力学的基本概念(四)角动量守恒定律习题及答案

第四章 刚体的转动一、简答题：1、简述刚体定轴转动的角动量守恒定律并给出其数学表达式?答案：刚体定轴转动时，若所受合外力矩为零或不受外力矩，则刚体的角动量保持不变。

2、写出刚体绕定轴转动的转动定律文字表达与数学表达式?答案：刚体绕定轴转动的转动定律：刚体绕定轴转动时，刚体的角加速度与它所受的合外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比。

表达式为：αJ M =。

3、写出刚体转动惯量的公式，并说明它由哪些因素确定?答案：dm r J V⎰=2①刚体的质量及其分布；②转轴的位置；③刚体的形状。

二、选择题1、在定轴转动中，如果合外力矩的方向与角速度的方向一致，则以下说法正确的是 ( A )A.合力矩增大时，物体角速度一定增大；B.合力矩减小时，物体角速度一定减小；C.合力矩减小时，物体角加速度不一定变小；D.合力矩增大时，物体角加速度不一定增大2、关于刚体对轴的转动惯量，下列说法中正确的是 ( C ) A.只取决于刚体的质量，与质量的空间分布和轴的位置无关； B.取决于刚体的质量和质量的空间分布，与轴的位置无关； C.取决于刚体的质量，质量的空间分布和轴的位置；D.只取决于转轴的位置，与刚体的质量和质量的空间分布无关；3、有一半径为R 的水平圆转台，可绕通过其中心的竖直固定光滑轴转动， 转动惯量为J ，开始时转台以匀角速度0ω转动，此时有一质量为m 的人站住转台中心，随后人沿半径向外跑去，当人到达转台边缘时，转台的角速度为 ( A ) A.()2mR J J +ω B.()2Rm J J +ω C.20mR J ω D.0ω4、均匀细棒OA 可绕通过其一端O 而与棒垂直的水平固定光滑轴转动，如图所示。

今使棒从水平位置由静止开始自由下落，在棒摆动到竖直位置的过程中，下述说法哪一种是正确的? ( A )A.角速度从小到大，角加速度从大到小．B.角速度从小到大，角加速度从小到大．C.角速度从大到小，角加速度从大到小．D.角速度从大到小，角加速度从小到大．5、一圆盘正绕垂直于盘面的水平光滑固定轴O 转动，如图射来两个质量相同，速度大小相同，方向相反并在一条直线上的子弹，子弹射入圆盘并且留在盘内，则子弹射入后的瞬间，圆盘的角速度( C )A.增大B.不变C.减小 (D) 、不能确定6、在地球绕太阳中心作椭圆运动时，则地球对太阳中心的 ( B ) A.角动量守恒，动能守恒 B.角动量守恒，机械能守恒 C.角动量不守恒，机械能守恒 D.角动量守恒，动量守恒7、有两个半径相同,质量相等的细圆环A 和B ，A 环的质量分布均匀，B 环的质量分布不均匀，它们对通过环心并与环面垂直的轴的转动惯量分别为A J 和B J ，则 ( C )A.B A J J >；B.B A J J <；C.B A J J =；D.不能确定A J 、B J 哪个大。

牛顿力学中的角动量守恒练习题及解答牛顿力学中的角动量守恒练习题及解答在牛顿力学中，角动量守恒是一个重要的概念。

它指的是如果一个物体受到的合外力矩为零，则该物体的角动量将保持不变。

本文将介绍一些关于角动量守恒的练习题，并提供解答。

练习题一：一个半径为r的质点以速度v绕一个定点做匀速圆周运动。

求该质点的角动量。

解答一：根据角动量的定义：L = r × p其中，r为质点与定点的距离，p为质点的动量。

由于质点做匀速圆周运动，所以其速度和角动量的方向是沿着圆周平面的法向量。

而质点的动量则是质量和速度的乘积，即p = mv。

所以，角动量的大小为L = r × mv = mvr角动量的方向与速度方向垂直，并由右手法则确定。

对于这道题目，要求的只是角动量的大小，所以最终答案为L = mvr。

练习题二：一个竖直绕一个定点转动的细长杆长L，质量为m。

当杆的角速度为ω时，求杆的角动量。

解答二：根据角动量的定义：L = r × p其中，r为质点与定点的距离，p为质点的动量。

对于细长杆，可以将其看作是质点，且该质点的动量为质量乘以质点的速度，即p = mLω（ω为角速度）。

而关于杆的角速度，根据直线运动的关系可得：v = ωr（v为线速度，r为质点与定点的距离）。

将v代入p = mv中，得到：p = mLωr将以上结果代入角动量的定义中，可得到：L = r × p = r × (mLωr) = mL²ω所以杆的角动量大小为L = mL²ω。

练习题三：一个质量为m的质点，以速度v沿一条与水平方向夹角θ的斜面下滑，质点的轨迹是一条半径为R的圆弧，求质点的角动量。

解答三：首先需要计算质点的速度与轨迹的关系。

根据斜面的性质和牛顿力学的知识，可以得到：mgsinθ = mv²/R其中，g为重力加速度。

将以上结果代入角动量的定义中，可得到：L = r × p = mRsinθ × mv = m²R²sinθ所以质点的角动量大小为L = m²R²sinθ。

大学物理练习题3：“力学—（角）动量与能量守恒定律”一、填空题1、一个质量为10kg 的物体以4m/s 的速度落到砂地后经0.1s 停下来，则在这一过程中物体对砂地的平均作用力大小为 。

2、t F x 430+=（式中x F 的单位为N ，t 的单位为s ）的合外力作用在质量为kg m 10=的物体上，则：（1）在开始s 2内，力x F 的冲量大小为： ；（2）若物体的初速度1110-⋅=s m v ，方向与x F 相同，则当力x F 的冲量s N I ⋅=300时，物体的速度大小为： 。

3、一质量为kg 1、长为m 0.1的均匀细棒，支点在棒的上端点，开始时棒自由悬挂。

现以100N 的力打击它的下端点，打击时间为0.02s 时。

若打击前棒是静止的，则打击时棒的角动量大小变化为 ，打击后瞬间棒的角速度为 。

4、某质点最初静止，受到外力作用后开始运动，该力的冲量是100.4-⋅⋅s m kg ，同时间内该力作功4.00J ，则该质点的质量是 ，力撤走后其速率为 。

5、设一质量为kg 1的小球，沿x 轴正向运动，其运动方程为122-=t x ，则在时间s t 11=到s t 32=内，合外力对小球的功为 ；合外力对小球作用的冲量大小为 。

6、一个力F 作用在质量为 1.0 kg 的质点上，使之沿x 轴运动。

已知在此力作用下质点的运动学方程为3243t t t x +-= (SI)。

则在0到4 s 的时间间隔内，力F 的冲量大小I = ，力F 对质点所作的功W = 。

7、设作用在质量为 2 kg 上的物体上的力x F x 6=（式中x F 的单位为N ，x 的单位为m ）。

若物体由静止出发沿直线运动，则物体从0=x 运动到m x 2=过程中该力作的功=W ，m x 2=时物体的速率=v 。

8、已知质量kg 2=m 物体在一光滑路面上作直线运动，且0=t 时，0=x ，0=ν。

若该物体受力为x F 43+=（式中F 的单位为N ，x 的单位为m ），则该物体速率ν随 x 的函数关系=)(x ν ；物体从0=x 运动到2=x m 过程中该力作的功=W 。

理论力学考研试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 质点系的动量守恒条件是（）。

A. 外力为零B. 外力之和为零C. 外力之和的矩为零D. 外力之和的矩不为零答案：B2. 刚体的转动惯量与（）有关。

A. 质量B. 形状C. 质量分布D. 以上都是答案：D3. 牛顿第二定律的数学表达式为（）。

A. F = maB. F = m*vC. F = m*aD. F = m*v^2答案：C4. 角动量守恒的条件是（）。

A. 外力矩为零B. 内力矩为零C. 外力矩与内力矩之和为零D. 外力矩与内力矩之差为零5. 简谐振动的周期与（）无关。

A. 振幅B. 频率C. 质量D. 刚度答案：A6. 达朗贝尔原理的实质是（）。

A. 虚功原理B. 虚位移原理C. 虚速度原理D. 虚加速度原理答案：B7. 刚体的平动与转动的区别在于（）。

A. 参考系B. 速度C. 加速度D. 角速度答案：D8. 拉格朗日方程的推导基于（）。

A. 牛顿运动定律B. 能量守恒定律C. 动量守恒定律D. 虚功原理答案：D9. 刚体转动的角动量方向与（）方向相同。

B. 力矩C. 角速度D. 线速度答案：C10. 非惯性参考系中，物体的运动方程中需要加入（）。

A. 惯性力B. 重力C. 电磁力D. 摩擦力答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 质点系的动量守恒定律表明，当质点系所受外力之和为零时，其总动量保持不变。

2. 刚体的转动惯量是刚体对于某一旋转轴的惯性的量度，它与刚体的质量分布和旋转轴的位置有关。

3. 牛顿第二定律表明，物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比。

4. 角动量守恒定律表明，当一个系统不受外力矩作用时，其总角动量保持不变。

5. 简谐振动的周期只与振动系统的固有频率有关，与振幅无关。

6. 达朗贝尔原理是将动力学问题转化为静力学问题的一种方法。

7. 刚体的平动是指刚体上所有点都沿着同一直线运动，而转动则是指刚体绕某一固定轴旋转。

理论力学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 牛顿第一定律描述的是：A. 物体在受力时的运动状态B. 物体在不受力时的运动状态C. 物体在受力时的加速度D. 物体在受力时的位移答案：B2. 根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用力和物体质量的关系是：A. 加速度与作用力成正比，与质量成反比B. 加速度与作用力成反比，与质量成正比C. 加速度与作用力成正比，与质量成正比D. 加速度与作用力成反比，与质量成反比答案：A3. 以下哪个不是刚体的运动特性？A. 刚体的质心保持静止或匀速直线运动B. 刚体的各部分相对位置不变C. 刚体的各部分速度相同D. 刚体的各部分加速度相同答案：C4. 角动量守恒定律适用于：A. 只有重力作用的系统B. 只有内力作用的系统C. 外力矩为零的系统D. 外力为零的系统答案：C5. 以下哪个是能量守恒定律的表述？A. 一个封闭系统的总动能是恒定的B. 一个封闭系统的总势能是恒定的C. 一个封闭系统的总能量是恒定的D. 一个封闭系统的总动量是恒定的答案：C二、简答题（每题10分，共20分）6. 简述牛顿第三定律的内容及其在实际中的应用。

答案：牛顿第三定律，又称作用与反作用定律，表述为：对于两个相互作用的物体，它们之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反。

在实际应用中，例如在推门时，门对人的作用力和人对门的作用力大小相等，方向相反。

7. 描述什么是简谐振动，并给出一个生活中的例子。

答案：简谐振动是一种周期性振动，其回复力与位移成正比，且总是指向平衡位置。

生活中的例子包括弹簧振子，当弹簧被拉伸或压缩后释放，它会在原始平衡位置附近做周期性的往复运动。

三、计算题（每题15分，共30分）8. 一个质量为m的物体，从静止开始，沿着一个斜面下滑，斜面的倾角为θ。

如果斜面的摩擦系数为μ，求物体下滑的加速度。

答案：首先，物体受到重力mg的作用，分解为沿斜面方向的分力mg sinθ和垂直斜面方向的分力mg cosθ。

第四章习题一，判断题1，一个系统的角动量守恒，其动量不一定守恒。

（∠）2，一个系统的动量守恒，其角动量不一定守恒。

（∠）3，质点的动量改变量相同时，则质点所受的平均冲力相同。

（×）4，质点的动量改变量相同时，则质点所受的作用力的冲量相同。

（∠）5，内力对质点系的动量改变不起作用，但对质点系的角动量改变产生影响。

（×）6，内力不影响质点组的动量和动量矩。

（∠）7，物体作匀速圆周运动，当物体运动一周时，则作用在匀速圆周运动物体上的合力的冲量为零。

（∠）8，作匀速圆周运动的质点，其速率和质量都不会改变，则该质点的动量守恒。

（×）9，质点的角动量为零时，则动量必为零。

（×）10，质点所受合外力不为零，其外力矩必不为零。

（×）二，填空题1，如图，小球的质量为m，被不可伸长的轻绳连着，绳的另一端固定在A点，小球由B点从静止开始下落到铅直位置C时，小球对A点的角动量大小为（m gll2），其方向（向里），该时刻小球的动量大小为（m gl2），动量的方向（向左）。

2，汽车制动时所受地面的制动力为车重的0.2倍，若车速为9.8 m .s-1时开始制动，则经（5s ）时间车停下来。

3， 两个质量相同的小球发生正碰，第一个小球碰撞前静止，第二个小球在碰撞前的速度为0v，碰撞后两个小球不在分开，它们的共同速度为（021v）。

如图，两个小球在碰撞前后对原点的角动量（均为零 ）4， 如图为一单摆，作用在小球上的绳的拉力和重力对o 点的力矩大小分别为（ 0 ）和 （θsin mgl ），当小球达到铅直位置时，其速度为v ，相对o 点的位失为r，则小球对o 点的角动量是（v m r⨯）。

5，地球绕太阳运行时，地球对太阳的角动量（ 守恒 ），但地球的动量（不守恒）。

三， 计算题1， 一个密度均匀的工件毛坯，有两个圆柱体衔接而成，各部尺寸见图示，求这个工件毛坯的质心。

解，要点：l 1034/d l d 2/l 4/d 2/l l d x 2222c -=ρπ+ρπ⋅ρπ+⋅ρπ-=在衔接处左3/10ι。