大學(xué)物理基礎(chǔ)練習(xí)題3答案

《大學(xué)物理基礎(chǔ)》練習(xí)題第三章剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)一、選擇題1、關(guān)于力矩有以下說(shuō)法，正確的是：（B）（1）對(duì)某個(gè)定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體而言，內(nèi)力矩不會(huì)改變剛體的角加速度；（2）一對(duì)作用力和反作用力對(duì)同一軸的力矩之和必為零；（3）質(zhì)量相同，大小和形狀不同的兩個(gè)剛體，在相同力矩的作用下，他們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定相同。A、只有（2）是正確的；B、（1）（2）是正確的；C、（2）（3）是正確的；D；（1）（2）（3）是正確的2、剛體角動(dòng)量守恒的充分而必要的條件是(B)(A)剛體不受外力矩的作用．(B)剛體所受合外力矩為零．(C)剛體所受的合外力和合外力矩均為零．(D)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角速度均保持不變3、如圖所示,在水平光滑的圓盤上,有一質(zhì)量為的質(zhì)點(diǎn),栓在一根穿過(guò)圓盤中心光滑小孔的輕細(xì)繩上.開(kāi)始時(shí)質(zhì)點(diǎn)離中心的距離為時(shí),并以角速度轉(zhuǎn)動(dòng).今以均勻速度向下拉繩,將質(zhì)點(diǎn)拉至離中心處時(shí),求拉力所做的功(C).A、B、C、D、4、有兩個(gè)力作用在有固定轉(zhuǎn)軸的剛體上：（1）這兩個(gè)力都平行于軸作用時(shí)，他們對(duì)軸的合力矩一定是零；（2）這兩個(gè)力都垂直于軸作用時(shí)，他們對(duì)軸的合力矩可能是零；（3）這兩個(gè)力的合力為零時(shí)，他們對(duì)軸的合力矩也一定是零；（4）這兩個(gè)力的合力矩為零時(shí)，他們對(duì)軸的合力也一定是零；對(duì)上述說(shuō)法正確的是：（B）A只有（1）是正確的；B（1）、（2）正確（3）、（4）錯(cuò)誤；C（1）、（2）、（3）都正確（4）錯(cuò)誤；D（1）、（2）、（3）、（4）都正確5、均勻細(xì)棒OA可繞通過(guò)其一段O而與棒垂直的水平固定光滑軸轉(zhuǎn)動(dòng)，今使細(xì)棒從平衡位置由靜止開(kāi)始自由下落，在棒擺到豎直位置的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是：（C）。（A）角速度從小到大，角加速度不變；（B）角速度從大到小，角加速度不變；（C）角速度從小到大，角加速度從大到??；（D）角加速度不變，角加速度為零；6、關(guān)于剛體對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，下列說(shuō)法中正確的是(C)（A）只取決于剛體的質(zhì)量,與質(zhì)量的空間分布和軸的位置無(wú)關(guān)．（B）取決于剛體的質(zhì)量和質(zhì)量的空間分布，與軸的位置無(wú)關(guān)．（C）取決于剛體的質(zhì)量、質(zhì)量的空間分布和軸的位置．（D）只取決于轉(zhuǎn)軸的位置，與剛體的質(zhì)量和質(zhì)量的空間分布無(wú)關(guān)．7、一個(gè)物體正在繞固定光滑軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)(D)它受熱膨脹或遇冷收縮時(shí)，角速度不變它受熱時(shí)角速度變大，遇冷時(shí)角速度變小它受熱或遇冷時(shí)，角速度均變大它受熱時(shí)角速度變小，遇冷時(shí)角速度變大8、如圖所示，A、B為兩個(gè)相同的繞著輕繩的定滑輪．A滑輪掛一質(zhì)量為M的物體，B滑輪受拉力F，而且F＝Mg．設(shè)A、B兩滑輪的角加速度分別為和，不計(jì)滑輪軸的摩擦，則有(C)(A)＝．(B)＞．(C)＜．(D)開(kāi)始時(shí)＝，以后＜．9、兩個(gè)均質(zhì)圓盤A和B的密度分別為和，若＞，但兩圓盤的質(zhì)量與厚度相同，如兩盤對(duì)通過(guò)盤心垂直于盤面軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量各為和，則(B)（A）＞（B）＞（C）=（D）、哪個(gè)大，不能確定10有A，B兩個(gè)半徑相同、質(zhì)量也相同的細(xì)圓環(huán)，其中A環(huán)的質(zhì)量分布均勻，而B(niǎo)環(huán)的質(zhì)量分布不均勻。若兩環(huán)對(duì)過(guò)環(huán)心且與環(huán)面垂直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為JA和JB,則有(C)JA>JB(B)JA<JB(C)JA=JB(D)無(wú)法確定它們的相對(duì)大小二、填空題1、以恒定角速度轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪上有兩個(gè)點(diǎn)A、B，A點(diǎn)在飛輪的邊緣上，B點(diǎn)在轉(zhuǎn)軸與邊緣之間的一半處，則A、B點(diǎn)的線速度＞;A、B點(diǎn)的角速度=；A、B點(diǎn)的線加速度==0。（填＞、＜、=）2、如圖所示，質(zhì)量為m，長(zhǎng)度為l的均勻細(xì)桿，可繞通過(guò)其端點(diǎn)的水平轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，桿的另一端與質(zhì)量為m的小球固連在一起，當(dāng)該系統(tǒng)從水平位置由靜止轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí)，系統(tǒng)的角速度=，動(dòng)能=，此過(guò)程中力矩所做的功為。3、如圖所示，P、Q、R和S是附于剛性輕質(zhì)細(xì)桿上的質(zhì)量分別為4m、3m、2m和m的四個(gè)質(zhì)點(diǎn)，PQ＝QR＝RS＝l，則系統(tǒng)對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為_(kāi)___________．4、一定滑輪質(zhì)量為、半徑為，對(duì)水平軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量．在滑輪的邊緣繞一細(xì)繩，繩的下端掛一物體．繩的質(zhì)量可以忽略且不能伸長(zhǎng)，滑輪與軸承間無(wú)摩擦．物體下落的加速度為，則繩中的張力T＝.5、一均勻木棒質(zhì)量為、長(zhǎng)為，可繞通過(guò)其中心并與棒垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。一質(zhì)量為的子彈以的速率射向棒端，并嵌入棒內(nèi)。設(shè)子彈的運(yùn)動(dòng)方向與棒和轉(zhuǎn)軸相垂直，則棒受子彈撞擊后的角速度為。6、一擺由一根均勻細(xì)桿和一均勻小球組成，如圖所示。小球的半徑為r，質(zhì)量為m，細(xì)桿長(zhǎng)為l，質(zhì)量為M。當(dāng)它繞過(guò)桿端且垂直于紙平面的軸擺動(dòng)時(shí)，它的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量表達(dá)式為。7、一人手握啞鈴坐在一轉(zhuǎn)軸摩擦可忽略不計(jì)的轉(zhuǎn)臺(tái)上，以一定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，若把兩手伸開(kāi)，使轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增加兩倍，則角動(dòng)量為原來(lái)的1倍，角速度變?yōu)樵瓉?lái)的1/3倍，轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能變?yōu)樵瓉?lái)的1/3倍。8、由于地球溫度上升，導(dǎo)致南北兩極的冰融化。受此影響，地球自轉(zhuǎn)的角速度將減?。ㄌ钤龃?、減小、不變），原因是冰融化成水后引起海平面上升，地球轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大；而系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量守恒，因此轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度減小。。三、計(jì)算題1、一根均勻米尺，在60cm刻度處被釘?shù)綁ι?，且可以在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)用手使米尺保持水平，然后釋放。求剛剛釋放時(shí)，米尺的角加速度和米尺到豎直位置時(shí)的角速度各是多少？解：（注：圖中角速度方向標(biāo)錯(cuò)，應(yīng)為逆時(shí)針）設(shè)米尺的質(zhì)量為m，則繞60cm處轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為剛剛釋放時(shí)，根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)定律：根據(jù)機(jī)械能守恒，米尺到豎直位置時(shí)2、在如圖所示的系統(tǒng)中，滑輪可視為半徑為、質(zhì)量為的均質(zhì)圓盤，滑輪與繩子間無(wú)滑動(dòng)，水平面摩擦系數(shù)為，求物體的加速度及繩中的張力。解：m2m2T2T2解得：3、一輕繩跨過(guò)兩個(gè)質(zhì)量均為m、半徑均為r的均勻圓盤狀定滑輪，繩的兩端分別掛著質(zhì)量為m和2m的重物，如圖所示．繩與滑輪間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，滑輪軸光滑．將由兩個(gè)定滑輪以及質(zhì)量為m和2解：受力分析略（請(qǐng)自己分析）右方拉力為，中間拉力為，左方拉力為。解得：m1m2m4、如圖所示，質(zhì)量為的勻質(zhì)圓盤，可繞水平光滑固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，一輕繩繞于輪上，另一端通過(guò)質(zhì)量為的圓盤形定滑輪懸有質(zhì)量為的物體。求當(dāng)重物由靜止開(kāi)始下降了時(shí)，（1）物體的速度；（2）繩中張力。m1m2m解：受力分析略（請(qǐng)自己分析）右方拉力為，中間拉力為解得：物體的速度：（請(qǐng)自己代入數(shù)值運(yùn)算）5、長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為的均勻細(xì)桿可繞過(guò)端點(diǎn)O的固定水平光滑軸轉(zhuǎn)動(dòng)