大学物理第二章
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一、填空题补充:刚体绕固定转轴转动时角加速度与力矩关系的数学表达式为=M J β;易1、转动惯量为1002.kg m 的刚体以角加速度为52.rad s -绕定轴转动,则刚体所受的合外力矩为500()N m ⋅ N.m 。
中2、一根匀质的细棒,可绕右端o 轴在竖直平内转动。
设它在水平位置上所受重力矩为M ,则当此棒被切去三分之二只剩右边的三分之一时,所受重力矩变为 9M。
易3、在刚体作定轴转动时,公式t t βωω+=0成立的条件是 β=恒量 。
中4、一飞轮以300rad1min -⋅的转速旋转,转动惯量为5kg.m2,现加一恒定的制动力矩,使飞轮在20s 内停止转动,则该恒定制动力矩的大小为 2.5(.)N m π .易5、如图所示,质量为M 、半径为R 的均匀圆盘对通过它的边缘端点A 且垂直于盘面的轴的转动惯量A J =232MR 。
难6、如图示一长为L ,质量为M 的均匀细杆,两端分别固定有质量都为m 的小球。
当转轴垂直通过杆的一端时,其转动惯量为 2213mL ML + ;当转轴通过垂直杆的1/3(1/2;1/4)处时,转动惯量为225199mL ML + 。
易7、瞬时平动刚体上各点速度大小相等,但方向可以 相同 (填不同或相同)。
易8、刚体的转动惯量与刚体的形状、大小、质量分布有关、与转轴位置 有关 (填无关或有关)。
易9、所谓理想流体是指 绝对不可压缩和 完全没有粘滞性 的流体,并且在同一流管内遵循 连续性 原理。
中10、一水平流管,满足定常流动时,流速大处流线分布较密,压强较 小 ; 流线分布较疏时,压强较 大 ;若此两处半径比为1∶2,则其流速比为 4:1易11、已知消防队员使用的喷水龙头入水口的截面直径是-26.410m ´,出水口的截面直径是-22.510m ´,若入水的速度是14.0m S -×,则射出水的速度为 126()m s -⋅易12、一长l 为的均匀细棒可绕通过其端、且与棒垂直的水平o 自由转动,其转动慣量为231ml J =,若将棒拉到水平位置,然后由静止释放,此时棒的角加速度大小为32gl。
易13、一飞轮的转动惯量为J ,在t=0时角加速度为0ω,次后飞轮的经历制动过程,阻力矩的大小与角速度成正比,即ωk M -=,式中比例恒量0φk ,当3ωω=时,飞轮的角加速度为 03k Jω- 。
易14、长为1m ,质量为0.6kg 的均匀细杆,可绕其中心且与杆垂直的水平轴转动其 转动惯量为2121ml J =.若杆的转速为30rad.min 1-,其转动动能为0.25()J 。
难15、均匀细棒的质量为M ,长为L ,其一端用光滑铰链固定,另一端固定一质量为m 的小球,现将棒在水平位置释放,则棒经过铅直位置时角速度大小为363Mg mgML mL++ (棒的转动惯量231ML J =)。
中16、一长为L 、质量可以忽略的直杆,可绕通过其一端的固定水平轴在竖直平面内自由转动,在杆的另一端固定着一质量为m 的小球,在杆与水平方向夹角为060时,将杆由静止释放。
则杆的刚被释放时的角加速度为2gL;杆转到水平位置时的角加速度为 gL。
难17、细棒可绕光滑水平轴转动,该轴垂直地通过棒的一个端点。
今使棒从水平位置开始下摆,在棒转到竖直位置的过程中,棒的角速度ω和角加速度β的变化情况是: ω由小到大, β由大到小。
中18、质量为m 和2m 的两个质点A 和B ,用一长为的轻质杆件相连,系统绕通过杆上的o 点与杆垂直的轴转动。
已知o 点与A 点相距l 31,B 点的线速度为v ,且与杆件垂直。
则该系统对转动的转动惯量J 为 2ml 。
二、判断题易1、平动刚体的轨迹可以是曲线; ( )√易2、瞬时平动刚体上各点速度大小相等,但方向可以不同; ( )× 易3、流体连续性原理又称为质量流量守恒定律 ( )√ 易4、在合力矩逐渐减小时,刚体转动的角速度也逐渐减小。
( )× 易5、刚体绕定轴转动的动能221ωJ E k =等于刚体上各质点动能的总和。
( )√ 易6、刚体的转动惯量与刚体的形状、大小、质量分布有关、与转轴位置无关。
( )× 易7、把飞轮的质量集中在轮的边缘上是为了减小飞轮对轴的转动惯量。
( )× 易8、力矩的数学表达式为F r M ×=。
( )√易9、细棒可绕光滑水平轴转动,该轴垂直地通过棒的一个端点。
今使棒从水平位置开始下摆,在棒转到竖直位置的过程中,棒的角速度ω的变化情况是:ω从小到大。
( )√易10、伯努利方程说明,当理想流体在流管中作定常流动时,单位体积的动能(或称动能体密度)和重力势能(或称势能体密度)以及该处的压强之和为一常量。
()√三、选择题易1、一飞轮绕定铀转动,其角坐标与时间的关系为3a bt ct=++,式中a、b、c均为常量。
则:(1)飞轮绕定铀作匀速转动;(2)飞轮绕定铀作匀变速转动;(3)飞轮的角加速度与时间成正比;(4)上述说法都不对。
中2、刚体绕定轴做匀变速转动时,刚体上距转轴为r的任一点的()(1)切向、法向加速度的大小均随时间变化;(2)切向、法向加速度的大小均保持恒定;(3)切向加速度的大小恒定,法向加速度的大小随时间变化;(4)法向加速度的大小恒定,切向加速度的大小随时间变化中3、作定轴转动的刚体,以下说法正确的是:()(1)、作用于它的力越大,则其角速度一定越大;(2)、作用于它的力矩越大,则作用于它的力一定越大;(3)、角速度越大时,它所受的合外力矩越大;(4)、角加速度越大时,它所受的合外力矩越大。
易4、刚体平动时则:()(1)平动刚体的轨迹一定是直线;(2)平动刚体的轨迹可以是曲线;(3)某瞬时平动刚体上各点速度大小相等,但方向可以不同。
(4)上述说法都不对。
中5、对于作定轴转动的刚体,以下说法正确的是:()(1)、若作用于它的力很大,则其角速度一定很大;(2)、若作用于它的力矩很大,则作用于它的力一定很大;(3)、当其角速度很大时,它所受的合外力矩可以为零;(4)、若其转动动能很小,则它所受的合外力矩一定很小易6、花样滑冰运动员绕过自身的竖直轴转动,开始时两臂伸开,然后她将两臂收回;则她的转动惯量:(1)花样滑冰运动员的转动惯量变大;(2)花样滑冰运动员的转动惯量变小;(3)花样滑冰运动员的转动惯量不变;(4)上述说法都不对中7、细棒可绕光滑水平轴转动,该轴垂直地通过棒的一个端点。
今使棒从水平位置开始下摆,在棒转到竖直位置的过程中,棒的角速度ω的变化情况是:()(1)ω从小到大;(2)ω不变;(3)ω从大到小;(4)无法确定。
难8、一均匀细杆绕垂直通过其一端的轴(忽略转轴的摩擦),从水平位置由静止开始下摆。
则在下摆的过程中杆的另一端处的()(1)、ω逐渐增大;(2)、υ逐渐减小;(3)、β逐渐增大;(4)、无法确定。
易9、理想流体的不可压缩性表现在()(1)、它有流线和流管;(2)、满足连续性原理;(3)、满足定常流动;(4)、流体内部没有内摩擦力。
中10、几个力同时作用绕定轴转动的刚体上,如果这几个力的矢量和为零,则:()(1)、刚体必然不会转动;(2)、转速必然不变;(3)、转速必然会变;(4)、不能确定。
易11、如图所示,一圆盘绕通过盘心且与盘面垂直的轴0以角速度ω作转动。
今将两大小相等、方向相反、但不在同一直线上的力F和—F沿盘面同时作用到圆盘上,则圆盘的角速度:( )(1)必然减少; (2)必然增大;(3)不会变化; (4)如何变化,不能确定。
中12、一质量为m ,长为L 的均匀细棒,一端铰接于水平地板,且竖直直立着。
若让其自由倒下,则杆以角速度ω撞击地板。
如果把此棒切成L /2长度,仍由竖直自由倒下,则杆撞击地板的角速度应为 ( )。
(1)2ω; (2)ω2; (3)ω; (4)2ω难13、细棒可绕光滑水平轴转动,该轴垂直地通过棒的一个端点。
今使棒从水平位置开始下摆,在棒转到竖直位置的过程中,棒的角速度ω和角加速度β的变化情况是:( )(1)ω从小到大,β从大到小; (2)ω从小到大,β从小到大; (3)ω从大到小,;β从大到小(4)ω从大到小,β从小到大。
中14、一轻绳绕在具有水平转轴的定滑轮上,绳下端挂一物体,物体的质量为m ,此时滑轮的角加速度为β。
若将物体卸掉,而用大小为mg 、方向向下的力拉绳子,则滑轮的角加速度将:(1)变大; (2)不变; (3)变小; (4)无法判断。
易15、站在转台上的人伸出去的两手各握一重物,然后使他转动。
当他向着胸部收回他的双手及重物时,下列结论中,不正确的有 (1)系统的转动惯量减小。
(2)系统的转动角速度增加。
(3)系统的角动量不变。
(4)系统的转动动能保持不变。
易16、关于刚体的转动惯量:(1)刚体的转动惯量与刚体的形状、大小、质量分布有关、与转轴位置有关。
(2)刚体的转动惯量与刚体的形状、大小、质量分布无关、与转轴位置有关。
(3)刚体的转动惯量与刚体的形状、大小、质量分布有关、与转轴位置无关。
(4)刚体的转动惯量与刚体的形状、大小、质量分布无关、与转轴位置无关。
易17、一水平流管,理想流体满足定常流动时:(1)流速大处流线分布较密,压强较小;(2)流速小处流线分布较疏时,压强较小;(3)流速大处流线分布较密,压强较大;(4)流速小处流线分布较密,压强较大;。
难18、一轻绳绕在具有水平转轴的定滑轮上,绳下端挂一物体,物体的质量为m,此时滑轮的角加速度为β。
若将物体卸掉,而用大小为mg、方向向下的力拉绳子,则滑轮的角加速度、绳子的拉力T将:(1)β变大、T变小;(2)β变小、T变小;(3)β变小、T变大;(4)β变大、T变大;易19、如图所示,管中的水作稳定流动.水流过A管后,分B、C两支管流出。
已知三管的横截面积分别为A、B两管中的流速分别为则C管中的流速等于(1)15(2)35(3) 50(4) 65易20、流体在图所示的水平管中流动,在1处的横截面直径大于2处的横截面直径。
流体的流速和压强在1处和2处分别为、和、。
则它们之间的正确关系为(1)=,>; (2)> ,>;(3 ) > , <; (4) < ,<.四、计算题易1、一飞轮绕定轴转动,其角坐标与时间的关系为3a bt ct=++,式中a、b、c均为常量。
试求(1)飞轮的角速度和角加速度;(2)距转轴r处的质点的切向加速度和法向加速度解:(1)由角速度和角加速度的定义可得飞轮的角速度和角加速度分别为 23==+θωd b ct dt6==ωβd ct dt(2)距转轴r 处的质点的切向加速度和法向加速度分别为 6==τβa r ctr()2223==+ωn a r b ct r易2、一滑轮绕定轴转动,其角加速度随时间变化的关系为2at bt β=-,式中,a 、b均为常量,设t =0时,沿轮的角速度和角坐标分别为0ω和0θ,试求滑轮在t 时刻的角速度和角坐标。