大學(xué)物理作業(yè)講評

大學(xué)物理作業(yè)講評西北工業(yè)大學(xué)理學(xué)院邸江磊2007年4月28日剛體力學(xué)基礎(chǔ)

大學(xué)物理習(xí)題1.AEG2.C3.C4.CD5.C6.D7.C8.C選擇題答案大學(xué)物理習(xí)題1.b=0.8rad·s-2，w=0.8rad·s-1，a'

=0.51m·s-2填空題答案2.3.總質(zhì)量；質(zhì)量的分布；軸的位置4.w=25.81rad·s-15.6.7.大學(xué)物理習(xí)題填空題答案x=0.59m8.合外力矩為零大學(xué)物理習(xí)題問答題答案1.力矩的量綱與功或能量的量綱相同。試問，力矩是否等同于功或能量？答：力矩、功和能量的量綱均為L2MT-2。物理量的量綱相同并不意味著物理量完全相同。力矩是矢量，功和能量是標(biāo)量。力矩可以驅(qū)使物體轉(zhuǎn)動而作工，從而改變物體所具有的能量。大學(xué)物理習(xí)題問答題答案2.剛體的平衡條件與質(zhì)點的平衡條件有什么不同？答：質(zhì)點的平衡條件為。剛體的平衡條件為和。大學(xué)物理習(xí)題1．有些矢量是相對于一定點（或軸）而確定的，有些矢量是與定點（或軸）的選擇無關(guān)的。下列給出的各量中，相對于定點（或軸）而確定的物理量是：

A．矢徑

B．位移C．速度D．動量E．角動量

F．力G．力矩答案：

AEG選擇題大學(xué)物理習(xí)題A．矢徑:由任選的參考點引向質(zhì)點所在處的矢量B．位移:

位置矢量的增量C．速度:描述質(zhì)點運動快慢及運動方向的物理量瞬時速度等于為是對時間的一階導(dǎo)數(shù)D．動量:質(zhì)點的質(zhì)量與速度的乘積，描述質(zhì)點的機械運動狀態(tài)選擇題大學(xué)物理習(xí)題E．角動量:質(zhì)點對點的角動量為F．力剛體的角動量為描述剛體繞定軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)質(zhì)點的角動量相對于選定的參考點定義選擇題大學(xué)物理習(xí)題G．力矩:力的作用點相對于參考點的位矢與力的矢積因此，矢徑、角動量、力矩這幾個矢量與參考點和軸的選取有關(guān)，答案選擇A、E、G選擇題1．有些矢量是相對于一定點（或軸）而確定的，有些矢量是與定點（或軸）的選擇無關(guān)的。下列給出的各量中，相對于定點（或軸）而確定的物理量是：

A．矢徑

B．位移C．速度D．動量E．角動量

F．力G．力矩答案：

AEG大學(xué)物理習(xí)題選擇題大學(xué)物理習(xí)題4．一人張開雙臂手握啞鈴坐在轉(zhuǎn)椅上，讓轉(zhuǎn)椅轉(zhuǎn)動起來，若此后無外力矩作用，則當(dāng)此人收回雙臂時，人和轉(zhuǎn)椅這一系統(tǒng)A．轉(zhuǎn)速加大，轉(zhuǎn)動動能不變；B．角動量加大；C．轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動動能都加大；D．角動量保持不變。答案：

CD選擇題大學(xué)物理習(xí)題無外力矩作用，轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的角動量守恒人收回雙臂，其轉(zhuǎn)動慣量減小，即答案D正確選擇題大學(xué)物理習(xí)題轉(zhuǎn)動動能答案C正確選擇題大學(xué)物理習(xí)題4．一人張開雙臂手握啞鈴坐在轉(zhuǎn)椅上，讓轉(zhuǎn)椅轉(zhuǎn)動起來，若此后無外力矩作用，則當(dāng)此人收回雙臂時，人和轉(zhuǎn)椅這一系統(tǒng)A．轉(zhuǎn)速加大，轉(zhuǎn)動動能不變；B．角動量加大；C．轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動動能都加大；D．角動量保持不變。答案：

CD選擇題5．有a、b兩個半徑相同，質(zhì)量相同的細(xì)圓環(huán)，其中a環(huán)的質(zhì)量均勻分布，而b環(huán)的質(zhì)量分布不均勻，若兩環(huán)對過環(huán)心且與環(huán)面垂直軸的轉(zhuǎn)動慣量分別為Ia和Ib，則

大學(xué)物理習(xí)題A．B．C．D．無法確定二者大小答案：

C選擇題大學(xué)物理習(xí)題對于轉(zhuǎn)動慣量細(xì)圓環(huán)上的各質(zhì)元dm到過環(huán)心且與環(huán)面垂直軸軸的距離為圓環(huán)半徑，即r=R因此所以，對于半徑相同，質(zhì)量相同的細(xì)圓環(huán)，無論質(zhì)量分布如何，都有選擇題大學(xué)物理習(xí)題5．有a、b兩個半徑相同，質(zhì)量相同的細(xì)圓環(huán)，其中a環(huán)的質(zhì)量均勻分布，而b環(huán)的質(zhì)量分布不均勻，若兩環(huán)對過環(huán)心且與環(huán)面垂直軸的轉(zhuǎn)動慣量分別為Ia和Ib，則A．B．C．D．無法確定二者大小答案：

C選擇題大學(xué)物理習(xí)題6．下列說法中正確的是A．系統(tǒng)的動量守恒，它的角動量也一定守恒；B．系統(tǒng)的角動量守恒，它的動量也必定守恒；C．系統(tǒng)的角動量守恒，它的機械能也一定守恒；D．以上表述均不正確。

答案：

D選擇題大學(xué)物理習(xí)題動量守恒對于給定系統(tǒng)合外力為零角動量守恒合外力矩為零選擇題大學(xué)物理習(xí)題6．下列說法中正確的是A．系統(tǒng)的動量守恒，它的角動量也一定守恒；B．系統(tǒng)的角動量守恒，它的動量也必定守恒；C．系統(tǒng)的角動量守恒，它的機械能也一定守恒；D．以上表述均不正確。

答案：

D選擇題大學(xué)物理習(xí)題填空題1．如圖3-4所示，一纜索繞過一個半徑為r=0.5m的定滑輪拉動升降機運動。假定升降機從靜止開始以加速度a=0.4m/s2勻加速上升。則滑輪的角加速度b=____；開始上升后，ra圖3-4第一秒末滑輪邊緣上一點的加速度的大小a'=_____。

第一秒末滑輪的角速度w=____；大學(xué)物理習(xí)題填空題ra圖3-4升降機上升的加速度a等于滑輪邊緣處的切向加速度at滑輪的角加速度rad·s-2滑輪的角速度rad·s-2

大學(xué)物理習(xí)題填空題滑輪邊緣處的法向加速度滑輪邊緣處的加速度加速度a'=0.51m·s-2大學(xué)物理習(xí)題填空題4．一沖床的飛輪，轉(zhuǎn)動慣量為I=25kg·m2，并以角速度w0=10prad/s轉(zhuǎn)動。在帶動沖頭對板材作成型沖壓過程中，所需的能量全部由飛輪來提供。已知沖壓一次，需作功4000J，則在沖壓過程之末飛輪的角速度w=____。對飛輪應(yīng)用動能定理大學(xué)物理習(xí)題填空題角速度w

=25.81rad·s-1大學(xué)物理習(xí)題填空題5．如圖3-6所示，一根長l，質(zhì)量為m的勻質(zhì)細(xì)棒可繞通過O點的光滑軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，則棒的轉(zhuǎn)動慣量I=

；當(dāng)棒由水平位置轉(zhuǎn)到圖示的位置時，θ圖3-6Ol/3則其角加速度β=____。大學(xué)物理習(xí)題填空題θ圖3-6Ol/3細(xì)棒可以看成兩段棒連接起來的轉(zhuǎn)動慣量根據(jù)轉(zhuǎn)動定律，角加速度力矩大學(xué)物理習(xí)題填空題6．如圖3-7所示，質(zhì)量為m，長為l的均勻細(xì)桿，可繞通過其一端O的水平軸轉(zhuǎn)動，桿的另一端與一質(zhì)量也是m的小球固連。當(dāng)該系統(tǒng)從水平位置由靜止轉(zhuǎn)過角度θ時，θOm圖3-7m．l則系統(tǒng)的角速度為ω=____。動能為Ek=____。此過程中力矩所作的功為A=____。大學(xué)物理習(xí)題填空題系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量為θOm圖3-7m．l系統(tǒng)的合外力矩為力矩所做的功為大學(xué)物理習(xí)題填空題根據(jù)定軸轉(zhuǎn)動動能定理系統(tǒng)的動能力矩作的功為大學(xué)物理習(xí)題計算與證明題1．如圖3-9所示，一個勁度系數(shù)為k的輕彈黃與一輕柔繩相連結(jié)，該繩跨過一半徑為R，轉(zhuǎn)動慣量為I的定滑輪，繩的另一端懸掛一質(zhì)量為m的物體。開始時，彈簧無伸長，物體由靜止釋放?；喤c軸之間的摩擦可以忽略不計。當(dāng)物體下落時，試求物體的速度v。①

用牛頓定律和轉(zhuǎn)動定律求解；

②

用守恒定律求解；

③

若已知k、R、m、h，求v。圖3-9kmI．R大學(xué)物理習(xí)題計算與證明題kmgI,RT1T1T2用牛頓定律和轉(zhuǎn)動定律又大學(xué)物理習(xí)題計算與證明題用守恒定律系統(tǒng)的機械能守恒，取m初始位置為勢能零點又=2.24m·s-12．一皮帶傳動裝置如圖3-10所示，A、B兩輪上套有傳動皮帶。外力矩M作用在A輪上，驅(qū)使其轉(zhuǎn)動，并通過傳動皮帶帶動B輪轉(zhuǎn)動。A、B兩輪皆可視為質(zhì)量均勻分布的圓盤，其質(zhì)量分別為m1和m2，半徑分別為R1和R2。設(shè)皮帶在輪上不打滑，并略去轉(zhuǎn)軸與輪之間的摩大學(xué)物理習(xí)題計算與證明題圖3-10MABR1O1O2R2m1m2T1T2擦。試求A、B兩輪的角加速度β1和β2。大學(xué)物理習(xí)題計算與證明題MABR1O1O2R2m1m2T1T2大學(xué)物理習(xí)題計算與證明題同時，皮帶不打滑，兩個輪邊緣的切向速度相同，切向加速度相同大學(xué)物理習(xí)題計算與證明題3．質(zhì)量為M，長為l的直桿，可繞水平軸O無摩擦地轉(zhuǎn)動。設(shè)一質(zhì)量為m的子彈沿水平方向OθmMl飛來，恰好射入桿的下端，若直桿（連同射入的子彈）的最大擺角為q=60，試證子彈的速度為：大學(xué)物理習(xí)題計算與證明題碰撞過程中，系統(tǒng)角動量守恒上擺過程中，系統(tǒng)機械能守恒。以直桿下端為勢能零點大學(xué)物理習(xí)題附加題1．如圖3-12所示，一根細(xì)棒長為L，總質(zhì)量為m，其質(zhì)量分布與離O點的距離成正比?，F(xiàn)將細(xì)棒放在粗糙的水平桌面上，棒可繞過其端點O的豎直軸轉(zhuǎn)動。已知棒與桌面間的摩擦系數(shù)為