大学物理c-02力学基本定律2参考答案 (1)

《大学物理c-02力学基本定律2参考答案 (1)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学物理c-02力学基本定律2参考答案 (1)（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、专业班级： 学号： 姓名： 成绩： 1练 习 二 力学基本定律（二）-刚体力学和(狭义相对论考试不做要求) 一、填空题 1.半径为20cm的主动轮，通过皮带拖动半径为50cm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4s内被动轮的角速度达到8rad/s， 则主动轮在这段时间内转过了_20_圈 2.可绕水平轴转动的飞轮，直径为1.0 m，一条绳子绕在飞轮的外周边缘上如果飞轮从静止开始做匀角加速运动且在4 s 内绳被展开10 m，则飞轮的角加速度为_2.5rad/s2_ 3.质量为m、长为l 的棒，可绕通过棒中心且与棒垂直的竖直光滑固定轴O在水平面内自由转动(转动惯量J

2、ml2/12)开始时棒静止，现有一子弹，质量也是m，在水平面内以速度v 0 垂直射入棒端并嵌在其中则子弹嵌入后棒的角速度 _3v0 /(2l)_ 4.半径为R 具有光滑轴的定滑轮边缘绕一细绳，绳的下端挂一质量为m 的物体绳的质量可以忽略，绳与定滑轮之间无相对滑动若物体下落的加速度为a，则定滑轮对轴的转动惯量J _ m ga Ra2/ _ 5.两个质量都为100kg的人，站在一质量为200kg、半径为3m的水平转台的直径两端转台的固定竖直转轴通过其中心且垂直于台面初始时，转台每5s转一圈当这两人以相同的快慢走到转台的中心时，转台的角速度 _3.77rad/s_(已知转台对转轴的转动惯量JMR2/

3、2，计算时忽略转台在转轴处的摩擦) 6.质量为 m，长为 l 的匀质细杆，可绕过其端点的水平轴在竖直平面内自由转动。如果将细杆置与水平位置，然后让其由静止开始自由下摆，则开始转动的瞬间，细杆的角加速度为 lg 23，细杆转动到竖直位置时角速度为 lg3。 （已知此匀质细杆转动惯量为Jml21 12 ） ， 7.设有两个静止质量均为 m0的粒子， 以大小相等的速度 v0相向运动并发生碰撞， 并合成为一个粒子，则该复合粒子的静止质量 M0=_ mvc02021/ _，运动速度 v=_0_。 8.粒子在加速器中被加速，当加速到其质量为静止质量的 5 倍时，其动能为静止能量的_4_倍。 二、选择题 1

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m1 和m2 的物体(m1m2)，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 C (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 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，飞轮的角加速度专业班级： 学号： 姓名： 成绩： 2为如果以拉力2mg 代替重物拉绳时，飞轮的角加速度将 C (A) 小于 (B) 大于，小于2 (C) 大于2 (D) 等于2 3.质量为20 g 的子弹，以400 m/s 的速率沿图示方向射入一原来静止的

5、质量为980 g 的摆球中，摆线长度不可伸缩子弹射入后开始与摆球一起运动的速率为B (A) 2 m/s (B) 4 m/s (C) 7 m/s (D) 8 m/s 4.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， B (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 5.如图所示，一匀质细杆可绕通过上端与杆垂直的水

6、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C (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 6如图所示，一根匀质细杆可绕通过其一端 O 的水平轴在竖直平面内自由转动，杆长 5/3m。今使杆从与竖直方向成60角由静止释放(g 取 10m/s2)，则杆的最大角速度为 A （A）3rad/s； (B)rad/s； 60O专业班级： 学号： 姓名： 成绩： 3(C)3 . 0rad/s； (D)3/2rad/s。 7对一个绕固定水平轴 O

7、匀速转动的转盘，沿图示的同一水平直线从相反方向射入两颗质量相同、速率相等的子弹，并停留在盘中，则子弹射入后转盘的角速度应 B (A) 增大； (B) 减小； (C) 不变； (D) 无法确定。 8一根长为l、质量为 M 的匀质棒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 v0射向棒的中心，并以 v0/2 的水平速度穿出棒，此后棒的最大偏转角恰为90，则 v0的大小为 A (A)34gl mM； (B)2gl； (C)glmM2； (D)22316 mglM。 9.电子的动能为 0.25MeV，则它增加的质量约为静止质量的？ D (A) 0.1 倍； （B）0.2 倍

8、； (C) 0.5 倍； (D) 0.9 倍。 三、简答题 1. 火车在拐弯时所作运动是不是平动？ 答：刚体作平动时，固联其上的任一条直线，在各时刻的位置(方位)始终保持彼此平行著将火车的车厢看作刚体，当火车作直线运行时，车厢上的各部分具有平行的运动轨迹、相同的运动速度和加速度，选取车厢上的任一点都可代替车厢整体的运动，这就是火车的平动但当火车拐弯时，车厢上各部分的速度和加速度都不相同，即固联在刚体上的任一条直线，在各时刻的位置不能保持彼此平行，所以火车拐弯时的运动不是平动。 2.狭义相对论两条基本原理是什么？ 答： （1）相对性原理相对性原理 对于描述一切物理过程的规律，所有惯性系都是等价的

9、。这就是说不论在哪一个惯性系中作实验都不能确定该惯性系的运动，换句话说，对运动的描述只有相对意义，绝对静止的参照系是不存在的。 （2）光速不变原理光速不变原理 在所有的惯性系中观测，真空中的光速都相同。换句话说，真空中的光速是常量，不依赖于惯性系的选择。 四、计算题 1.如图所示，物体 1 和 2 的质量分别为1m与2m，滑轮的转动惯量为J，半径为r。 求：如物体 2 与桌面间的摩擦系数为，求系统的加速度a及绳中的张力1T和2T（设绳子与滑轮间无相对滑动，滑轮与转轴无摩擦） ； 如物体 2 与桌面间为光滑接触，求系统的加速度a及绳中的张力1T和2T。（本来第二问打算删了，但第二问觉得可以作为样

10、卷出题给学生）（本来第二问打算删了，但第二问觉得可以作为样卷出题给学生） 21Ovv专业班级： 学号： 姓名： 成绩： 4解： （1）用隔离体法，分别画出三个物体的受力图。 对物体 1，在竖直方向应用牛顿运动定律 )(111amgmT 对物体 2，在水平方向和竖直方向分别应用牛顿运动定律 amNT22 02gmN 对滑轮，应用转动定律 JrTrT12并利用关系 ra 由以上各式， 解得 grJmmmma 22121 gmrJmmrJmm T12212221 gmrJmmrJmm T22212112 （2）0 时 JrmrmgrmgrJmmma 2 22 12 12211 JrmrmgmJrmg

11、mrJmmrJm T 2 22 112 2 1221221JrmrmgmrmgmrJmmmT 2 22 122 1 22211 22.轻绳绕于半径 r=20cm 的飞轮边缘，在绳端施以大小为 98N 的拉力，飞轮的转动惯量 J=0.5kgm2。设绳子与滑轮间无相对滑动，飞轮和转轴间的摩擦不计。试求： （1）飞轮的角加速度； a1Tgm1 N2Tmg 1TafN2Tgm2专业班级： 学号： 姓名： 成绩： 5（2）当绳端下降 5m 时，飞轮的动能； （3）如以质量 m=10kg 的物体挂在绳端，试计算飞轮的角加速度。(重力加速度gm s29.8/ ) 解： （1）由转动定律 JM 2/2 .39

12、5 . 0 2 . 098sradJrF JM （2）由动能定理 AEk0 JhFAEk490598 （3）对物体应用牛顿运动定律 amTmg 对滑轮应用转动定律 JrT 利用关系 ra 由以上各式解得 2 22/8 .215 . 02 . 010 8 . 92 . 010sradJmrmrggrJmrm 3.长ml40. 0、质量kgM00. 1的匀质木棒，可绕水平轴 O 在竖直平面内转动，开始时棒自然竖直悬垂，现有质量gm8的子弹以smv/200的速率从 A 点射入棒中，A 点与 O 点的距离为l43，如图所示。求： （1）棒开始运动时的角速度； （2）棒的最大偏转角。 解： （1）应用角

13、动量守恒定律 2 2 43 31 43lmMllm 得srad lmMm /9 . 8 4 . 010810913120010843169 314333 （2）应用机械能守恒定律 cos43cos243 2)43(312122lmglMglmglMglmMl 得 079. 03289 321cos gl mMmM4.一根放在水平光滑桌面上的匀质棒，可绕通过其一端的竖直固定光滑轴O 转动棒的质量为m = 1.5kg，长度为l = 1.0 m，对轴的转动惯量为J =ml2/3 初始时棒静止今有一水平运动的子弹垂直地射入棒的另一端，并留在棒中，如图所示子弹的质量为m= 0.020kg，速率为v =400 ms-1试问： (1)棒开始和子弹一起转动时角速度有多大？ lAl43OF专业班级： 学号： 姓名： 成绩： 6(2)若棒转动时受到大小为Mr = 4.0 Nm 的恒定阻力矩作用，棒能转过多大的角度？