大學(xué)物理習(xí)題冊-參考答案-第4章

1、1、一自由懸掛的勻質(zhì)細(xì)棒，可繞端在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，現(xiàn)給端一初速，則棒在向上轉(zhuǎn)動過程中僅就大小而言 A、角速度不斷減小，角加速度不斷減少； B、角速度不斷減小，角加速度不斷增加；C、角速度不斷減小，角加速度不變； D、所受力矩越來越大，角速度也越來越大。1. B解釋：棒在上擺過程中受重力力矩作用，轉(zhuǎn)過90度前力臂不斷增加，此時角加速度增加，角速度由于轉(zhuǎn)動動能向重力勢能轉(zhuǎn)化而不斷變小，作為選擇題合適的答案是B2、B3、B4、C解 因為轉(zhuǎn)動慣量,對于細(xì)圓環(huán)而言，各質(zhì)元到轉(zhuǎn)軸的距離均為圓環(huán)的半徑，即，所以。故A,B兩個半徑相同、質(zhì)量也相同的細(xì)圓環(huán)，不論其質(zhì)量在圓環(huán)上如何分布，兩環(huán)對過環(huán)心且與環(huán)面垂

2、直軸的轉(zhuǎn)動慣量，本題答案為C。5、B如圖所示，一個繞固定水平軸O勻速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤，沿同一水平直線從相反方向射入兩顆質(zhì)量相同、速率相等的子彈，并停留在盤中，則子彈射入后轉(zhuǎn)盤的角速度應(yīng) A、 增大； B、減?。?C、不變； D、無法確定。解釋：子彈射入不改變轉(zhuǎn)盤角動量，但改變轉(zhuǎn)動慣量，故角速度減小。6、 D兩個小球質(zhì)量分別為及，由一長為的細(xì)桿相連(桿質(zhì)量不計)。該系統(tǒng)以通過細(xì)桿中心且垂直于細(xì)桿的軸作恒定角速度轉(zhuǎn)動，則兩球的轉(zhuǎn)動慣量及轉(zhuǎn)動動能總和為A、,； B、, ； C、, ； D、, 。 解釋：由轉(zhuǎn)動慣量求和定義式求出總轉(zhuǎn)動慣量，由轉(zhuǎn)動動能定義式求出動能，根據(jù)題意小球半徑不考慮。7、 C如圖所示，

3、一輕繩跨過具有水平光滑軸、質(zhì)量為M的定滑輪，繩的兩端分別懸有質(zhì)量為m1和m2的物體(m1m2)，繩與輪之間無相對滑動。若某時刻滑輪沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，則繩中的張力 A、處處相等； B、左邊大于右邊； C、右邊大于左邊； D、哪邊大無法判斷。 解釋：因為，則滑輪順時針加速（開始時速度與角速度方向相反），由轉(zhuǎn)動定律可知右邊張力大，注意加速度由受力分析得出，與當(dāng)時的速度方向無關(guān)。8、D2mRm如圖所示，一輕繩跨過兩個質(zhì)量均為m、半徑均為R的勻質(zhì)圓盤狀定滑輪。繩的兩端系著質(zhì)量分別為m和2m的重物，不計滑輪轉(zhuǎn)軸的摩擦。將系統(tǒng)由靜止釋放，且繩與兩滑輪間均無相對滑動，則兩滑輪之間繩的張力為。 A、mg； B、

4、3mg/2； C、2mg； D、11mg/8。 解釋：當(dāng)滑輪有質(zhì)量需考慮轉(zhuǎn)動慣量時，滑輪上繩的張力不等，分別假定兩側(cè)豎直繩和中間水平繩共3個張力，再假定重物豎直加速度（兩側(cè)的加速度方向相反，大小相同，滑輪的角加速度與重物加速度存在關(guān)系），由兩個重物得到兩個平動方程，由兩個滑輪得到兩個轉(zhuǎn)動方程，求解即可。9、10、11、角動量守恒 12、一人站在轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)臺中央，在他伸出的兩手中各握有一個重物，若此人向著胸部縮回他的雙手及重物，忽略所有摩擦，則系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量_，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動角速度_，系統(tǒng)的角動量_，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動動能_。（填增大、減小或保持不變）減小 增大 保持不變 增大解釋：由于不考慮摩擦而角動量守恒

5、，人縮手過程導(dǎo)致系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量減小。13、如圖所示，質(zhì)量為m，長為的均勻細(xì)桿，可繞通過其一端O的水平軸轉(zhuǎn)動，桿的另一端與質(zhì)量為m的小球固連在一起，當(dāng)該系統(tǒng)從水平位置有靜止轉(zhuǎn)動角時，系統(tǒng)的角速度_、動能_,此過程中力矩所做的功_.解 在任意位置時，受力分析如圖所示。系統(tǒng)所受的合外力矩為 則在此過程中合外力矩所做的功為 系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量為 于是剛體定軸轉(zhuǎn)動的動能定理可寫為 所以系統(tǒng)的角速度為，系統(tǒng)的動能為14、D一質(zhì)量為60kg的人站在一質(zhì)量為60kg、半徑為l m的勻質(zhì)圓盤的邊緣，圓盤可繞與盤面相垂直的中心豎直軸無摩擦地轉(zhuǎn)動。系統(tǒng)原來是靜止的，后來人沿圓盤邊緣走動，當(dāng)人相對圓盤的走動速度為2m/s時

6、，圓盤角速度大小為 A、1rad/s； B、2rad/s； C、2/3rad/s； D、4/3rad/s。 解釋：人與圓盤組成的系統(tǒng)因不受外力矩作用而總體角動量守恒，分別假定人和圓盤的角速度（利用人與圓盤的相對速度得到一個方程），根據(jù)角動量定義式分別寫出人和圓盤的角動量，由角動量守恒得到另一方程，求解方程組即可。 1516、17、如圖所示，定滑輪半徑為r，轉(zhuǎn)動慣量為J，輕彈簧倔強(qiáng)系數(shù)為k，開始時處于自然長度物體的質(zhì)量為M，開始時靜止，固定斜面的傾角為q( 斜面及滑輪軸處的摩擦可忽略，而繩在滑輪上不打滑)。物體被釋放后沿斜面下滑距離為x時的速度值v 。解釋：由能量守恒求出，物體下滑時減少的重力勢能轉(zhuǎn)化成物體的動能、滑輪的轉(zhuǎn)動動能和彈簧的彈性勢能。18、19、如圖所示，兩物體的質(zhì)量分別為和，滑輪的轉(zhuǎn)動慣量為，半徑為r。若與桌面的摩擦系數(shù)為，設(shè)繩子與滑動間無相對滑動，試求系統(tǒng)的加速度a的大小及繩子中張力和的大小。解