内容发布更新时间 : 2024/12/23 20:56:32星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
?????7.点沿空间曲线运动，在点M处其速度为v?4i?3j ，加速度a与速度v夹角
??300，且a?10m/s2。求轨迹在该点密切面内的曲率半径?和切向加速度a?。
???答：由已知条件v?4i?3j得
v?42?32?5m/s 法向加速度an?asin300?5m/s2 v2则曲率半径???5m 切向加速度 a??acos300?8.66m/s2
an8.一点向由静止开始作匀加速圆周运动，试证明点的全加速度和切向加速度的夹角?与其经过的那段圆弧对应的圆心角?之间有如下关系tan??2?
证明：设点M沿半径为R的圆作圆周运动，t时刻走过的路程为AM=s，速
度为v，对应的圆心角为?。由题设条件知
anv2tan????????a?a?Ra?a??dvdv?v?C?????b?dtds
C为常数 积分(b)式得?vdv??a?ds 所以v2?2a?s????c?
00vs将（c）式代入（a），并考虑s?R?，所以tan??2?
9.质点M的运动方程为x?3t(m),y?2t2(m) 求t=1秒时，质点速度、切向加速度、法向加速度的大小。
??3(m),y??4t?4(m) 所以有v?x?2?y?2?9?16?5m 解：由于xsss?2?y?2?9?16t2 则又：v?x??1122?1???9?16t??32t?at?v232t2?9?16t122??3.2m?s?
???0,???4m,a???2???2?4mxyxyss
222an?a?at?16?3.2?2.4ms??????点M沿半径为R的圆周运动。如果
an??K(K为已知常数），以初始位置为a?原点，10.原点初速度为v0。求点的弧坐标形式的运动方程及点的速度减少一半时所经历的时间。
andvv2?a?????解：设点的初始位置为A。依题意 dtKKRRKv011tdv1tv????积分上式?2?? 得 dtv0vKR?v0tv0vKRKR?0v则弧坐标形式的运动方程为s??当v?KRv0vt??dt?KRln?1?0?
0KR?kt?KR?0tv0KR时t?
v02?为常数，则其加速度亦为一常11.一质点沿圆滚线s?4asin?的弧线运动，如?数，试证明之。式中?为圆滚线某点P上的切线与水平线（x轴）所成的角度，s
为P点与曲线最低点之间的曲线弧长。
ds?cos??4a?cos? 解：因s?4asin? 故v??4a?dt???=常量（题设） 式中?v2dvds2又a?? 而????4a?sin? an??4acos?
?dtd?16a2?2cos2???4a?2cos? 所以an??4acos?2?4a?2sin2??cos2??4a?2=常数 结论得证 故a?a?2?anv2设质点沿螺旋线x?2sin4t,y?2cos4t,z?4t运动，试求质点的速度、加速度和轨道的曲率半径。
解：因x?2sin4t,y?2cos4t,z?4t
??8cos4t?4y,y???8sin4t??4x,z??4 故x?2?y?2?z?2?4x2?y2?1?45 所以v?x??4y???16x,????4x???16y,???0 又?xyz?2???2???2?16x2?y2?32 所以a??xyz又a????2yy?dv12xx4xy?4xy?4??4??0
22dt2x2?y2?1x?y?1所以an?a?16x2?y2?32
v280而????2.5
an3212.小环的质量为m。套在一条光滑的钢索上，钢索的方程式为x24ay，试求小环自x=2a处自由滑至抛物线顶点时的速度及小环在此时所受到的约束反作用力。 质点所受的力如恒通过一定点，则质点必在一平面上运动，试证明之。
??证明：取力通过的定点为坐标原点，则质点的位矢r与力F共线，则有
???M?r?F?0
?所以质点的动量矩守恒，即J?C
???C1..........??zyJx?m?yz..(1)??xz???C2.............(2) 其分量式为jy?m?zx??yx???C3..........Jz?m?xy...(3)由x?(1)?y?(2)?z?(3)得到C1x?C2y?C3z?0
由解析几何知识知上式为一平面方程，故质点只能在这个平面上运动。 一物体质量m=10kg ,在变力F?10(1?t)N作用下运动。设物体初速度
v0?0.2m/s，开始时力的方向与速度方向相同。问经过多长时间后物体速度为
零，此前走了多少路程？
（知识要点）质点运动学微分方程，质点运动学第二类问题
vtdv解答：由m?F 得 ?dv??10(1?t)dt 积分得 v??5t2?10t?0.2(m/s)
v00dtst5再积分 ?ds??(?5t2?10t?0.2)dt 得 S??t3?5t2?0.2t(m)
003由 v??5t2?10t?0.2?0 解得 t?2.02s 再代入前式得 S=7.07 m
??13.质点作平面运动，其速率保持为常数，试证明速度矢量v与加速度矢量a正交。
??证明：采用自然坐标系，由题意知v?c? c为常量
????dvd?dc?d?d?于是有a? ?(c?)???c?cdtdtdtdtdt??d??n 又在自然坐标系中??dt????dvd??dc?d?d??n 所以a??(c?)???c?c?c?dtdtdtdtdt????由于??n 故a?v 得证
1动点M以匀速v?5(m/s)沿轨迹y?x2运动，求当x?2m时动点M的速度沿x
3和y分量的大小，以及M的加速度
?2?y?2?25..........(1) 解：由v2?x1224??x?........(??xx?而x?2m时yx求导数得y2)
333162?2?x??25. （2）代入（1）得x9根据y???4(m./s) ??3(m/s)代入（2）得y整理得x又a??dv22?an即a?an ?0 则a2?a?2?andt又由数学知识知??(1?y?)y??232 而根据y?1222x微分得y??x,y??? 当 33342x?2m时y??,y???
331625125(1?)2()22(1?y?)1259??9?27?所以有??
222y??183333233故a?an?v2??25?3.6(m/s2) 12518
???????32214.某力场的力矢为F?(2xy?z)i?xj?3xzk 其中i,j,k分别为x,y,z轴的
单位矢，试证明该力场是否为保守力场，若为保守力场，求出其势能函数。 解：
???ijk???(3xz2)?(x2)???(2xy?z3)?(3xz2)?????j?? ??F??i?(???x?y?z?y?z?z?x?3222xy?zx3xz
???(x2)?(2xy?z3)????22? +k???i(0?0)?j(3z?3z)?k(2x?2x)?0
?y??x?故力场为保守力场。
?U?2xy?z3??????(1)?x?U由 Fy???x2?????????(2)
?y?UFz???3xz2????????(3)?zFx??（1） 式积分得：U??x2y?z3x?f(y,z)?????(4) 对（4）式求偏导数得：
?U??f(y,z)???f(y,z)???x2???x2 即?0 ?y?y?y上式得：f(y,z)?g(z) 代入（4）式得：U??x2y?z3x?g(z)??????(5) 对（5）式求偏导数得：
g(z)?c
?U??g(z)???g(z)???3xz2???3xz2即?0 积分得：?z?z?z代入（5）式得：U??x2y?z3x?c 取x?0,y?0,U?0 则c?0 所以势能函数为 U??x2y?z3x
某力场的力矢为Fx?6abz3y?20bx3y2,Fy?6abxz3?10bx4y,Fz?18abxyz2 试证明该力场是否为保守力场，若为保守力场，求出其势能函数。