刚体转动答案.doc

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1、For pers onal use only in study and research; not for commercial use芀1、一均匀细杆,质量为 m,长为丨,可绕过其端点的水平轴在竖直平面内转动,如果将 细杆置于水平位置, 然后让其由静止开始自由摆下,那么开始转动的瞬间, 细杆的角加速度为(3 g),细杆转到竖直位置时角速度为(师 )。TTVV袁2、一个人站在转动的转台上,在他伸出去的两手中各握有一个重物,若此人向着胸部缩回他的双手及重物,忽略所有摩擦,以下叙述正确的是: ( )羃系统的转动惯量不变。系统的转动角速度不变。肂 系统的角动量保持不变。 系统的转动动能保持不变。肅3

2、、( 10分)一半径为 R的圆盘可绕通过盘中心 0,且与盘面垂直的水平轴转动,圆盘的转动惯量为I,绕有一根不可伸长的轻绳,绳与圆盘间无相对滑动,当绳端系一质量为M的物体时,物体加速下降,假设圆盘与轴间的摩擦力矩为荿解:Mg J = Ma4分)膅T,R -M0(4分)(1 分)M 0,求物体的加速度。2膂可得a(1 分)MgR -M0RI MR2膈4、一均匀圆盘状飞轮,质量为20kg,半径为30cm,当它以每分钟60转的速率旋转时,其动能为(1.8二2J )。芅5、一长为L,质量为M的均匀细杆自由悬挂于通过其上端的光滑水平轴上,现有一质量为m的子弹以水平速度 乂射向棒的中心,并以 V/2的水平速

3、度穿出棒,此后棒的最大偏转角 度恰好为90°,求Vo的大小。膆解:根据角动量守恒定律和机械能守恒(4分)袄mLV° =1, mLVo ,其中I为棒的转动惯量,2 2 2莁I1 2.(2分)-31 ?12L羀1 2 =Mg ,(3 分)22蒅可得:V。=/M pgL (1 分)3m丄L/2蚃6、若质点的质量为 m,速度为v,相对于转动中心的位置矢量为r,则此质点相对于转动中心的角动量为 ( )肃 mvr ; mSr ; mv2 r; r mv。螈7、一匀质细杆可绕通过上端与杆垂直的水平光滑固定轴旋转,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

4、碰撞,则在碰撞过程中对细杆与小球这一系统( )蝿 只有机械能守恒; 只有动量守恒;肄只有对转轴o的角动量守恒;机械能、动量和角动量均守恒。薁&一个转台绕竖直固定光滑轴转动,每 10秒转一周,转台对轴的转动惯量为 1200kg.m2, 质量为80kg的人,开始时站在台的中心,随后沿半径向外跑去,当人距转台中心为3m时,转台的角速度为(一rad/s )。8螁9、一长为l=0.4m的均匀木棒,质量 M=1kg,可绕水平轴O在竖直平面内转动,开始时棒自然地竖直悬垂。现有质量为m=8g的子弹以v°=200m/s的速度从A点射入棒中,假定A点3与O点距离为3l,如图所示。求:4衿(1)棒

5、开始运动时的角速度;蒅(2)棒的最大偏转角。芃解:(1)子弹进入木棒后系统的转动惯量为薀 I2m(3l)2 =0.0541kg m23罿由角动量守恒mv(l) =1,4mv(3l)祎=8.87rad /sI蚁(2)在摆动过程中系统机械能守恒1 2|.3艿 I二 Mg _ (1_cos 丁)mg_ l (1_cos 旳2 24肇 v - arccos(-0.0729)(2 分)(3 分)(1 分)(3 分)(1 分)肃10、一刚体绕通过质心的转轴加速转动,对于刚体所受合外力与合力矩,以下正确的蒃 Ef = o,Em=o; Ef=o,Emo肇 Efo,Em=o; Efo,Emo膈11、一细绳跨过一

6、轴承光滑的定滑轮(m=1kg, R=10cm),绳的两端分别悬有质量为m=2kg和 耐3kg的物体,如图所示。设绳子的质量可以忽略不计,绳子不能伸长,滑轮的转动惯1 2量可按I mR计算,绳与滑轮之间无相对滑动。试求物体的加速度以2及绳子上的张力。(g取10 ms-2 )。莈解:(1) T, -m-ig = m1a1 (1)(2分)薆 m2g -T2 二 m2a2(2)(2 分)肄 t2t1i 1(3)(2 分)是()羂 a<| = a? = a(4)(1 分)(1 分)莄由(1) ( 2) (3) (4) ( 5)解得血-mjgmm2I2R2血-mjg-丄 1mm?m2(1 分)3-2

7、2 3 0.510m s'=1.8m s 2肇T2 二m2(g -a) =3kg(10-1.8)m s2 =24.6N(1 分)蒈12、一长为I的均匀木棒,质量 M可绕水平轴o在竖直平面内转动,开始时棒自然地竖 直悬垂。现有质量为 m的弹性小球飞来, 正好在棒的下端与棒垂直地相撞。相撞后,使棒从平衡位置处摆动到最大角度0 =30°处。如图所示,碰撞设为完全弹性碰撞。试计算小球的初速度Vo的值。膃解:由角动量守恒1 2蚈 mvol = mvlMl (1)3羅由于是弹性碰撞系统机械能守恒12 12 112 2莃 mv0mv ( Ml ) (2)222 3芁棒上升过程中机械能守恒1

8、12 2 I膆(Ml2) 2 = Mg (1 _cos30 )(3)2 32螄由(1) ( 2) (3)得(3 分)(3 分)(3 分)(1 分)蒃 v°=6(2- ' 3)3m M12m蚂13、一个作定轴转动的轮子,对轴的转动惯量I =2.0kg.m 2,正以角速度w 0匀速转动。现对轮子加一恒定的力矩 M = -7.0N.m,经过时间t = 8.0s 时轮子的角速度 w =- w 0,则w 0= ( 14rad/s)。袈14、如图所示,两物体1和2的质量分别为 m与m,滑轮的转动惯量为I ,半径为r。若 物体2与桌面间为光滑接触, 试求两物体的加速度及两段绳子中的张力。(

9、设绳子不能伸长,绳子与滑轮间无相对滑动)薆解:(1) m1T1 = ma! (1)(2 分)蚃 T2 =m2a2(2)(2 分)芀T* -T2r = I :(3)(2 分)(1 分)芅 a = r :(5)蚃由(1) (2) (3) (4) (5)解得(1 分)(1 分)gg(m22)丄2mim2(1 分)仅供个人用于学习、研究;不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen fu r Studien, Forschung, zu kom

10、merziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tude et la recherche uniquementa des fins personnelles; pasa des fins commerciales.to员bko gA.nrogeHKO TOpiuenob3ymaiflCH6yHeHMac egoB u HHue肉go 员冶hbi ucno 员 B30BaTbCEb KOMMepqeckuxqe 员 ex.以下无正文For personal use only in study and research; not for commercial use

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