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第5章角动量角动量守恒定律一、本章总结1.请总结角动量、角动量守恒定律一章的知识点。
2.请画出本章的知识脉络框图。
二、填空题1. 如图所示，圆盘绕着与盘面垂直且过圆心O 的轴旋转，轴固定且光滑，转动角速度为ω。
这时，一对力偶沿着盘面作用在圆盘上（每个力大小为F ），圆盘的角速度ω 。
（填增大、减小或不能确定）2. 一个立方体放在粗糙的水平地面上，其质量分布均匀，为50 kg ，边长为1m 。
现用一水平拉力F 作用于立方体的定边中点。
如果地面摩擦力足够大，立方体不会滑动，那么要使该立方体翻转90︒，拉力F 至少为 。
3.一长为L 、质量为M 的均匀细棒，放在水平面上。
通过棒的端点O 有一垂直于水平面的光滑固定转轴，如图所示。
一质量为m 、速率为v 的子弹在水平面内垂直射向细棒，随后以速率v 21穿出，这时细棒的角速度 。
4. 刚体角动量守恒的充分而必要的条件是 。
5. 气候变暖造成地球两极的冰山融化，海平面因此上升。
这种情况将使地球的转动惯量 ，自转角速度 ，角动量 ，自转动能 。
（填变大、变小或不变）三、推导题6.试推导质量为m ，半径为R 的实心球体的转动惯量？（答：252mR ）四、计算和证明题7.如图所示，一个质量均匀分布的梯子靠墙放置，和地面成θ角，下端A 处连接一个弹性系数为k 的弹簧。
已知梯子的长度为l ，重量为W ，靠墙竖直放置时弹簧处于自然伸长，所有接触面均光滑。
如果梯子处于平衡状态，求地面、墙面对梯子的作用力，以及W 、k 、l 和θ满足的关系。
（答：W ；kl cos θ；OF Fω O v 21v 俯视图θsin 2kl W =）8. 半径为r = 1.5 m 的飞轮，初角速度ω0= 10 rad ⋅s -1，角加速度α= -5 rad ⋅s -2。
试问经过多长时间飞轮的角位移再次回到初始位置？此时飞轮边缘上的线速度为多少？（答：4s ；-15m ⋅s -1）9.质量分别为m 和2m 的两物体(都可视为质点)，用一长为l 的刚性细杆（质量为M ）相连，系统绕通过杆且与杆垂直的竖直固定轴O 转动。
《大学物理I 》作业 No.03 角动量 角动量守恒定律 （A 卷）班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______一、选择题[ ]1、一质点沿直线做匀速率运动时，(A) 其动量一定守恒，角动量一定为零。
(B) 其动量一定守恒，角动量不一定为零。
(C) 其动量不一定守恒，角动量一定为零。
(D) 其动量不一定守恒，角动量不一定为零。
答案：B答案解析：质点作匀速直线运动，很显然运动过程中其速度不变，动量不变，即动量守恒；根据角动量的定义v m r L⨯=，质点的角动量因参考点（轴）而异。
本题中，只要参考点（轴）位于质点运动轨迹上，质点对其的角动量即为零，其余位置均不会为零。
故(B)是正确答案。
[ ]2. 两个均质圆盘A 和B 密度分别为A ρ和B ρ，若A ρ>B ρ，两圆盘质量与厚度相同，如两盘对通过盘心且垂直于盘面的轴的转动惯量各为A J 和B J ，则 (A) A J >B J(B) B J >A J(C) A J ＝B J(D) A J 、B J 哪个大，不能确定答案：B答案解析：设A 、B 联盘厚度为d ，半径分别为A R 和B R ，由题意，二者质量相等，即B B A A d R d R ρπρπ22=因为B A ρρ>，所以22B A R R <，由转动惯量221mR J =，则B A J J <。
[ ]3．对于绕定轴转动的刚体，如果它的角速度很大，则 (A) 作用在刚体上的力一定很大 (B) 作用在刚体上的外力矩一定很大(C) 作用在刚体上的力和力矩都很大 (D) 难以判断外力和力矩的大小答案：D 答案解析：由刚体质心运动定律和刚体定轴转动定律知：物体所受的合外力和合外力矩只影响物体运动的加速度和角加速度，因此无法通过刚体运动的角速度来判断外力矩的大小，正如无法通过速度来判断物体所受外力的大小一样。
第5章 角动量 角动量守恒定律自测题答案一、选择题 1、（D ） 2、（D ） 3、（D ） 4、（C ） 5、（B ） 6、（C ） 7、（D ） 8、（D ） 9、（A ）10、（B ） 11、（B ） 12、(C) 13、(D) 14、（A ） 15、（C ） 16．（C ） 17、（A ） 18、（B ） 19、（B ） 20、（C ） 二、填空题1、ML 2T -1 ；2、s m kg /2⋅ ；3、不一定；4、不一定；5、动量；6、角动量；7、恒定；8、为零；9、mrv ； 10、角动量； 11、2； 12、m v d ； 13、不为零； 14、10； 15、6 。
三、计算题1.有一质量为0.5g 的质点位于平面上P(3，4)点处，其速度为j i v43+=，并受到了一力j F5.1=的作用。
求其对坐标原点的角动量和作用在其上的力矩。
解：质点对坐标原点的位矢为 j i r43+= （2分） 则其对坐标原点的角动量为)43()43(105.03j i j i v m r L+⨯+⨯⨯=⨯=- （4分） 0= （1分） 作用在该质点上的力矩为j j i F r M5.1)43(⨯+=⨯= （4分） k5.4= （1分）2.一质量为1.0kg 的质点，受到一力j t i t F)43()12(-+-=的作用，其中t 以s 为单位，F以N 为单位。
开始时质点静止于坐标原点，求t =2s 时质点对原点的角动量。
解：质点的加速度为j t i t a)43()12(-+-=（1分）由dtv d a =，得 （2分）jt t i t t dtj t i t dta v t)423()(])43()12[(22-+-=-+-==⎰⎰ （2分）由dtr d v =，得 （2分）j t t i t t dt j t t i t t dtv r t)221()2131(])423()[(2323022-+-=-+-==⎰⎰ （2分）当t =2s 时，ji r432-=，j iv 22-=ji F23+= （2分）此时质点对原点的角动量为k j i j i v m r L326)22()432(=-⨯-=⨯=（1分）3.一质量为1.0kg 的质点，沿kj t i t r3)1()12(32+++-=曲线运动，其中t 的单位为s ，r的单位为m ，求在t =1.0s 时质点对原点的角动量和作用在其上的力矩。
2012年东华理工大学《大学物理》竞赛培训试题一、选择题（每题3分，共30分）1、在由两个质点组成的系统中，若质点之间只有万有引力作用，且此系统所受的外力的矢量和为零。
则此系统（）A 动量和机械能守恒，但角动量是否守恒不能确定B动量守恒，但角动量和机械能是否守恒不能确定C动量和角动量守恒，但机械能是否守恒不能确定D机械能和角动量守恒。
但动量是否守恒不能确定。
2、一端固定在天花板上的长细线下，悬吊一装满水的瓶子（瓶的重量不可忽略），瓶底有一小孔，在摆动过程中，瓶内的水不断向外漏，如忽略空气阻力，则从开始漏水到水漏完为止的整个过程中，此摆的摆频率（）A越来越大 B越来越小 C先变大后变小 D先变小后变大 E 保持不变3、在静电场中，如果通过闭合曲面（高斯面）S的电通量为零，则下面说法中正确的是（）A 高斯面上的电场一定处处为零 B高斯面内一定没有电荷C高斯面内的净电荷一定为零 D高斯面上一定没有电场线穿出4、平行板电容器两极板间相互作用力F与两极板间电压U的关系是（）A B C D5、一平行板电容器充电后仍与电源连接，若用绝缘手柄将电容器两极板距离拉大，则极板上电量Q、电场强度大小E和电场能量W将发生如下变化（）A．Q增大、E增大、W增大 B .Q减小、E减小、W减小C．Q减小、E减小、W增大 D .Q增大、E增大、W减小二、填空题（每题4分共40分）1. 灯距地面高度为h1，一个人身高为h2，在灯下以匀速率v沿水平直线行走，如图所示．他的头顶在地上的影子M点沿地面移动的速度为v M= ．2. 一根质量为m、长为l的均匀细杆，可在水平桌面上绕通过其一端的竖直固定轴转动．已知细杆与桌面的滑动摩擦系数为ν，则杆转动时受的摩擦力矩的大小为________________．3. 右图为一理想气体几种状态变化过程的p－V图，其中MT为等温线，MQ为绝热线，在AM、BM、CM三种准静态过程中：(1) 温度降低的是__________过程；(2) 气体放热的是__________过程．4. 图中曲线表示一种轴对称性静电场的场强大小E的分布，r表示离对称轴的距离，这是由______________________产生的电场．5. 如图，均匀磁场中放一均匀带正电荷的圆环，其线电荷密度为μ，圆环可绕通过环心O与环面垂直的转轴旋转．当圆环以角速度ω 转动时，圆环受到的磁力矩为_________________，其方向__________________________．6. 磁换能器常用来检测微小的振动．如图，在振动杆的一端固接一个N匝的矩形线圈，线圈的一部分在匀强磁场中，设杆的微小振动规律为x=A cos ωt,线圈随杆振动时，线圈中的感应电动势为_______________________．7. 一平行板空气电容器的两极板都是半径为R的圆形导体片，在充电时，板间电场强度的变化率为d E/d t．若略去边缘效应，则两板间的位移电流为________________________．8. 一平面简谐波沿x轴负方向传播．已知x= -1 m处质点的振动方程为，若波速为u，则此波的表达式为________________________________________________．9. 如图所示的杨氏双缝干涉装置，若用单色自然光照射狭缝S，在屏幕上能看到干涉条纹．若在双缝S1和S2的一侧分别加一同质同厚的偏振片P1、P2，则当P1与P2的偏振化方向相互______________时，在屏幕上仍能看到很清晰的干涉条纹．三、计算题1、如图是长为质量为的均质细杆处于水平静止状态。
