一质点作简谐振动,其振动曲线如图所示。根据此图,一质点作简谐振动,其振动曲线如图所示。根据此图,它的周期它的周期 ;用余弦函数描述时初相位;用余弦函数描述时初相位 。x21t127tsT43.372423434两个同方向同频率的简谐振动,其振动的运动学方程分两个同方向同频率的简谐振动,其振动的运动
14、学方程分别为:别为:)2/1(5cos10621tx)5sin(10222tx它们的合振动的振幅为它们的合振动的振幅为 ;初相位为;初相位为 。简化简化 x2)25cos(102)52cos(102222ttx反相反相221104AAAx122三、计算题三、计算题2.一质量为一质量为M的物体在光滑水平面上作简谐振动,振幅是的物体在光滑水平面上作简谐振动,振幅是12cm,在距平衡位置,在距平衡位置 6cm 处,速度是处,速度是 24cms-1,求求(1)周期)周期T;(2)当速度是)当速度是 12cms-1 时的位移。时的位移。(1))cos(12.006.0t)sin(12.024.0tsTT
15、72.223234(2))sin(12.012.01t43)sin(1tmtx108.0)cos(12.01机械波作业中的问题机械波作业中的问题一、选择题一、选择题1图示为一沿图示为一沿 X 轴轴正正向传播的平面简谐波在向传播的平面简谐波在 t=0 时刻的时刻的波形。若振动以余弦函数表示,且此题各点振动初相位取波形。若振动以余弦函数表示,且此题各点振动初相位取-到到 之间的值,则:之间的值,则:根据波速方向,定出下时根据波速方向,定出下时刻的波形图刻的波形图根据下时刻的波形图,定根据下时刻的波形图,定出各点振动方向,利用旋出各点振动方向,利用旋转矢量确定各点初相转矢量确定各点初相x0 4312
16、01二、填空题二、填空题2.一平面简谐波沿一平面简谐波沿 OX 轴传播,波函数为轴传播,波函数为 ,则在则在X1=L处,介质质点振动的初相位是处,介质质点振动的初相位是 ;与;与X1处质点振动处质点振动状态相同状态相同的其它质点的位置是的其它质点的位置是 ;与;与X1处质点振动速度大小处质点振动速度大小相同,但方向相反的其它各质点的位置是相同,但方向相反的其它各质点的位置是 。)/(2cosxtAy各点初相位各点初相位/2 xX1=L处:处:/2 L与与X1处质点振动状态相同处质点振动状态相同与与X1处质点振动速度大小相同,但方向相反处质点振动速度大小相同,但方向相反kL212 kLX1=Lx
17、y虽然虽然此时刻此时刻与与X1处质点振动速度大小相同,但处质点振动速度大小相同,但方向相反,但下一时刻?方向相反,但下一时刻?4.如图所示,两相干波源如图所示,两相干波源S1与与S2相距相距3/4,为波长。设两为波长。设两波在波在S1 S2连线上传播时,它们的振幅都是连线上传播时,它们的振幅都是A,并且不随距,并且不随距离变化。已知在该直线上在离变化。已知在该直线上在S1左侧各点的合成波强度为其左侧各点的合成波强度为其中一个波强度的中一个波强度的4倍,则两波源应满足的相位条件是倍,则两波源应满足的相位条件是_。px1x2极大条件极大条件kxx22211223212k三、计算题三、计算题1.一波
18、长为一波长为的简谐波沿的简谐波沿OX 轴正方向传播,在轴正方向传播,在x=/2处质点处质点振动的运动学方程是振动的运动学方程是 (SI)。求)。求该简谐波的波函数。该简谐波的波函数。210cos21sin23ttyP利用公式利用公式sinsincoscos)cos(210cos21sin23ttyP210cos32cossin32sintt210)32cos(t210)322/cos(uxty210)32cos(xty2u)0.802.0(21cos06.01txy)0.802.0(21cos06.02txy 3.两列余弦波沿轴传播,波函数分别为两列余弦波沿轴传播,波函数分别为试确定试确定 O
19、X 轴上振幅为轴上振幅为 0.06 那些点的位置。那些点的位置。利用公式利用公式sinsincoscos)cos(06.001.0cos12.0 xAx5.001.0cosxx301.0 kxmkx)3100100(干涉作业问题干涉作业问题一、选择题一、选择题4用劈尖干涉法可检测工件表面缺陷用劈尖干涉法可检测工件表面缺陷,当波长为当波长为的单色平的单色平行光垂直入射时行光垂直入射时,若观察到的干涉条纹如图所示若观察到的干涉条纹如图所示(非显微镜图非显微镜图示示),每一条纹弯曲部分的每一条纹弯曲部分的顶点恰好与其左边条纹的直线部分顶点恰好与其左边条纹的直线部分的连线相切的连线相切,则工件表面与条
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