清華大學(xué)大學(xué)物理習(xí)題庫(kù)試題及答案02剛體習(xí)題

1、一、選擇題10148：幾個(gè)力同時(shí)作用在一個(gè)具有光滑固定轉(zhuǎn)軸的剛體上，如果這幾個(gè)力的矢量和為零，則此剛體(A) 必然不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng) (B) 轉(zhuǎn)速必然不變 (C) 轉(zhuǎn)速必然改變 (D) 轉(zhuǎn)速可能不變，也可能改變 20153：一圓盤(pán)繞過(guò)盤(pán)心且與盤(pán)面垂直的光滑固定軸O以角速度按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)。若如圖所示的情況那樣，將兩個(gè)大小相等方向相反但不在同一條直線的力F沿盤(pán)面同時(shí)作用到圓盤(pán)上，則圓盤(pán)的角速度w(A) 必然增大 (B) 必然減少 (C) 不會(huì)改變 (D) 如何變化，不能確定 30165：均勻細(xì)棒OA可繞通過(guò)其一端O而與棒垂直的水平固定光滑軸轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示。今使棒從水平位置由靜止開(kāi)始自由下落，在棒擺動(dòng)到豎直位

2、置的過(guò)程中，下述說(shuō)法哪一種是正確的？ (A) 角速度從小到大，角加速度從大到小 (B) 角速度從小到大，角加速度從小到大 (C) 角速度從大到小，角加速度從大到小 (D) 角速度從大到小，角加速度從小到大 40289：關(guān)于剛體對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，下列說(shuō)法中正確的是（A）只取決于剛體的質(zhì)量,與質(zhì)量的空間分布和軸的位置無(wú)關(guān)（B）取決于剛體的質(zhì)量和質(zhì)量的空間分布，與軸的位置無(wú)關(guān)（C）取決于剛體的質(zhì)量、質(zhì)量的空間分布和軸的位置 （D）只取決于轉(zhuǎn)軸的位置，與剛體的質(zhì)量和質(zhì)量的空間分布無(wú)關(guān) 50292：一輕繩繞在有水平軸的定滑輪上，滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J，繩下端掛一物體。物體所受重力為P，滑輪的角加速度為。若將物

3、體去掉而以與P相等的力直接向下拉繩子，滑輪的角加速度將(A) 不變 (B) 變小 (C) 變大 (D) 如何變化無(wú)法判斷 60126：花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員繞通過(guò)自身的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，開(kāi)始時(shí)兩臂伸開(kāi)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J0，角速度為。然后她將兩臂收回，使轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減少為J0。這時(shí)她轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)椋?A) (B) (C) (D) 70132：光滑的水平桌面上，有一長(zhǎng)為2L、質(zhì)量為m的勻質(zhì)細(xì)桿，可繞過(guò)其中點(diǎn)且垂直于桿的豎直光滑固定軸O自由轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為mL2，起初桿靜止。桌面上有兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球，各自在垂直于桿的方向上，正對(duì)著桿的一端，以相同速率v相向運(yùn)動(dòng)，如圖所示。當(dāng)兩小球同時(shí)與桿的兩個(gè)端點(diǎn)發(fā)生完全非彈性碰

4、撞后，就與桿粘在一起轉(zhuǎn)動(dòng)，則這一系統(tǒng)碰撞后的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度應(yīng)為：(A) (B) (C) (D) (E) 80133：如圖所示，一靜止的均勻細(xì)棒，長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為M，可繞通過(guò)棒的端點(diǎn)且垂直于棒長(zhǎng)的光滑固定軸O在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為。一質(zhì)量為m、速率為v的子彈在水平面內(nèi)沿與棒垂直的方向射出并穿出棒的自由端，設(shè)穿過(guò)棒后子彈的速率為，則此時(shí)棒的角速度應(yīng)為(A) (B) (C) (D) 90197：一水平圓盤(pán)可繞通過(guò)其中心的固定豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，盤(pán)上站著一個(gè)人.把人和圓盤(pán)取作系統(tǒng)，當(dāng)此人在盤(pán)上隨意走動(dòng)時(shí)，若忽略軸的摩擦，此系統(tǒng)(A) 動(dòng)量守恒 (B) 機(jī)械能守恒 (C) 對(duì)轉(zhuǎn)軸的角動(dòng)量守恒(D) 動(dòng)量、機(jī)械能和

5、角動(dòng)量都守恒 (E) 動(dòng)量、機(jī)械能和角動(dòng)量都不守恒 100228：質(zhì)量為m的小孩站在半徑為R的水平平臺(tái)邊緣上。平臺(tái)可以繞通過(guò)其中心的豎直光滑固定軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J。平臺(tái)和小孩開(kāi)始時(shí)均靜止。當(dāng)小孩突然以相對(duì)于地面為v的速率在臺(tái)邊緣沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)向走動(dòng)時(shí)，則此平臺(tái)相對(duì)地面旋轉(zhuǎn)的角速度和旋轉(zhuǎn)方向分別為(A) ，順時(shí)針 (B) ，逆時(shí)針(C) ，順時(shí)針 (D) ，逆時(shí)針 110294：剛體角動(dòng)量守恒的充分而必要的條件是(A) 剛體不受外力矩的作用 (B) 剛體所受合外力矩為零(C) 剛體所受的合外力和合外力矩均為零(D) 剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角速度均保持不變 二、填空題10290：半徑為的飛輪，初角速度

6、，角加速度，則在_時(shí)角位移為零，而此時(shí)邊緣上點(diǎn)的線速度v_。20149：一長(zhǎng)為l，質(zhì)量可以忽略的直桿，可繞通過(guò)其一端的水平光滑軸在豎直平面內(nèi)作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在桿的另一端固定著一質(zhì)量為m的小球，如圖所示?，F(xiàn)將桿由水平位置無(wú)初轉(zhuǎn)速地釋放。則桿剛被釋放時(shí)的角加速度_，桿與水平方向夾角為60°時(shí)的角加速度_。 30240：一飛輪以600 rev/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2.5 kg·m2，現(xiàn)加一恒定的制動(dòng)力矩使飛輪在1 s內(nèi)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，則該恒定制動(dòng)力矩的大小M_。40551：一作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體，對(duì)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J3.0 kg·m2，角速度?，F(xiàn)對(duì)物體加一恒定的制動(dòng)力矩M 12

7、 N·m，當(dāng)物體的角速度減慢到時(shí)，物體已轉(zhuǎn)過(guò)了角度_。50125：一飛輪以角速度繞光滑固定軸旋轉(zhuǎn)，飛輪對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J1；另一靜止飛輪突然和上述轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪嚙合，繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，該飛輪對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為前者的二倍。嚙合后整個(gè)系統(tǒng)的角速度_。60229：有一半徑為R的勻質(zhì)圓形水平轉(zhuǎn)臺(tái)，可繞通過(guò)盤(pán)心O且垂直于盤(pán)面的豎直固定軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J。臺(tái)上有一人，質(zhì)量為m。當(dāng)他站在離轉(zhuǎn)軸r處時(shí)（rR），轉(zhuǎn)臺(tái)和人一起以的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖。若轉(zhuǎn)軸處摩擦可以忽略，問(wèn)當(dāng)人走到轉(zhuǎn)臺(tái)邊緣時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)和人一起轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度_。 m 2m O l l /3v俯視圖 70542：質(zhì)量分別為m和2m的兩物體(都可視為質(zhì)

8、點(diǎn))，用一長(zhǎng)為l的輕質(zhì)剛性細(xì)桿相連，系統(tǒng)繞通過(guò)桿且與桿垂直的豎直固定軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，已知O軸離質(zhì)量為2m的質(zhì)點(diǎn)的距離為l，質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)的線速度為v且與桿垂直，則該系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)軸的角動(dòng)量(動(dòng)量矩)大小為_(kāi)。 三、計(jì)算題m M R 10241：一軸承光滑的定滑輪，質(zhì)量為M2.00 kg，半徑為R0.100 m，一根不能伸長(zhǎng)的輕繩，一端固定在定滑輪上，另一端系有一質(zhì)量為m5.00 kg的物體，如圖所示。已知定滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J，其初角速度10.0 rad/s，方向垂直紙面向里。求：(1) 定滑輪的角加速度的大小和方向；(2) 定滑輪的角速度變化到0時(shí)，物體上升的高度；(3) 當(dāng)物體回到原來(lái)位置時(shí)，定滑輪的角

9、速度的大小和方向。20561：質(zhì)量分別為m和2m、半徑分別為r和2r的兩個(gè)均勻圓盤(pán)，同軸地粘在一起，可以繞通過(guò)盤(pán)心且垂直盤(pán)面的水平光滑固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為9mr2 / 2，大小圓盤(pán)邊緣都繞有繩子，繩子下端都掛一質(zhì)量為m的重物，如圖所示。求盤(pán)的角加速度的大小。30211：質(zhì)量為M0.03 kg，長(zhǎng)為l0.2 m的均勻細(xì)棒，在一水平面內(nèi)繞通過(guò)棒中心并與棒垂直的光滑固定軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)。細(xì)棒上套有兩個(gè)可沿棒滑動(dòng)的小物體，每個(gè)質(zhì)量都為m0.02 kg。開(kāi)始時(shí)，兩小物體分別被固定在棒中心的兩側(cè)且距棒中心各為r0.05 m，此系統(tǒng)以n115 rev/ min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。若將小物體松開(kāi),設(shè)它們?cè)诨瑒?dòng)過(guò)程

10、中受到的阻力正比于它們相對(duì)棒的速度,(已知棒對(duì)中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Ml 2 / 12)求：(1) 當(dāng)兩小物體到達(dá)棒端時(shí)，系統(tǒng)的角速度是多少？(2) 當(dāng)兩小物體飛離棒端，棒的角速度是多少？一、 選擇題10148：D 20153：A 30165：A 40289：C 50292：C 60126：D 70132：C 80133：B 90197：C 100228：A 110294：B二、填空題10290： 4 s； 15 m·s-1 20149： g / l ； g / (2l) 30240： 157 N·m 40551： 4.0 rad/s 50125： 60229： 70542： mv l三、計(jì)算題10241：解：(1) mgTma-1分TRJ-2分aR-1分 = mgR / (mR2J)81.7 rad/s2-1分方向垂直紙面向外-1分(2) 當(dāng)w0 時(shí)， 物體上升的高度h = Rq = 6.12×10-2 m-2分(3) 10.0 rad/s，方向垂直紙面向外-2分20561：解：受力分析如圖-2分mgT2 = ma2-1分T1mg = ma1-1分T2 (2r)T1r = 9mr2b / 2-2分2r= a2-1分r= a1-1分解上述5個(gè)聯(lián)立方