理论力学试题及答案
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精选文档理论力学试题及答案一、是非题(每题2分。
正确用√,错误用×,填入括号内。
)1、作用在一个物体上有三个力,当这三个力的作用线汇交于一点时,则此力系必定均衡。
2、力关于一点的矩不因力沿其作用线挪动而改变。
()3、在自然坐标系中,假如速度υ=常数,则加快度α=0。
()4、虚位移是偶想的,极细小的位移,它与时间,主动力以及运动的初始条件没关。
5、设一质点的质量为m,其速度与x轴的夹角为α,则其动量在x轴上的投影为mvx=mvcosa。
二、选择题(每题3分。
请将答案的序号填入划线内。
)1、正立方体的顶角上作用着六个大小相等的力,此力系向任一点简化的结果是。
①主矢等于零,主矩不等于零;②主矢不等于零,主矩也不等于零;③主矢不等于零,主矩等于零;④主矢等于零,主矩也等于零。
2、重P的均质圆柱放在V型槽里,考虑摩擦柱上作用一力偶,其矩为 M时(如图),圆柱处于极限均衡状态。
此时按触点处的法向反力N A与N B的关系为。
①N A=NB;②N A>NB;③N A<NB。
3、边长为L的均质正方形平板,位于铅垂平面内并置于圆滑水平面上,如图示,若给平板一细小扰动,使其从图示位置开始倾倒,平板在倾倒过程中,其质心C点的运动轨迹是。
①半径为L/2的圆弧;②抛物线;③椭圆曲线;④铅垂直线。
4、在图示机构中,A//O2B,杆O2C//O3D,且O1A=20cm,O2C=杆O140cm,CM=MD=30cm,若杆AO1以角速度ω=3rad/s匀速转动,则D点的速度的大小为cm/s,M点的加快度的大小为cm/s2。
①60;②120;③150;④360。
.精选文档5、曲柄OA以匀角速度转动,当系统运动到图示地点(OA//O1B。
AB |OA)时,有V A V B,A B,ωAB 0,AB 0。
①等于;②不等于。
三、填空题(每题5分。
请将简要答案填入划线内。
)1、已知A重100kN,B重25kN,A物与地面间摩擦系数为0.2。
理论力学大一试题及答案一、选择题(每题5分,共20分)1. 牛顿第一定律描述的是:A. 物体在没有外力作用下将保持静止或匀速直线运动B. 物体在受到外力作用下将改变其运动状态C. 物体在受到外力作用下将保持匀速直线运动D. 物体在受到外力作用下将保持静止答案:A2. 根据动量守恒定律,以下说法正确的是:A. 系统内所有物体的动量之和在没有外力作用下保持不变B. 系统内所有物体的动量之和在有外力作用下保持不变C. 系统内所有物体的动量之和在有外力作用下将增加D. 系统内所有物体的动量之和在有外力作用下将减少答案:A3. 角动量守恒的条件是:A. 系统不受外力矩B. 系统受外力矩C. 系统内力矩之和为零D. 系统内力矩之和不为零答案:A4. 以下哪项不是能量守恒定律的表述:A. 能量既不能被创造,也不能被消灭B. 能量可以以多种形式存在C. 能量可以以多种形式相互转化D. 能量在转化过程中总量会增加答案:D二、填空题(每题5分,共20分)1. 根据牛顿第二定律,物体的加速度与作用力成正比,与物体的质量成________。
答案:反比2. 一个物体在水平面上以初速度v0运动,受到大小为F的恒定摩擦力作用,其加速度为a=________。
答案:-F/m3. 一个质量为m的物体从高度h自由下落,其下落过程中的重力势能变化量为________。
答案:-mgh4. 根据动能定理,一个物体的动能变化量等于外力对物体做的功,即ΔK=________。
答案:W三、计算题(每题15分,共30分)1. 一个质量为2kg的物体从静止开始,受到一个大小为10N的水平拉力作用,求物体在5秒内的位移。
解:根据牛顿第二定律,F=ma,得a=F/m=10/2=5m/s²。
根据位移公式s=1/2at²,得s=1/2*5*5²=62.5m。
答案:62.5m2. 一个质量为5kg的物体从高度10m自由下落,求物体落地时的速度。
理论力学 期末考试试题1-1、自重为P=100kN 的T 字形钢架ABD,置于铅垂面,载荷如图所示。
其中转矩M=20kN.m ,拉力F=400kN,分布力q=20kN/m,长度l=1m 。
试求固定端A 的约束力。
解:取T 型刚架为受力对象,画受力图.1-2 如图所示,飞机机翼上安装一台发动机,作用在机翼OA 上的气动力按梯形分布:1q =60kN/m ,2q =40kN/m ,机翼重1p =45kN ,发动机重2p =20kN ,发动机螺旋桨的反作用力偶矩M=18kN.m 。
求机翼处于平衡状态时,机翼根部固定端O 所受的力。
解:1-3图示构件由直角弯杆EBD以及直杆AB组成,不计各杆自重,已知q=10kN/m,F=50kN,M=6kN.m,各尺寸如图。
求固定端A处及支座C的约束力。
1-4 已知:如图所示结构,a, M=Fa, 12F F F ==, 求:A ,D 处约束力.解:1-5、平面桁架受力如图所示。
ABC 为等边三角形,且AD=DB 。
求杆CD 的力。
1-6、如图所示的平面桁架,A 端采用铰链约束,B 端采用滚动支座约束,各杆件长度为1m 。
在节点E 和G 上分别作用载荷E F =10kN ,G F =7 kN 。
试计算杆1、2和3的力。
解:2-1 图示空间力系由6根桁架构成。
在节点A上作用力F,此力在矩形ABDC平面,且与铅直线成45º角。
ΔEAK=ΔFBM。
等腰三角形EAK,FBM和NDB在顶点A,B和D处均为直角,又EC=CK=FD=DM。
若F=10kN,求各杆的力。
2-2 杆系由铰链连接,位于正方形的边和对角线上,如图所示。
在节点D沿对角线LD方向作用力F。
在节点C沿CH边铅直向下作用力F。
如铰链B,L和H是固定的,杆重不D计,求各杆的力。
2-3 重为1P =980 N ,半径为r =100mm 的滚子A 与重为2P =490 N 的板B 由通过定滑轮C 的柔绳相连。
已知板与斜面的静滑动摩擦因数s f =0.1。
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。
好好1学习理论力学期末考试试题1-1、自重为P=100kN的T字形钢架ABD,置于铅垂面内,载荷如图所示。
其中转矩M=20kN.m,拉力F=400kN,分布力q=20kN/m,长度l=1m。
试求固定端A的约束力。
解:取T型刚架为受力对象,画受力图.1-2如图所示,飞机机翼上安装一台发动机,作用在机翼OA上的气动力按梯形分布:q=60kN/m,1 q=40kN/m,机翼重2p=45kN,发动机1重p2=20kN,发动机螺旋桨的反作用力偶矩M=18kN.m。
求机翼处于平衡状态时,机翼根部固定端O所受的力。
解:1-3图示构件由直角弯杆EBD以及直杆AB组成,不计各杆自重,已知q=10kN/m,F=50kN,M=6kN.m,各尺寸如图。
求固定端A处及支座C的约束力。
1-4已知:如图所示结构,a,M=Fa, FFF,求:A,D处约束12力.解:1-5、平面桁架受力如图所示。
ABC为等边三角形,且AD=DB。
求杆CD的内力。
1-6、如图所示的平面桁架,A端采用铰链约束,B端采用滚动支座约束,各杆件长度为1m。
在节点E和G上分别作用载荷F=10kN,E F=7 GkN。
试计算杆1、2和3的内力。
解:2-1图示空间力系由6根桁架构成。
在节点A上作用力F,此力在矩形ABDC平面内,且与铅直线成45o角。
ΔEAK=ΔFBM。
等腰三角形EAK,FBM和NDB在顶点A,B和D处均为直角,又EC=CK=FD=D。
M若F=10kN,求各杆的内力。
2-2杆系由铰链连接,位于正方形的边和对角线上,如图所示。
在节点D沿对角线LD方向作用力F。
在节点C沿CH边铅直向下作用力F。
D如铰链B,L和H是固定的,杆重不计,求各杆的内力。
2-3重为P=980N,半径为r=100mm的滚子A与重为1 P=490N 2的板B由通过定滑轮C的柔绳相连。
已知板与斜面的静滑动摩擦因数f=0.1。
滚子A与板B间的滚阻系数为δ=0.5mm,斜面倾角α=30o,s柔绳与斜面平行,柔绳与滑轮自重不计,铰链C为光滑的。
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。
理论力学试题及答案一、选择题(每题2分,共10分)1. 一个物体在水平面上以速度v匀速直线运动,其动摩擦因数为μ,若物体所受的摩擦力为F,则F等于:A. μvB. μmgC. μND. μ(v^2)答案:B2. 根据牛顿第二定律,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。
这一定律的数学表达式为:A. F = maB. F = m/aC. a = F/mD. a = mF答案:A3. 一个物体从静止开始自由下落,其下落的高度h与时间t的关系为:A. h = gt^2B. h = 1/2gt^2C. h = 2gtD. h = gt答案:B4. 两个物体A和B用轻杆连接,A的质量为mA,B的质量为mB,系统在水平面上以共同速度v向右做匀速直线运动。
若杆的力为F,则F的方向是:A. 向左B. 向右C. 不确定D. 无法判断答案:B5. 一个物体在竖直平面内做圆周运动,当物体通过最高点时,其向心力的来源是:A. 重力B. 杆的支持力C. 绳子的张力D. 重力和杆的支持力的合力答案:D二、填空题(每空2分,共10分)1. 一个物体的质量为2kg,受到的合外力为10N,根据牛顿第二定律,其加速度为______ m/s²。
答案:52. 一个物体做匀加速直线运动,初速度为3m/s,加速度为2m/s²,经过4秒后的速度为______ m/s。
答案:153. 在光滑水平面上,一个物体受到一个大小为5N,方向向右的恒定力作用,物体的质量为1kg,其加速度为______ m/s²。
答案:54. 一个物体在竖直上抛运动中,当其上升的最大高度为20m时,其初速度为______ m/s。
答案:205. 根据动能定理,物体的动能变化等于合外力做的功,若一个物体的动能增加了30J,合外力做的功为______ J。
答案:30三、简答题(共20分)1. 解释什么是科里奥利力,并给出其表达式。
理论力学课程试题及答案理论力学是物理学中的一个重要分支,它主要研究宏观物体在力的作用下的运动规律。
理论力学课程通常包括静力学、动力学、运动学、能量守恒定律、动量守恒定律、角动量守恒定律等内容。
以下是一份理论力学课程的试题及答案,供学习者参考。
试题一、选择题(每题2分,共10分)1. 理论力学的研究对象是()A. 微观粒子B. 宏观物体C. 流体D. 热力学系统2. 在国际单位制中,力的单位是()A. 牛顿(N)B. 帕斯卡(Pa)C. 焦耳(J)D. 瓦特(W)3. 一个物体的动量是()A. 物体的质量与速度的乘积B. 物体的动能C. 物体的势能D. 物体的位移4. 根据牛顿第三定律,作用力与反作用力()A. 大小相等,方向相反B. 大小不等,方向相反C. 大小相等,方向相同D. 大小不等,方向相同5. 一个物体在水平面上做匀速直线运动,其受到的摩擦力()A. 等于物体的重力B. 等于物体的动能C. 等于物体的动量D. 与物体的牵引力大小相等,方向相反二、简答题(每题5分,共20分)1. 请简述牛顿运动定律的三个定律。
2. 什么是角动量守恒定律?它在什么条件下成立?3. 简述能量守恒定律,并说明其在实际应用中的重要性。
4. 何为虚功原理?它在解决静力学问题中有何作用?三、计算题(每题10分,共30分)1. 一个质量为2kg的物体在水平面上以3m/s的速度做匀速直线运动,若摩擦系数为0.1,请计算物体受到的摩擦力大小。
2. 一个质量为5kg的物体从静止开始自由下落,忽略空气阻力,求物体在2秒后的速度和位移。
3. 一个质量为3kg的物体在竖直平面内做圆周运动,其半径为1m,角速度为2rad/s,请计算物体在最高点时所需的最小速度。
四、解答题(每题15分,共30分)1. 一个质量为m的物体在竖直方向上受到一个向上的力F作用,物体向上做匀加速直线运动。
若物体的加速度为a,试证明牛顿第二定律在该情况下的表达式,并说明力F与物体质量m和加速度a之间的关系。
1第一 静力学公理和物体的受力分析一、是非判断题1.1.1 在任何情况下,体内任意两点距离保持不变的物体称为刚体。
( ∨ ) 1.1.2 物体在两个力作用下平衡的必要与充分条件是这两个力大小相等、方向相反,沿同一直线。
( × ) 1.1.3 加减平衡力系公理不但适用于刚体,而且也适用于变形体。
( × ) 1.1.4 力的可传性只适用于刚体,不适用于变形体。
( ∨ ) 1.1.5 两点受力的构件都是二力杆。
( × ) 1.1.6 只要作用于刚体上的三个力汇交于一点,该刚体一定平衡。
( × ) 1.1.7 力的平行四边形法则只适用于刚体。
( × ) 1.1.8 凡矢量都可以应用平行四边形法则合成。
( ∨ ) 1.1.9 只要物体平衡,都能应用加减平衡力系公理。
( × ) 1.1.10 凡是平衡力系,它的作用效果都等于零。
( × ) 1.1.11 合力总是比分力大。
( × ) 1.1.12 只要两个力大小相等,方向相同,则它们对物体的作用效果相同。
( × ) 1.1.13 若物体相对于地面保持静止或匀速直线运动状态,则物体处于平衡。
( ∨ ) 1.1.14 当软绳受两个等值反向的压力时,可以平衡。
( × ) 1.1.15 静力学公理中,二力平衡公理和加减平衡力系公理适用于刚体。
( ∨ ) 1.1.16 静力学公理中,作用力与反作用力公理和力的平行四边形公理适用于任何物体。
( ∨ )1.1.17 凡是两端用铰链连接的直杆都是二力杆。
( × ) 1.1.18 如图1.1所示三铰拱,受力F ,F 1作用,其中F 作用于铰C 的销子上,则AC 、BC 构件都不是二力构件。
( × )二、填空题1.2.1 力对物体的作用效应一般分为 外 效应和 内 效应。
1.2.2 对非自由体的运动所预加的限制条件称为 约束 ;约束力的方向总是与约束所能阻止的物体的运动趋势的方向 相反 ;约束力由 主动 力引起,且随 主动 力的改变而改变。
理论力学试题题目含参考答案【完整版】(文档可以直接使用,也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载)理论力学局部第一章 静力学根底一、是非题1.力有两种作用效果,即力可以使物体的运动状态发生变化,也可以使物体发生变形。
〔 〕2.两端用光滑铰链连接的构件是二力构件。
〔 〕3.作用在一个刚体上的任意两个力成平衡的必要与充分条件是:两个力的作用线相同,大小相等,方向相反。
〔 〕4.作用于刚体的力可沿其作用线移动而不改变其对刚体的运动效应。
〔 〕5.三力平衡定理指出:三力汇交于一点,那么这三个力必然互相平衡。
〔 〕6.约束反力的方向总是与约束所能阻止的被约束物体的运动方向一致的。
〔 〕二、选择题1.假设作用在A 点的两个大小不等的力1F 和2F ,沿同一直线但方向相反。
那么其合力可以表示为 。
① 1F -2F ;② 2F -1F ;③ 1F +2F ;2.三力平衡定理是 。
① 共面不平行的三个力互相平衡必汇交于一点;② 共面三力假设平衡,必汇交于一点;③ 三力汇交于一点,那么这三个力必互相平衡。
3.在下述原理、法那么、定理中,只适用于刚体的有 。
① 二力平衡原理; ② 力的平行四边形法那么;③ 加减平衡力系原理; ④ 力的可传性原理;⑤ 作用与反作用定理。
4.图示系统只受F 作用而平衡。
欲使A 支座约束力的作用线与AB 成30︒角,那么斜面的倾角应为________。
① 0︒; ② 30︒;③ 45︒; ④ 60︒。
5.二力A F 、B F 作用在刚体上且0=+B A F F ,那么此刚体________。
①一定平衡; ② 一定不平衡;③ 平衡与否不能判断。
三、填空题1.二力平衡和作用反作用定律中的两个力,都是等值、反向、共线的,所不同的是。
2.力F沿直线AB作用,其中一个分力的作用与AB成30°角,假设欲使另一个分力的大小在所有分力中为最小,那么此二分力间的夹角为度。
3.作用在刚体上的两个力等效的条件是。
华 南 理 工 大 学
理 论 力 学 期 终 考 试 卷 (工科)
========================================================
考试日期:2002年 1 月 A 卷
院(系): 2000级 考试时间:150分钟
班级: 姓名: 学号:
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一、选择题(每题3分,共15分)。
请将答案的序号填入划线内)
1. 三力平衡定理是--------------------。
① 共面不平行的三个力互相平衡必汇交于一点; ② 共面三力若平衡,必汇交于一点;
③ 三力汇交于一点,则这三个力必互相平衡。
2. 空间任意力系向某一定点O 简化,若主矢0≠'R ,主矩00≠M ,则此力系简化的最后结果--------------------。
① 可能是一个力偶,也可能是一个力; ② 一定是一个力;
③ 可能是一个力,也可能是力螺旋; ④ 一定是力螺旋。
3. 如图所示,=P 60kM ,T F =20kN ,A , B 间
的静摩擦因数s f =0.5,动摩擦因数f =0.4,则物块A 所受的摩擦力F 的大小为-----------------------。
① 25 kN ;② 20 kN ;③ 310kN ;④ 0
4. 点作匀变速曲线运动是指------------------。
① 点的加速度大小a =常量; ② 点的加速度a =常矢量;
③ 点的切向加速度大小τa =常量; ④ 点的法向加速度大小n a =常量。
T
F P
A
B
30
5. 边长为a 2的正方形薄板,截去四分之一后悬挂在A 点,今若使BC 边保
持水平,则点A 距右端的距离x = -------------------。
① a ; ② 3a /2; ③ 6a /7; ④ 5a /6。
二、填空题(共24分。
请将简要答案填入划线内。
)
1. 双直角曲杆可绕O 轴转动,图
示瞬时A 点的加速度2s /cm 30=A a ,方向如图。
则B 点加速度的大小为
------------2s /cm ,方向与直线------------成----------角。
(6分)
2. 平面机构如图所示。
已知AB 平行于21O O ,且AB =21O O =L ,r BO AO ==21,ABCD 是矩形板,AD=BC=b ,1AO 杆以匀角速度ω绕1O 轴转动,则矩形板重心1C 点的速度和加速度的大小分别为v = -----------------, a = --------------。
(4分)
(应在图上标出它们的方向)
3. 在图示平面机构中,杆AB =40cm ,以1ω=3rad/s 的匀角速度绕A 轴转动,而CD 以2ω=1rand/s 绕B 轴转
动,BD =BC =30cm ,图示瞬时AB 垂直于CD 。
若取AB 为动坐标系,则此时D 点的牵连速度的大小为 -------------,牵连加速度的大小为 -------------------。
(4分)
(应在图上标出它们的方向)
A
a C
B x
a a a
m
3m 3m
4
3A B A
a B
A ωD C 1O 2
O 1
C A
B
C D
1ω2
ωO
4. 质量为m 半径为r 的均质圆盘,可绕O 轴转动,其偏心距OC =e 。
图示瞬时其角速度为ω,角加速度为ε。
则该圆盘的动量p =--------------,动量矩 o L ------------------------------------,动能T =
-----------------------,惯性力系向O 点的简化结果
为----------------------------------------------------------。
(10分)
(若为矢量,则应在图上标出它们的方向)
三、计算题(15分)。
刚架由AC 和BC 两部分组成,所受荷载如图所示。
已知F =40 kN, M = 20kN ·m, q =10kN/m, a =4m, 试求A , B 和C 处约束力。
O e C
ε
F
M A B
C
a
2
/a 2
/a q
a
四、计算题(16分)。
如图所示机构,曲柄OA=r , AB=b , 圆轮半径为R 。
OA 以匀角速度0ω转动。
若 45 α,β为已知,求此瞬时: ① 滑块B 的加速度; ② AB 杆的角加速度;
③ 圆轮1O 的角速度; ④ 杆B O 1的角速度。
(圆轮相对于地面无滑动)
a
b
α
β
B
r
ωA
O
R 1
O
五、计算题(14分)。
两重物1M 和2M 的质量分别为1m 和2m ,系在两条质量不计的绳索上,两条绳索分别缠绕在半径为1r 和2r 的塔轮上,如图所示。
塔轮对轴O 的转动惯量为23ρm (3m 为塔轮的质量),系统在重力下运动,试求塔轮的角加速度和轴承O 对塔轮的竖直约束力。
六、计算题(16分)。
均质圆盘和均质薄圆环的质量均为m ,外径相同,用细杆AB 绞接于二者的中心,如图所示。
设系统沿倾角为θ的斜面作无滑动地滚动,不计细杆的质量,试求杆AB 的加速度、杆的内力及斜面对圆盘和圆环的约束力。
答案
一、选择题
1. ①
2. ③
3. ③
4. ③
5. ④
二、填空题
1. 2s /cm 50 OB 成 30角。
2. r ω r 2ω。
3. s /cm 150 2s /cm 450。
4. e m ω ω)2(2122e r m + 222)2(41ωe r m + 24αω+me α)2(2
1
22e r m +。
三、计算题
)
(↑=-⨯+⨯=
kN 35)2
2(1M a
qa a F a F B ; )(kN 40←==qa F Cx ,)(↑=-=-=kN 53540B Cy F F F ;
)(kN 80←=Ax F ,)(kN
5↑=Ay F ,m kN 240⋅=A M (逆时针)。
四、计算题
AB 杆瞬时平动,所以)(0↓==r v v A B ω,0=AB ω。
以A 为基点,由基点法有BA A B a a a +=,其中)(20→=r a A ω,a a AB BA α=。
① )(45tan 20↓===r a a a A A B ω ;
② ,2220
r a a A BA ω==a
r
AB 202ωα=
(逆时针); 由瞬心法或基点法有
βθωβωωt a n s i n c o s 001
a r
b r BC v
B BO ===,βωβωωtan sin 011
1
1
r b C O v BO BO O =⋅=⋅=;
③ βωωtan 01
1
R
r
R v O O ==(逆时针)
; ④ βθ
ωβ
ωωtan sin cos 001
a r
b r
BO =
=
(顺时针)。
五、计算题
由质点系动量矩定理有
221122221123)(gr m gr m r m r m m -=++αρ 故塔轮的角加速度为
2
22211232
211r m r m m gr m gr m ++-=
ρα。
由达朗培尔原理(或质点系动量定理)有
)()(1122321r m r m g m m m F Oy -+++=(此即轴承O 对塔轮的竖直约束力)。
六、计算题
设A 点沿斜面下滑s 时,其速度为v 。
采用动能定理:∑-=-)(2112e W T T ,其中:
2222
22474321
21mv mv mv r v mr T =++⎪⎭⎫ ⎝⎛=,01=T ,s mg W e ⋅=-θsin 2)(21,
即:s mg mv ⋅=θsin 24
7
2。
对上式求一次导数,并注意到t
s
v d d =,t v a d d =,有
θsin 7
4
g a =(此即杆AB 的加速度)。
取圆环进行受力分析,由刚体平面运动微分方程(或达朗培尔原理),有
r F r
a
mr RC ⋅=⋅
2,0cos =-θmg F C ,ma F F mg RC AB =-+θsin 由此求出斜面对圆环的切向约束力(摩擦力)和法向约束力分别为
θsin 7
4
mg ma F RC ==,θcos mg F C =,杆AB 的内力为 θsin 7
1
mg F AB =。
取圆轮,同理有
r F r
a
mr RD ⋅=⋅221,得圆轮的切向约束力(摩擦力) θsin 7
2
21mg ma F RD ==
及圆轮的法向约束力 θcos mg F D =。