刚体力学作业
刚体力学
(二)刚体力学
1.质量分布均匀的两个滑轮A 和B ,用细绳相缠绕,其中A 轮质
量为M 1,半径为R 1,悬挂在天花板上,B 轮质量为M 2,半径
为R 2,B 轮从静止状态沿铅直方向下落,试求B 轮质心的速度
与下落距离的关系。(忽略轮轴间摩擦及细绳质量)
2.如图所示,一人质量为m 1,站在一起重机笼内,笼的质量为
m 2,半径为R 的滑轮质量为M ,滑轮与绳之间无滑动,滑轮与
轴承之间的摩擦不计,绳的质量也不计,人用力拉绳,使人与
笼一起以加速度a 上升,两绳皆可视为铅直。
(1) 画出m 1、m 2 及滑轮受力图。
(2) 列出求解T 1、T 2所需的方程。
3.如图所示,定滑轮视为质量均匀分布的圆盘,质量为m ,半径
为R ,物体A 的质量为2m ,物体B 的质量为m ,物体C 的质
量为2m ,系统用轻绳连接 ,绳和滑轮间没有滑动,轴处无摩
擦,求绳中张力T 1 、T 2 、 T 3的大小。
4.匀质圆盘A 质量为m ,半径为R o ,匀质圆盘B ,质量为4m ,
半径为2R o ,B 盘静止于光滑水平面上,A 盘以ωo 绕盘中心在
水平面内转动,后将A 盘轻轻的放到B 盘上,A 、B 间的摩擦
系数为μo , 求:
(1) A 、B 盘最终以多大的角速度转动?
(2) 从A 放到B 上开始经多长时间A 、B 以共同的角速度
转动?
5.一定滑轮,质量为m 1,半径为r ,挂于天花板上,如图所示,
滑轮上跨过一不能伸长的均匀柔软的细链,链长为L ,质量为
2 2题图
4题图
m 2,链的两端各悬一碗,碗中盛粘土半满, 碗和土的总质量为
刚体力学习题
滑轮两边绳子的张力。已知m1=20 kg, m2=10 kg。
滑轮质量为m3=5 kg。滑轮半径为r=0.2 m。滑轮可视
为均匀圆盘,阻力矩Mf=6.6 Nm,圆盘对过其中心
且与盘面垂直的轴的转动惯量为
1 2
m3r
2
知识点:转动定律
m3 r
m2
m1
3. 一长为l ,质量为 M的均匀木棒,可绕水平轴O在
0.29 m的轮子,如图所示。如果电动机的转速为1450
rev/min,真空泵的转速为 500
rev/min。
知识点:转动的描述
0.1 m
0.29 m
3. 一个转动的轮子由于轴承摩擦力矩的作用,其转动
角速度渐渐变慢,第1秒末的角速度是起始角速度0的
0.8倍,若摩擦力矩不变,第2秒末的角速度为(用0表
示)
;该轮子在静止前共转了
圈。
知识点:转动的描述,角加速度恒定的转动
2. 如图:长为l的均匀细杆OM可绕O轴在竖直面内自
由转动,今将OM置于水平位置,然后令其从静止开
始自由摆下,当细杆转到竖直位置时,其转动角速
度为 3g
l
知识点:力作功与转动 动能增量的关系
M
O
2. 在恒力矩M=12 Nm作用下,转动惯量为4 kgm2 的圆盘从静止开始转动。当转过一周时,圆盘的转 动角速度为 2 3 rad/s。 知识点:力矩作功与转 动动能增量的关系
面向新世纪课程教材大学物理大作业答案——刚体力学作业
μm1gl
(2)
∫t 0
M f dt
=
0
−
1 3
m1l 2ω
(3)
⇒
t
=
2m2
v1 + v2 μm1g
O m1
vr1 m2 vr2 A
P.18
3
3. 质量为m1、半径为r1的匀质圆盘轮A,以角速度ω绕 水平光滑轴O1转动,若此时将其放在质量为m2、半径为 r2的另一匀质圆盘轮B上.B轮原为静止,并可绕水平光 滑轴O2转动.放置后A轮的重量由B轮支持,如图所示。 设两轮之间的摩擦系数为μ,证明:从A轮放在B轮上到
⎧
r F
=
mar
比较
⎨ ⎩M z
=
Jβ
m 是物体平动惯性的量度
rJ F
是物体转动惯性的量度 改变物体平动状态的原因
M
改变物体绕轴转动状态的原因
z
一、刚体的转动动能
刚体的总动能:
Ek
=
1 2
Jω 2
平动动能
Ek
=
1 2
mv2
m 是物体平动惯性的量度 J 是物体转动惯性的量度
P.3
三、力矩的功和功率
∫ A = ϕ2 Mdϕ ϕ1
l/4 O
[ A]
mg l = 1 Jω 2 J = 7 ml 2
22
刚体力学例题及解答
例 固定在一起的两个同轴均匀圆柱体可绕其光滑的水平对称轴OO '转动,设大小圆柱的半径分别为R 和r ,质量分别为M 和m ,绕在两柱体上的细绳分别与物体m 1和物体m 2 相连,m 1和m 2则挂在圆柱体的两侧,如图所示,设R =0.20m ,r =0.10m ,m =4kg ,M =10kg ,m 1=m 2=2kg ,求柱体转动时的角加速度及两侧绳中的张力。
111122221212
2212,1122
m g T m a m g T m a T R T r J a R a r J m R m r α
αα
⎧
⎪-=⎪
-+=⎪⎪
-=→⎨⎪==⎪⎪=+⎪⎩
212
6.13/1
7.220.8rad s T N T N α⎧=⎪
=⎨⎪=⎩
例 如图,滑轮质量为M ,半径为R ,物体质量m ,弹簧屈强系数k ,斜面倾角θ均为已知。开始时扶住物体m ,使系统保持静止,弹簧无伸缩,然后放开。求: (1)物体下滑距离为x 时的速度为多少?
(2)下滑距离x 为多大时,物体的速度为最大,最大速度为多少? (3)物体下滑的最大距离为多大?(设绳子与滑轮间无相对滑动) 解:
(1)222
2
1110sin 222
1
2m v I kx m gx v R J M R ωθω⎧=++-⎪⎪=→⎨
⎪⎪=⎩
sin /2
v m g kx dv dv dx dv a v
dt dx dt
dx
m M θ=-=
===
+
(2)2
/sin ,sin 0max M m mgx v k
mg x dx
dv
m x x m
+=
=
→==θθ
(3)k
mg x v x x θ
理论力学之刚体力学例题
R
dM
2 mgR
0
3
M J d
dt
2 mgR 1 mR2 d
3
2 dt
t
0
dt
3R d
0
0 4g
t 3R0 4g
例8 一个刚体系统,如图所示,已知,转动惯量
J 1 ml,2 现有一水平力作用于距轴为 l' 处 3
求 轴对棒的作用力(也称轴反力)。
Ny O
Nx
解 设轴对棒的作用力为 N
β
例题3-5 阿特伍德机
解:因m1<m2,设物体1向上运动,物体2向下运动, 滑轮以顺时针方向旋转。按牛顿运动定律和转动定律 可列出下列方程:
滑轮边缘上的切向加速度和物体的加速度相等,即
令m=0、Mr=0时,可解得
该题中的装置叫阿特伍德(Atwood)机,是一种可用来测量重
力加速度g的简单装置。在实验中可使两物体的质量相近,从
解 分析(机械能):EP1 0 EP2 mgh
Ek2 mv 2 / 2 JZ 2 / 2
v 2(mr2 JZ ) / (2r2)
Ek1 0
机械能守恒 mgh v 2 (mr2 JZ ) / (2r2 ) 0
mgh
v2 2r 2
(mr
2
J
Z
)
mg
dh dt
2v
上海理工大学 大学物理 05第五章 刚体力学作业
第五次作业(第五章 刚体力学)
一、选择题
[ ]
1、(基础训练5)如图5-9所示,一静止的均匀细棒,长为L 、质量为m 0
,可绕通过棒的端点且垂直于棒长的光滑固定轴O 在水平面内转动,转动惯量为m 0L 2/3.一质量为m 、速率为v 的子弹在水平面内沿与棒垂直的方向射出并穿出棒的自由端,设穿过棒后子弹的速率为v /2,则此时棒的角速度应为 (A)
0v m m L . (B) 03v 2m m L . (C) 05v 3m m L . (D) 07v
4m m L
【解答】
[ ] 2、(基础训练7)一圆盘正绕垂直于盘面的水平光滑固定轴O 转动,如图5-11射来两个质量相同,速度大小相同,方向相反并在一条直
线上的子弹,子弹射入圆盘并且留在盘内,则子弹射入后的瞬间,圆盘的角速度ω (A) 增大. (B) 不变. (C) 减小. (D) 不能确定.
【解答】
[ ] 3、(自测提高2)将细绳绕在一个具有水平光滑轴的飞轮边缘上,现在在绳端挂一质量为m 的重物,飞轮的角加速度为β.如果以拉力2mg 代替重物拉绳时,飞轮的角加速度将
(A) 小于β. (B) 大于β,小于2β. (C) 大于2β. (D) 等于2β. 【解答】
[ ] 4、(自测提高7)质量为m 的小孩站在半径为R 的水平平台边缘上.平台可以绕通过其中心的竖直光滑固定轴自由转动,转动惯量为J .平台和小孩开始时均静止.当小孩突然以相对于地面为v 的速率在台边缘沿逆时针转向走动时,则此平台相对地面旋转的角速度和旋转方向分别为
(A) ⎪⎭⎫ ⎝⎛=R J mR v 2ω,顺时针. (B) ⎪⎭⎫
第5章 刚体力学
第5章 刚体力学
一、选择题(共61题)
1.如图所示,一悬绳长为l ,质量为m 的单摆和一长度为l 、质量为m 能绕水平轴自由转动的匀质细棒(细棒绕此轴转动惯量是2
31ml ),现将摆球和细棒同时从与竖直方向成θ角
的位置由静止释放,当它们运动到竖直位置时,摆球和细棒的角速度之间的关系为
( )
A 、 21ωω>
B 、21ωω=
C 、 21ωω<
[属性]难易度:2分;所属知识点:刚体的定轴转动
[答案] C
2.轻质绳子的一端系一质量为 m 的物体,另一端穿过水平桌面上的小孔A ,用手拉着,
物体以角速度ω绕A 转动,如图所示。若绳子与桌面之间,物体与桌面之间的摩擦均可忽略,
则当手用力F 向下拉绳子时,下列说法中正确的是( )
A 、物体的动量守恒
B 、 物体的角动量守恒
C 、 力F
对物体作功为零 D 、 物体与地球组成的系统机械能守恒
[属性]难易度:2分;所属知识点:动量守恒、机械能守恒、角动量守恒
[答案] B
3.如图,细绳的一端系一小球B ,绳的另一端通过桌面中心的小孔O 用手拉住,小球在水
平桌面上作匀速率圆周运动.若不计一切摩擦,则在用力F 将绳子向下拉动的过程中
( )
A 、 小球的角动量守恒,动能变大
B 、 小球的角动量守恒,动能不变
C 、 小球的角动量守恒,动能变小
D 、 小球的角动量不守恒,动能变大
[属性]难易度:2分;所属知识点: 角动量守恒、动能
[答案] A
4.光滑的水平桌面上,有一长为L 2、质量为m 的匀质细杆,可绕通过其中点o ,且与杆
垂直的竖直轴自由转动,其转动惯量为
大学物理刚体习题
大学物理刚体习题
在大学物理的学习中,刚体是一个重要的概念。刚体是指物体内部各点之间没有相对位移,不发生形变,整体运动状态一致的理想化模型。在解决物理问题时,刚体的性质为我们提供了极大的便利。以下是一些常见的大学物理刚体习题。
一、基本概念题
1、什么是刚体?列举一些常见的刚体实例。
2、刚体在什么情况下可以被视为刚体?其基本性质是什么?
3、描述刚体的运动,并解释相关概念,如转动、角速度、角加速度等。
二、刚体的动力学问题
4、一个刚体绕固定轴转动,在某时刻受到一个外力矩的作用,求该刚体接下来的运动状态。
41、一个刚体在平面上做纯滚动,如何计算其加速度和速度?
411、一个刚体在重力场中处于平衡状态,求其重心的位置。
三、刚体的静力学问题
7、一个刚体受到两个大小相等、方向相反的力作用,求该刚体的平衡状态。
71、一个刚体在平面上受到一个力矩的作用,求该刚体的转动效果。711、一个刚体在三个不在同一直线上的力作用下处于平衡状态,求该刚体的重心位置。
四、刚体的运动学问题
10、一个刚体绕固定轴转动,其角速度与时间成正比,求该刚体的角加速度和转速。
101、一个刚体在平面上做纯滚动,其速度与时间成正比,求该刚体的加速度和转速。
1011、一个刚体受到一个周期性外力矩的作用,求该刚体的运动状态。以上就是一些常见的大学物理刚体习题。解决这些问题需要我们深入理解刚体的性质和相关的物理概念,如力、力矩、重心等。通过这些习题的练习,我们可以更好地掌握刚体的相关知识,提高我们的物理水平。
大学物理刚体力学
标题:大学物理中的刚体力学
刚体力学作业word精品文档5页
刚体力学作业
班级:_____________ 姓名:_____________ 学号:_____________
日期:__________年_______月_______日 成绩:_____________
一、选择题
1.
如图所示,A 、B 为两个相同的绕着轻绳的定滑轮.A 滑轮挂一质量为M 的物体,B 滑轮受拉力F ,而且F =Mg .设A 、B 两滑轮的角加速度分别为βA 和βB ,不计滑轮轴的摩擦,则有
(A) βA =βB . (B) βA >βB .
(C) βA <βB . (D) 开始时βA =βB ,以后βA <βB . [ ]
2.
几个力同时作用在一个具有光滑固定转轴的刚体上,如果这几个力的矢量和为零,则此刚体
(A) 必然不会转动. (B) 转速必然不变.
(C) 转速必然改变. (D) 转速可能不变,也可能改变. [ ]
3.
关于刚体对轴的转动惯量,下列说法中正确的是
(A )只取决于刚体的质量,与质量的空间分布和轴的位置无关.
(B )取决于刚体的质量和质量的空间分布,与轴的位置无关.
(C )取决于刚体的质量、质量的空间分布和轴的位置.
(D )只取决于转轴的位置,与刚体的质量和质量的空间分布无关.
4.
一轻绳跨过一具有水平光滑轴、质量为M 的定滑轮,绳的两端分别悬有质量为m 1和m 2的物体(m 1<m 2),如图所示.绳与轮之间无相对滑动.若某时刻滑轮沿逆时针方向转动,则绳中的张力
(A) 处处相等. (B) 左边大于右边.
(C) 右边大于左边. (D) 哪边大无法判断.
5.
花样滑冰运动员绕通过自身的竖直轴转动,开始时两臂伸开,转动惯量为J 0,角速度为ω0.然后她将两臂收回,使转动惯量减少为3
第三次作业 牛顿运动定律和刚体力学
如果逐渐增大 F,则横梁的左边是否会上翘。
d dt ,并证明横梁两端所受的支撑力分别为
1 1 又问: ( F mg )(1 ) , ( F mg )(1 ) 。 2 a 2 a
解:(1)以顺时针方向为正,以圆盘为研究对象,由力的平衡可得 FN F mg 。则转盘转动时,横 梁 对 转 盘 施 加 一 个 阻 力 力 矩 FN , 转 盘 的 合 力 矩 为 M Fr FN 。 由 刚 体 定 轴 转 动 定 律
k 2.0 103 N / m , 轮 子 的 转 动 惯 量 为
0.5 Kg m 2 , 轮 子 半 径 r 30cm 。 当 质 量 为
60 Kg 的物体下落 40cm 时其速率为多大?假
设开始时物体静止而弹簧无伸长。
解:设物体速率为 v ,以物体、轮子、弹簧、地球为系统,由系统机械能守恒定律得:
J
d d M Fr FN 2[ Fr ( F mg )] M 可得圆盘的角速度变化率 。 2 1 2 dt J mr dt mr 2
(2)以横梁为研究对象,受力平衡: Fl Fr FN 。 对横梁左端和右端,力矩平衡分别为: FN 2aFr aFN 0 和 FN 2aFl aFN 0 。 联立以上各方程解得:
2
J mR 。
2
J
刚体力学答案
练习一 刚体的转动定律
一、填空题
1.25π,-π,625π2
2.刚体转动中惯性大小的量度,⎰=dm r J 2 ,刚体的形状、质量分布、转轴的位置 3.50ml 2
4.157 N ·m 5.1.5g 6.0.5kg ·m 2
二、计算题
1.解:由于 β=–kw
即 d k dt ω
ω
=-
分离变量 kdt
d -=ω
ω
积分
t
d kdt
ω
ω
ω
ω
=-⎰⎰
有
ln
kt ω
ω=-
t 时飞轮角速度为 0kt
e ωω-=
2.解:设绳中张力为T
对于重物由牛顿第二定律
∑=dt v m d F )
( 得: m 2g –T =m 2a (1)
对于滑轮按转动定律M =J β有
β⋅=
2
2
1mr Tr (2) 由角量线量关系有 a =r β (3)
联立以上三式解得 2
1222m m g
m a +=
3.解:由转动定律M =J β得 -μNR=mR 2(ω-ω0)/Δt
N=-m R 2 (ω-ω0)/ μR Δt=250π
又有 0.5N -(0.5+0.75)F=0
F=100π=314(N)
4.解:各物体受力情况如图.
F -T =ma
T '=ma
(T T '-
)R =
β22
1
mR a =R β
由上述方程组解得: β=2F / (5mR)=10 rad·s -2 T =3F / 5=6.0 N T '=2F / 5=4.0 N
练习二 刚体的角动量及守恒定律
一、填空题
a a T ’
1.定轴转动刚体所受外力对轴的冲量矩等于转动刚体对轴的角动量的量,
0)(d 21
ωωJ J t M t t z -=⎰
,刚体所受对轴的合外力矩等于零
刚体力学作业解答
5.1、一长为l 的棒AB ,靠在半径为r 的半圆形柱面上,如图所示。今A 点以恒定速度0v 沿水平线运动。试求:(i)B 点的速度B v ;(ii)画出棒的瞬时转动中心的位置。 解:如图,建立动直角系A xyz -,取A 点为原点。B A AB v v r ω=+⨯,关键是求ω 法1(基点法):取A 点为基点,sin C A AC A CO A A v v r v v v v ωθ=+⨯=+=+ 即sin AC A r v ωθ⨯=,AC r ω⊥,化成标量为
ω在直角三角形OCA ∆中,AC r rctg θ=
所以200sin sin sin cos A AC v v v r rctg r θθ
θωθθ
===
即2
0sin cos v k r θ
ωθ
=
取A 点为基点,那么B 点的速度为:
20023
00sin [(cos )sin ]
cos sin sin (1)cos B A AB v v v r v i k l i l j r v l l v i j
r r
θ
ωθθθ
θθ
θ=+⨯=+⨯-+=-- 法2(瞬心法):如图,因棒上C 点靠在半圆上,所以C 点的速度沿切线方向,故延长OC ,
使其和垂直于A 点速度线交于P 点,那么P 点为瞬心。 在直角三角形OCA ∆中,sin OA r r θ
=
在直角三角形OPA ∆中,2
cos sin AP OA r r r ctg θ
θθ
==
02
cos ()sin A PA PA PA r v r k r j r i i v i θ
ωωωωθ
=⨯=⨯-===,即20sin cos v r θωθ= 取A 点为基点,那么B 点的速度为:
刚体力学习题
第四章 刚体力学
一、计算题 1.如图所示,一个质量为m 的物体与绕在定滑轮上的绳子相联,绳子质量可以忽略,它与定滑轮之间无滑动.假设定滑轮质量为M 、半径为R ,其转动惯量为
22
1
MR ,滑轮轴光滑.试求该物体由静止开始下落的过程中,下落速度与时间的关系.
2.如图所示,转轮A 、B 可分别独立地绕光滑的固定轴O 转动,它们的质量分别为m A =10 kg 和m B =20 kg ,半径分别为r A 和r B .现用力f A 和f B 分别向下拉绕在轮上的细绳且使绳与轮之间无滑动.为使A 、B 轮边缘处的切向加速度相同,相应的拉力f A 、f B 之比应为多少?(其中A 、B 轮绕O 轴转动时的转动惯量分别为221A
A A r m J =
和2
2
1B B B r m J =)
3.一质量为m 的物体悬于一条轻绳的一端,绳另一端绕在一轮轴的轴上,如图
所示.轴水平且垂直于轮轴面,其半径为r ,整个装置架在光滑的固定轴承之
上.当物体从静止释放后,在时间t 内下降了一段距离S .试求整个轮轴的转动
惯量(用m 、r 、t 和S 表示).
4.质量为5 kg 的一桶水悬于绕在辘轳上的轻绳的下端,辘轳可视为一质量为10 kg 的圆柱体.桶从井口由静止释放,求桶下落过程中绳中的张力.辘轳绕轴转动时的转动惯量为
22
1
MR ,其中M 和R 分别为辘轳的质量和半径,轴上摩擦忽略不计.
5.一长为1 m 的均匀直棒可绕过其一端且与棒垂直的水平光滑固定轴转动.抬起另一端使棒向上与水平面成60°,然后无初转速地将棒释放.已知棒对轴的转动惯量为
第三章 刚体力学基础 课后作业
第三章 刚体力学基础 课后作业
班级 姓名 学号
一、选择题
1、一个质点作简谐振动,振幅为A ,在起始时刻质点的位移为2
A , 且向x 轴正方向移动,代表此简谐振动的旋转矢量为( )
1、有两个力作用在一个有固定转轴的刚体上:
(1) 这两个力都平行于轴作用时,它们对轴的合力矩一定是零;
(2) 这两个力都垂直于轴作用时,它们对轴的合力矩可能是零;
(3) 当这两个力的合力为零时,它们对轴的合力矩也一定是零;
(4) 当这两个力对轴的合力矩为零时,它们的合力也一定是零.
对上述说法下述判断正确的是( )
(A ) 只有(1)是正确的 (B )(1)、(2)正确,(3)、(4)错误
(C ) (1)、(2)、(3)都正确,(4)错误 (D )(1)、(2)、(3)、(4)都正确
2、关于力矩有以下几种说法:
(1) 对某个定轴转动刚体而言,内力矩不会改变刚体的角加速度;
(2) 一对作用力和反作用力对同一轴的力矩之和必为零;
(3) 质量相等,形状和大小不同的两个刚体,在相同力矩的作用下,它们的运动状态一定相同.
对上述说法下述判断正确的是( )
(A ) 只有(2)是正确的 (B ) (1)、(2)是正确的
(C )(2)、(3)是正确的 (D ) (1)、(2)、(3)都是正确的
3、均匀细棒OA 可绕通过其一端O 而与棒垂直的水平固定光滑轴转动,如图所示,今使棒从水平位置由静止开始自由下落,在棒摆到竖直位置的过程中,下述说法正确的是( )
(A ) 角速度从小到大,角加速度不变
(B ) 角速度从小到大,角加速度从小到大
刚体力学习题集库
第四章 刚体力学
一、计算题
1.如图所示,一个质量为m 的物体与绕在定滑轮上的绳子相联,绳子质量可以忽略,它与定滑轮之间无滑动.假设定滑轮质量为M 、半径为R ,其转动惯量为
22
1
MR ,滑轮轴光滑.试求该物体由静止开始下落的过程中,下落速度与时间的关系.
解:根据牛顿运动定律和转动定律列方程
对物体: mg -T =ma ① 2分 对滑轮: TR = J ② 2分 运动学关系: a =R
③ 1分
将①、②、③式联立得
a =mg / (m +21M ) 1分 ∵ v 0=0,
∴ v =at =mgt / (m +2
1
M ) 2分
2.如图所示,转轮A 、B 可分别独立地绕光滑的固定轴O 转动,它们的质量分别为m A =10 kg 和m B =20 kg ,半径分别为r A 和r B .现用力f A 和f B 分别向下拉绕在轮上的细绳且使绳与轮之间无滑动.为使A 、B 轮边缘处的切向加速度相同,相应的拉力f A 、f B 之比应为多少?(其中A 、B 轮绕O 轴转动时的转动惯量分别为221A
A A r m J =和2
2
1B B B r m J =) 解:根据转动定律 f A r A = J A A
① 1分
其中2
21A
A A r m J =
,且 f B r B = J B B ② 1分 其中2
2
1B B B r m J =.要使A 、B 轮边上的切向加速度相同,应有
a = r A
A = r B
B
③ 1分
由①、②式,有
B
B B A
A A
B A B A B A B A r m r m r J r J f f ββββ== ④ 由③式有 A /
第3章 刚体力学基础作业题
第3章 刚体力学基础
学号_____________ 班级____________ 姓名____________ 成绩___________
1. (多选)有两个力作用在一个有固定转轴的刚体上: 在下述说法中正确的是( ).
A .这两个力都平行于轴作用时,它们对轴的合力矩一定是零;
B .这两个力都垂直于轴作用时,它们对轴的合力矩可能是零;
C .当这两个力的合力为零时,它们对轴的合力矩也一定是零;
D .当这两个力对轴的合力矩为零时,它们的合力也一定是零。
2. 两个滑冰运动员的质量各为70 kg ,均以6.5 1s m -⋅的速率沿相反的方向滑行,滑行路线间的垂直距离为10 m ,当彼此交错时,各抓住一10 m 长的绳索的一端,然后相对旋转,则抓住绳索之后各自对绳中心的角动量L =_______;它们各自收拢绳索,到绳长为5 m 时,各自的速率v =_______.
3. 求质量为m ,长为l 的均匀细棒的转动惯量:
(1)转轴通过棒的中心并与棒垂直;(2)转轴通过棒一端并与棒垂直。
4. 转动着的飞轮的转动惯量为J ,在t =0时角速度为ω0,此后飞轮经历制动过程,阻力矩 M 的大小与角速度 ω的平方成正比,比例系数为 k (k 为大于零的常数),当013ωω=时,飞轮的角加速度是多少?从开始制动到现在经历的时间是多少?
5. 一根质量m ,长为l 的均匀细棒OA ,可绕固定点O 在竖直平面
内转动。今使棒从水平位置开始自由下摆,求棒摆到与水平位
置成30°角时,中心点C 和端点A 的速度。
6. 有一半径为R 的水平圆转台,可绕通过其中心的竖直固定光滑轴转动,转动惯量为J ,开始时转台以匀角速度ω0转动,此时有一质量为m 的人站在转台中心,随后人沿半径向外跑去,当人到达转台边缘时,转台的角速度为多少?
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刚体力学作业
班级:_____________ 姓名:_____________ 学号:_____________ 日期:__________年_______月_______日 成绩:_____________ 一、选择题 1.
如图所示,A 、B 为两个相同的绕着轻绳的定滑轮.A 滑轮挂一质量为M 的物体,B 滑轮受拉力F ,而且F =Mg .设A 、B 两滑轮的角加速度分别为?A 和?B ,不计滑轮轴的摩擦,则有 (A) ?A =?B . (B) ?A >?B .
(C) ?A <?B . (D) 开始时?A =?B ,以后?A <?B . [ ]
2.
几个力同时作用在一个具有光滑固定转轴的刚体上,如果这几个力的矢量和为零,则此刚体
(A) 必然不会转动. (B) 转速必然不变.
(C) 转速必然改变. (D) 转速可能不变,也可能改变. [ ]
3.
关于刚体对轴的转动惯量,下列说法中正确的是 (A )只取决于刚体的质量,与质量的空间分布和轴的位置无关. (B )取决于刚体的质量和质量的空间分布,与轴的位置无关. (C )取决于刚体的质量、质量的空间分布和轴的位置. (D )只取决于转轴的位置,与刚体的质量和质量的空间分布无关. [ ]
4.
一轻绳跨过一具有水平光滑轴、质量为M 的定滑轮,绳的两端分别悬有质量
为m 1和m 2的物体(m 1<m 2),如图所示.绳与轮之间无相对滑动.若某时刻滑轮沿逆时针方向转动,则绳中的张力
(A) 处处相等. (B) 左边大于右边.
(C) 右边大于左边. (D) 哪边大无法判断.
[ ]
5.
花样滑冰运动员绕通过自身的竖直轴转动,开始时两臂伸开,转动惯量为J 0,角速度为?0.然后她将
两臂收回,使转动惯量减少为
3
1
J 0.这时她转动的角速度变为 (A) 3
1
?0. (B) ()
3/1??0.
(C) 3??0. (D) 3 ??0. [ ]
6.
如图所示,一静止的均匀细棒,长为L 、质量为M ,可绕通过棒的端
点且垂直于棒长的光滑固定轴O 在水平面内转动,转动惯量为2
3
1ML .一
质量为m 、速率为v 的子弹在水平面内沿与棒垂直的方向射出并穿出棒的
自由端,设穿过棒后子弹的速率为v 2
1
,则此时棒的角速度应为
(A) ML m v . (B) ML m 23v
.
(C) ML m 35v . (D) ML
m 47v
. [ ]
7.
一水平圆盘可绕通过其中心的固定竖直轴转动,盘上站着一个人.
把人和圆盘取作系统,当此人在盘
v ϖ2
1
v ϖ
俯视图
上随意走动时,若忽略轴的摩擦,此系统
(A) 动量守恒. (B) 机械能守恒. (C) 对转轴的角动量守恒. (D) 动量、机械能和角动量都守恒.
(E) 动量、机械能和角动量都不守恒. [ ]
8.
质量为m 的小孩站在半径为R 的水平平台边缘上.平台可以绕通过其中心的竖直光滑固定轴自由转动,转动惯量为J .平台和小孩开始时均静止.当小孩突然以相对于地面为v 的速率在台边缘沿逆时针转向走动时,则此平台相对地面旋转的角速度和旋转方向分别为
(A) ⎪⎭⎫ ⎝⎛=R J mR v 2ω,顺时针. (B) ⎪⎭⎫
⎝⎛=R J mR v 2ω,逆时针.
(C) ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=R mR J mR v 22ω,顺时针. (D) ⎪⎭⎫
⎝⎛+=R mR J mR v 22ω,逆时针. [ ] 9.
如图所示,一匀质细杆可绕通过上端与杆垂直的水平光滑固定轴O 旋转,初始状态为静止悬挂.现有一个小球自左方水平打击细杆.设小球与细杆之间为非弹性碰撞,则在碰撞过程中对细杆与小球这一系统
(A) 只有机械能守恒. (B) 只有动量守恒. (C) 只有对转轴O 的角动量守恒.
(D) 机械能、动量和角动量均守恒. [ ]
10.
关于力矩有以下几种说法:
(1) 对某个定轴而言,内力矩不会改变刚体的角动量. (2) 作用力和反作用力对同一轴的力矩之和必为零.
(3) 质量相等,形状和大小不同的两个刚体,在相同力矩的作用下,它们的角加速度一定相等. 在上述说法中, (A) 只有(2) 是正确的. (B) (1) 、(2) 是正确的. (C) (2) 、(3) 是正确的.
(D) (1) 、(2) 、(3)都是正确的. [ ]
二、填空题 11.
半径为20 cm 的主动轮,通过皮带拖动半径为50 cm 的被动轮转动,皮带与轮之间无相对滑动.主动轮从静止开始作匀角加速转动.在4 s 内被动轮的角速
度达到8?rad ·s -1
,则主动轮在这段时间内转过了________圈.
12.
一飞轮以600 rev/min 的转速旋转,转动惯量为2.5 kg ·m 2
,现加一恒定的
制动力矩使飞轮在1 s 内停止转动,则该恒定制动力矩的大小M =_________.
13.
一个能绕固定轴转动的轮子,除受到轴承的恒定摩擦力矩M r 外,还受到恒定外力矩M 的作用.若M =
20 N · m ,轮子对固定轴的转动惯量为J =15 kg · m 2
.在
t =10 s 内,轮子的角速度由??=0增大到?=10 rad/s ,则M r =_____________.
14.