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动量与角动量习题解答

动量与角动量习题解答
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第三章 动量与动量守恒定律习题

一选择题

1. 一辆洒水车正在马路上工作,要使车匀速直线行驶,则车受到的合外力:( )

A. 必为零;

B. 必不为零,合力方向与行进方向相同;

C. 必不为零,合力方向与行进方向相反;

D. 必不为零,合力方向是任意的。

解:答案是C 。

简要提示:根据动量定理,合力F 的冲量F d t = d p = d (m v )=m d v +v d m =v d m 。因d m <0,所以F 的方向与车行进速度v 的方向相反。

2. 两大小和质量均相同的小球,一为弹性球,另一为非弹性球,它们从同一高度落下与地面碰撞时,则有:()

A. 地面给予两球的冲量相同;

B. 地面给予弹性球的冲量较大;

C. 地面给予非弹性球的冲量较大;

A. 无法确定反冲量谁大谁小。

解:答案是B 。

简要提示:)(12v v -=m I

3. 质量为m 的铁锤竖直向下打在桩上而静止,设打击时间为?t ,打击前锤的速率为v ,则打击时铁锤受到的合外力大小应为:()

A .

mg t m +?v B .mg C .mg t m -?v D .t

m ?v 解:答案是D 。

简要提示:v m t F =??

4. 将一长木板安上轮子放在光滑平面上,两质量不同的人从板的两端以相同速率相向行走,则板的运动状况是:() 选择题4图

A. 静止不动;

B. 朝质量大的人行走的方向移动;

C. 朝质量小的人行走的方向移动;

D. 无法确定。

解:答案是B 。

简要提示:取m 1的运动方向为正方向,由动量守恒:

02211='+-v v v M m m ,得:M m m /)(21v v --='

如果m 1> m 2,则v ′< 0。

5. 一只猴子用绳子拉着一个和它质量相同的石头,在一水平的无摩擦的地面上运动,开始时猴子和石头都保持静止,然后猴子以相对绳子的速度u 拉绳,则石头的速率为:()

A. u

B. u /2

C. u /4

D. 0

解:答案是B 。

简要提示:由动量守恒:0v v =+2211m m ,u =-12v v ;得2/2u =v 。

6. 高空悬停一气球,气球下吊挂一软梯,梯上站一人,当人相对梯子由静止开始匀速上爬时,则气球:()

A.仍静止;

B.匀速上升;

C.匀速下降;

D.匀加速上升。 解:答案是C 。

简要提示:由质心运动定理,系统的质心位置不变。

7. 一背书包的小学生位于湖中心光滑的冰面上,为到达岸边,应采取的正确方法是:()

A. 用力蹬冰面

B. 不断划动手臂

C. 躺在冰面上爬行

D. 用力将书包抛出

解:答案是D 。

二填空题

1. 两个飞船通过置于它们之间的少量炸药爆炸而分离开来,若两飞船的质量分别为1200kg 和1800kg ,爆炸力产生的冲量为600Ns ,则两船分离的相对速率为ms –1。

解:答案为:5/6 ms –1

简要提示:由动量定理:11v m I =,22v m I =

得:11s m 2/1-?=v ,12s m 3/1-?=v

所以分离速度为12112s m 6/5-?=+=v v v

2. 一小车质量m 1 = 200 kg ,车上放一装有沙子的箱子,

质量m 2= 100 kg ,已知小车与砂箱以v 0 = 3.5 kmh –1的速率一

起在光滑的直线轨道上前进,现将一质量m 3 = 50 kg 的物体A 垂直落入砂箱中,如图所示,则此后小车的运动速率为

kmh –1。 解:答案为:3.0 kmh –1

简要提示:系统在水平方向上不受力的作用,所以水平方向的动量守恒:

v v )()(321021m m m m m ++=+, 1h km 0.3-?=∴

v 3. 初始质量为M 0的火箭在地面附近空间以相对于火箭的速率u 垂直向下喷射燃料,每秒钟消耗的燃料d m /d t 为常数,设火箭初始速度为0,则火箭上升的速率v 与时间函数关系为。 解:答案为:gt M

M u -=0ln

v 简要提示:由动量定理得到: m u m t mg d d d +=-v 两边积分: ???+=-M M t m

m u t g 0d d d 00v v ,得到 0ln M M u gt +=-v , 即 gt M M u -=0ln

v , 式中t t

m M M d d 0-= 4. 机关枪每分钟发射240发子弹,每颗子弹的质量为10g ,出射速度为900 ms –1,则机关枪的平均反冲力为。

解:答案为:36 N

简要提示:每个子弹受到的冲量为:v m I =

单位时间内子弹受到的平均冲力,即机关枪的平均反冲力:

)N (3660

90010102403=???=?=-∑t I F 5. 乐队队长的指挥棒,是由长为l 的细杆,其两端分别附着两个质量为m 1和m 2的物体所组成,将指挥棒抛入空中,其质心的加速度为,质心的轨迹为。

解:答案为:g ; 抛物线。

A 3 m 2 m 1 填空题2图

简要提示:根据质心运动定理。

6. 质量为m =0.2kg 的小球系于轻绳的一端,并置于光滑的平板上,绳的另一端穿过平板上的光滑小孔后下垂用手握住。开始时,小球以速率v 1=2.0 ms –1作半径为r 1 = 0.5m 的圆周运动;然后将手缓慢下移,直至小球运动半径变为r 2=0.1m 。此时小球的运动速率为。

解:答案为:10 ms –1

简要提示:由角动量守恒定律得:2211r m r m v v =,2112/r r v v =

7. 哈雷彗星在椭圆轨道上绕日运行,其近日点距离太阳1010m ,远日点距离太阳1012m ,则哈雷彗星在近日点时的速率与远日点时的速率之比为。

解:答案为:

简要提示:角动量守恒定律

三计算题

1. 一位高尔夫球运动员打击高尔夫球,给球以大小为50ms –1、方向与水平面成30° 向上的初速度,设球的质量为0.025 kg ,棒与球接触时间为,试求棒、球各受到的冲量大小,球受到的平均冲力大小。

解:以球为对象,由动量原理,球受到的冲量大小为

I = mv - 0= mv = ′ 50 =

S N 25.1 ?==-=I I ′,大小仍为′棒受到的冲量是I I

N)(12501

.025.1 ==?=

t I F 为:球受到的平均冲力大小 2. 一股水流从水管中喷射到墙上,若水的速率为5 ms –1,水管每秒喷出的水为310-4m 3,若水不溅散开来,其密度r 为103 kgm –3,试求水作用于墙上的平均冲力。

解:以质量为D m 的水流为对象,有 00)(v v v m m t F ?-=-?=?

00v v t

V t m F ??-=??-=ρ 由牛顿第三定律,墙受到的冲力大小

N)(5.151

10310430=???=??=-=-v t V F F ρ′ 方向与水流速同向。

3. 一辆质量为M 的铁路平板车静止于一条无摩擦的水平直线轨道上,车上

站有n 个质量均为m 的人,为使车获得向前的速度,一是n 个人均以相对车为u 的速率一起向后跳下,另一种是n 个人依次以相对车为u 的速率先后跳下车,求证依次跳比一起跳使车获得的速度更大。

解:取平板车和n 个人为研究对象,由于在水平方向上无外力作用,故系统在该方向上动量守恒。选平板车运动方向为正方向,则有

0)(=-+u nm M v v

所以n 个人同时跳下时,平板车的速度为

u nm

M nm +=

v 若一个人、一个人依次跳下,情况就不同了。第一个人跳下时,有动量守恒定律 0)(])1([11=-+-+u m m n M v v

第二个人跳下时有

122])1([)(])2([v v v m n M u m m n M -+=-+-+

m

N M mu )1(12-+=-v v 以次类推,得到当第n 个人跳下时,有

1)()(-+=-+n n n m M u m M v v v , m

M mu n n +=--1v v 联立解得: )1211(

nm M m M m M mu n ++++++=Λv 因为nm M m M m M +>>+>+1211Λ,所以v v =+>nm

M n mu n 。

4.三物体A 、B 、C 的质量均为m ,连接如图,开始时B 和C 紧依靠,两者之间有长为0.5m 的绳相连,忽略绳和滑轮质量,不计所有摩擦。求:(1)A 、B

开始运动后经多少时间C 也开始运动(2)B 和C 拉紧后C 开始运动时的速度大小。

解:(1)以A ,B 为对象,由牛顿第二定律得

mg - T = ma

T = ma 解得g a 21= 计算题4图 A

C B

得由22

1at s =

s 45.042===g S a s t ( 2 ) 以A ,B ,C 系统内力远大于外力,动量守恒

v v v '=+m m m 3,其中1s m 2.22

1-?===gt at v 所以1s m 47.13

2-?==v v ′ 5.质量为M 的人,手握一质量为m 的物体,此人沿与地面成a 角的方向以初速率v 0跳出,当他到达最高点时,将m 以相对速率u 水平向后抛出,试求其跳出距离的增加量。

解:在最高点,抛物瞬间人和物体在水平方向上无外力作用,由水平方向的系统动量守恒

αcos )(0v v v M m M m +=+′其中u -=v v ′ 代入求得人到达最高点时的速率u M

m m ++=αcos 0v v 人的水平速度增量u m

M m +=-=?αcos 0v v v 由运动学可求出人从最高点到落地的跳跃时间g g H t αsin 20v == 故增加距离αsin )(0g

M m mu t x +=?=?v v 6. 将一空盒放在秤盘上,并将秤的读数归零。然后从高出盒底4.9M 处,将小石子流以每秒100个的速率注入盒中。假设每一石子的质量为20克,都从同一高度落下,且落入盒内就停止运动,求石子从开始注入到10秒时秤的读数

解:单位时间内石子对盒子的平均冲力为:

其中

v t

m F ??=其中gh 2=v 所以10秒时秤的读数为盒内石子的重量与该平均冲力的和,即:

N)(6.2151966.19=+=??+??=

+=tg t

m t m Mg F F 2gh 7. 一质量为6000 kg 的火箭竖直发射,设喷气速率为1000ms –1,试问要产生克服火箭重力所需推力和要使火箭获得最初向上的加速度20ms –2,这两种情况下火箭每秒应分别喷出多少气体

解:在气体d m 喷出前后,系统的动量变化为

m u m m u m m m p d d ))(d ()d )(d (d +=---+++=v v v v v

考虑到重力作用,t mg t F d d -=

由系统的动量定理,p t F d d =,得到:m u m t mg d d d +=-v ,即

mg t

m u t m --=d d d d v 要产生克服火箭重力所需的最小推力(无向上加速度),可由0d d =t

v 求出 )s kg (8.5810008.96000d d 1-?-=?-=-=u mg t m 要使火箭获得最初向上的加速度a ,可由a t

=d d v 求出 ma mg t

m u =--d d )s kg (4.1761000

)208.9(6000)(d d 1-?-=+?-=+-=u a g m t m 8. 求半圆形均匀薄板的质心,薄板的半径为R 。 解:设薄板质量为m ,面密度=2m / (R 2)。如图所示,

由质量分布的对称性易知,板的质心在x 轴上,根据连

续质量分布物体的质心公式 π

ρ34d 21d 022C R x x R x m m m x x R =-==?? 9. 如图所示,m 1和m 2用质量可略去不计的刚性细杆相连接,m 1和m 2分别为10kg 和6kg 。开始时它们静止在xy 上平面上,它们受到如图所

示的外力作用,F 1=8i N ,F 2=6j N 。试求:(1)它们的质心坐标与时间的函数;(2)系统总动量与

时间的函数。

解:(1)由题意可知,当系统没有受到外力

作用,处于静止状态,其质心坐标为

)m (5.16

104621202212021010C =+?=+=++=m m x m m m x m x m x )m ( 875.161031021101212021010C =+?=+=++=m m y m m m y m y m y

而质心速度为 0 00C 0C ==y x v v

F

计算题9图

根据质心运动定理,

12C 221d d )

(F F t x m m x ==+ 22C

221d d )(F F t

y m m y ==+ 解上述方程,并利用初始条件,得到在任意时刻t 质心坐标为

(m) 25.05.12C t x +=,(m) 1875.0875.12C t y +=

故质心C 坐标与时间的函数为:(m) )1875.0875.1()25.05.1(22C j i r t t +++=

(2)作用在系统上的合力是恒力,由质点系的动量定理,有

p p p F =-=?0t

所以:)s m (kg )68()68()(121-??+=+=?+=?=j i j i F F F p t t t t t

10. 一质量为M 的杂技演员,从蹦床上笔直地以初速v 0跳起。当他上升时,他从高于床面为h 的栖木上,拿走一训练过的质量为m 的猴子。求他和猴子最高可达到多高

解:演员上升到h 时,速度为: gh 2201-=v v

拿走猴子以后的速度v 2为: 21)(v v M m M +=

和猴子一起上升的最大高度为: g h 2/20

v =' 所以演员能达到的高度为:2202)(2)

2(2m M g m M ghm M h h H +++='+=v

11. 一质量为m =2200kg 的汽车以v =60kmh –1的速度沿一平直公路前进。求汽车对公路一侧距公路d =50m 的一点的角动量是多大汽车对公路上任一点的角动量又是多大

解:如图所示,汽车对公路一侧距公路d =50m 的一点P 1的角动量的大小为

)s m (kg 1083.1503600

10602200sin 1263

111-???=???===d m r m L v v ? 汽车对公路上任一点P 2的角动量: 00sin sin 2222===r m r m L v v ? 12. 电子的质量为1031kg ,在半径为1011m 的圆周轨道上绕氢原子核作匀速

圆周运动,已知电子的角动量为h /2,(h 为普朗克常量,h =1034Js),求电子的角速度。

解:电子的角动量为:2r m L ω=,所以:

1162s rad 101.4-??==mr L

ω

大学物理动量与角动量练习题与答案

第三章 动量与角动量 一、选择题 [ A ] 1.(基础训练2)一质量为m 0的斜面原来静止于水平光滑平面上,将一质量为m 的木块轻轻放于斜面上,如图3-11.如果此后木块能静止于斜面上,则斜面将 (A) 保持静止. (B) 向右加速运动. (C) 向右匀速运动. (D) 向左加速运动. 提示:假设斜面以V 向右运动。由水平方向动量守恒得 0(cos )0m V m V v θ+-= ,而0v =,得0V = [C ]2.(基础训练3)如图3-12所示,圆锥摆的摆球质量为m ,速率为v ,圆半径为R ,当摆球在轨道上运动半周时,摆球所受重力冲量的大小为 (A) 2mv . (B) 22)/()2(v v R mg m π+ (C) v /Rmg π. (D) 0. 提示:2T mg I G ?=? , v R T π2= [ B ]3. (自测提高2)质量为20 g 的子弹,以400 m/s 的速率沿图3-15入一原来静止的质量为980 g 的摆球中,摆线长度不可伸缩.子弹射入后开 始与摆球一起运动的速率为 (A) 2 m/s . (B) 4 m/s . (C) 7 m/s . (D) 8 m/s . 提示:对摆线顶部所在点角动量守恒。 2sin 30()mv l M m lV ?=+;其中m 为子弹质量,M 为摆球质量,l 为 摆线长度。 [D ]4.(自测提高4)用一根细线吊一重物,重物质量为5 kg ,重物下面再系一根同样的细线,细线只能经受70 N 的拉力.现在突然向下拉一下下面的线.设力最大值为50 N ,则 (A)下面的线先断. (B)上面的线先断. m m 0 图3-11 ? 30v ? 2 图3-15 θ m v ? R 图 3-12

高中物理奥林匹克竞赛专题4.动量和角动量习题

习题 4-1. 如图所示的圆锥摆,绳长为l ,绳子一端固定,另一端系一质量为m 的质点,以匀角速ω绕铅直线作圆周运动,绳子与铅直线的夹角为θ。在质点旋转一周的过程中,试求: (1)质点所受合外力的冲量I ; (2)质点所受张力T 的冲量I T 。 解: (1)根据冲量定理:???==t t P P d dt 00 ??P P F 其中动量的变化:0v v m m - 在本题中,小球转动一周的过程中,速度没有变化,动量的变化就为0,冲量之和也为0,所以本题中质点所受合外力的冲量I 为零 (2)该质点受的外力有重力和拉力,且两者产生的冲量大小相等,方向相反。 重力产生的冲量=mgT=2πmg /ω;所以拉力产生的冲量2πmg /ω,方向为竖直向上。 4-2.一物体在多个外力作用下作匀速直线运动,速度=4m/s 。已知其中一力F 方向恒与运动方向一致,大小随时间变化内关系曲线为半个椭圆,如图。求:

(1)力F 在1s 到3s 间所做的功; (2)其他力在1s 到s 间所做的功。 解: (1)由做功的定义可知: (2)由动能定理可知,当物体速度不变时,外力做的总功为零,所以当该F 做的功为125.6J 时,其他的力的功为-125.6J 。 4-3.质量为m 的质点在Oxy 平面内运动,运动学方程为j i r t b t a ωωsin cos +=,求: (1)质点在任一时刻的动量; (2)从0=t 到ωπ/2=t 的时间内质点受到的冲量。 解:(1)根据动量的定义:(sin cos )P mv m a t b t ωωωω==-+i j (2)从0=t 到ωπ/2=t 的时间内质点受到的冲量等于它在这段时间内动量的变化,因为动量没变,所以冲量为零。 4-4.质量为M =2.0kg 的物体(不考虑体积),用一根长为l =1.0m 的细绳悬挂在天花板上。今有一质量为m =20g 的子弹

5.3角动量例题

5.3角动量例题 例1、在一根长为3l的轻杆上打一个小孔,孔离一端的距离为l,再在杆 的两端以及距另一端为l处各固定一个质量为M的小球。然后通过此孔将杆悬挂于一光滑固定水平细轴O上。开始时,轻杆静止,一质量为m 的铅粒以v0的水平速度射入中间的小球,并留在其中。求杆摆动的最大高度。

例2、质量m=1.1 kg的匀质圆盘,可以绕通过其中心且垂直盘面的水平光滑固定轴转动.圆盘边缘绕有绳子,绳子下端挂一质量m1=1.0 kg的物体,如图所示.起初在圆盘上加一恒力矩使物体以速率v0=0.6 m/s匀速上升,如撤去所加力矩,问经历多少时间圆盘开始作反方向转动. 例3、两个质量均为m的质点,用一根长为2L的轻杆相连。两质点 以角速度ω绕轴转动,轴线通过杆的中点O与杆的夹角为θ。试求以 O为参考点的质点组的角动量和所受的外力矩。

例4、小滑块A位于光滑的水平桌面上,小滑块B位于桌 面上的小槽中,两滑块的质量均为m,并用长为L、不可 伸长、无弹性的轻绳相连。开始时,A、B之间的距离为 L/2,A、B间的连线与小槽垂直。突然给滑块A一个冲 击,使其获得平行与槽的速度v0,求滑块B开始运动时 的速度 例5、有一半径为R的圆形平板平放在水平桌面上,平板与水平桌面的摩擦系数为μ,若平板绕通过其中心且垂直板面的固定轴以角速度ω0开始旋转,它将在旋转几圈后停止?

例6、一质量为M a,半径为a的圆筒A,被另一质量为M b,半 径为b的圆筒B同轴套在其外,均可绕轴自由旋转。在圆筒A 的内表面上散布了薄薄的一层质量为M o的沙子,并在壁上开了许多小孔。在t=0时,圆筒A以角速度ω0绕轴匀速转动,而圆筒B静止。打开小孔,沙子向外飞出并附着于B筒的内壁上。设单位时间内喷出的沙子质量为k,若忽略沙子从A筒飞到B筒的时间,求t时刻两筒旋转的角速度。 *例7、如图,CD、EF均为长为2L的轻杆,四个端点各有 一个质量为m的质点,CE、DF为不可伸长的轻绳,CD的 中点B处用一细线悬于天花板A点。突然剪断DF,求剪断 后瞬间,CE、AB上的张力分别是多少?

第三章 动量与角动量(答案)

一、选择题 [ A ]1.(基础训练2)一质量为m 0的斜面原来静止于水平光滑平面上,将一质量为 m 的木块轻轻放于斜面上,如图3-11 (A) 保持静止. (B) 向右加速运动. (C) 向右匀速运动. (D) 向左加速运动. 【提示】设m 0相对于地面以V 运动。依题意,m 静止于斜面上,跟着 m 0一起运动。根据水平方向动量守恒,得:00m V mV +=所以0V =,斜面保持静止。 [ C ]2.(基础训练3)如图3-12所示,圆锥摆的摆球质量为m ,速率为v ,圆半径为R ,当摆球在轨道上运动半周时,摆球所受重力冲量的大小为 (A) 2m v . (B) 22)/()2(v v R mg m π+ (C) v /Rmg π (D) 0. 【提示】2 2T G T I mgdt mg ==? ? , 而 v R T π2= [ B ]3. (自测提高2)质量为20 g 的子弹,以400 m/s 的速率沿图 3-15射入一原来静止的质量为980 g 的摆球中,摆线长度不可伸缩.子弹射入后开始与摆球一起运动的速率为 (A) 2 m/s . (B) 4 m/s . (C) 7 m/s . (D) 8 m/s . 【提示】相对于摆线顶部所在点,系统的角动量守恒: 2sin 30()mv l M m lV ?=+;其中m 为子弹质量,M 为摆球质量,l 为摆 线长度。(或者:系统水平方向动量守恒。) [ D ]4.(自测提高4)用一根细线吊一重物,重物质量为5 kg ,重物下面再系一根同样的细线,细线只能经受70 N 的拉力。现在突然向下拉一下下面的线.设力最大值为50 N ,则 (A)下面的线先断. (B)上面的线先断. (C)两根线一起断. (D)两根线都不断. 【提示】①下面的细线能承受的拉力大于所施加的最大力,所以下面的细线不断。②因为是“突然向下拉一下”,作用时间极短,上面的细线并没有因此而进一步形变,因此,拉力不变,细线也不断。 二、填空题 1.(基础训练8)静水中停泊着两只质量皆为0m 的小船.第一只船在左边,其上站一 图3-11 图3-15

大学物理动量与角动量练习题与答案

大学物理动量与角动量练习题与答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

第三章 动量与角动量 一、选择题 [ A ] 1.(基础训练2)一质量为m 0的斜面原来静止于水平光滑平面上,将一质量为m 的木块轻轻放于斜面上,如图3-11.如果此后木块能静止于斜面上,则斜面将 (A) 保持静止. (B) 向右加速运动. (C) 向右匀速运动. (D) 向左加速运动. 提示:假设斜面以V 向右运动。由水平方向动量守恒得 0(cos )0m V m V v θ+-= ,而0v =,得0V = [C ]2.(基础训练3)如图3-12所示,圆锥摆的摆球质量为m ,速率为v ,圆半径为R ,当摆球在轨道上运动半周时,摆球所受重力冲量的大小为 (A) 2m v . (B) 22)/()2(v v R mg m π+ (C) v /Rmg π. (D) 0. 提示:2T mg I G ?= , v R T π2= [ B ]3. (自测提高2)质量为20 g 的子弹,以400 m/s 的速率沿图3-15入一原来静止的质量为980 g 的摆球中,摆线长度不可伸 缩.子弹射入后开始与摆球一起运动的速率为 (A) 2 m/s . (B) 4 m/s . (C) 7 m/s . (D) 8 m/s . 提示:对摆线顶部所在点角动量守恒。 2sin 30()mv l M m lV ?=+;其中m 为子弹质量,M 为摆球质量,l 为 摆线长度。 [D ]4.(自测提高4)用一根细线吊一重物,重物质量为5 kg ,重物下面再系一根同样的细线,细线只能经受70 N 的拉力.现在突然向下拉一下下面的线.设力最大值为50 N ,则 (A)下面的线先断. (B)上面的线先断. (C)两根线一起断. (D)两根线都不断. m m 0 图3-11 ? 30v 2 图3-15 θ m v R

角动量习题

第五章 角动量 习题 5.1.1 我国发射的第一颗人造地球卫星近地点高度d 439km =近,远地点d 2384km =远,地球半径R 6370km =地,求卫星在近地点和远地点的速度之比. [解 答] 卫星所受的引力对O 点力矩为零,卫星对O 点角动量守恒。 r m =r m νν远远近近 2384+6370 1.29439+6370d +R r r d +R νν====远近远地远近近地 5.1.2 一个质量为m 的质点沿着一条由??r =acos ti bsin tj ωω+定义的空间 曲线运动,其中a,b 及ω皆为常数,求此质点所受的对原点的力矩. [解 答] 2222????????()r =acos ti bsin tj a sin ti b cos tj a =-a cos ti b sin tj acos ti bsin tj r ωωνωωωωωωωωωωωω+=-+-=-+=- 2F m r ω=-,通过原点0τ=。 5.1.3 一个具有单位质量的质点在力场??2F =(3t -4t)i +(12t -6)j 中运动,其中t 是时间.设该质点在t=0时位于原点,且速度为零,求t=2时该质点所受的对原点的力矩. [解 答]

已知,m=1kg 有牛顿第二定律 F ma = 1??a F m 2(3t -4t)i +(12t -6)j = = 0d a ,t 0,0 dt νν=== t t 322??d adt dt ??=(t 2t )(6t 6t)2(3t -4t)i +(12t -6)j i j ν νν∴==-+-??? 同理由 ,t 0,0dr r dt ν= == t 3220 ??d [(t 2t )(6t 6t)]dt r r i j =-+-? ? ??423212r =(t -t )i +(2t -3t )j 43 ????4t =2:r =i 4j,F =4i 18j 3-++ 0????M r F ()()4i 4j 4i 18j 3=?=-+?+ x y y y x x x y y x x y ??? i j k ???A B A A A (A B A B )i (A B A B )j (A B A B )k B B B z z z z z z ?==-+-+- 0??? i j k 4?M 4 040k 3 4 18 0 =-=- 5.1.4 地球质量为24 6.010kg ?,地球与太阳相距6 14910km ?,视地球为 质点,它绕太阳作圆周运动.求地球对医圆轨道中心的角动量. [解 答] 2L rm mr , 2(rar/s) 365243600νωπ ω===?? 将 624r 14910km,m 6.010kg =?=?代入上式得 402L 2.6510kg m /s =??

03动量与角动量习题解答

第三章 动量与动量守恒定律习题 一 选择题 1. 一辆洒水车正在马路上工作,要使车匀速直线行驶,则车受到的合外力:( ) A. 必为零; B. 必不为零,合力方向与行进方向相同; C. 必不为零,合力方向与行进方向相反; D. 必不为零,合力方向是任意的。 解:答案是C 。 简要提示:根据动量定理,合力F 的冲量F d t = d p = d (m v )= m d v + v d m = v d m 。因d m <0,所以F 的方向与车行进速度v 的方向相反。 2. 两大小和质量均相同的小球,一为弹性球,另一为非弹性球,它们从同一高度落下与地面碰撞时,则有: ( ) A. 地面给予两球的冲量相同; B. 地面给予弹性球的冲量较大; C. 地面给予非弹性球的冲量较大; A. 无法确定反冲量谁大谁小。 解:答案是B 。 简要提示:)(12v v -=m I 3. 质量为m 的铁锤竖直向下打在桩上而静止,设打击时间为?t ,打击前锤的速率为v ,则打击时铁锤受到的合外力大小应为:( ) A . mg t m +?v B .mg C .mg t m -?v D .t m ?v 解:答案是D 。 简要提示:v m t F =?? 4. 将一长木板安上轮子放在光滑平面上,两质量不同的人从板的两端以相同速率相向行走,则板的运动状况是: ( ) 选择题4图

A. 静止不动; B. 朝质量大的人行走的方向移动; C. 朝质量小的人行走的方向移动; D. 无法确定。 解:答案是B 。 简要提示:取m 1的运动方向为正方向,由动量守恒: 02211='+-v v v M m m ,得:M m m /)(21v v --=' 如果m 1> m 2,则v ′< 0。 5. 一只猴子用绳子拉着一个和它质量相同的石头,在一水平的无摩擦的地面上运动,开始时猴子和石头都保持静止,然后猴子以相对绳子的速度u 拉绳,则石头的速率为: ( ) A. u B. u /2 C. u /4 D. 0 解:答案是B 。 简要提示:由动量守恒:0v v =+2211m m ,u =-12v v ;得2/2u =v 。 6. 高空悬停一气球,气球下吊挂一软梯,梯上站一人,当人相对梯子由静止开始匀速上爬时,则气球: ( ) A.仍静止; B.匀速上升; C.匀速下降; D.匀加速上升。 解:答案是C 。 简要提示:由质心运动定理,系统的质心位置不变。 7. 一背书包的小学生位于湖中心光滑的冰面上,为到达岸边,应采取的正确方法是: ( ) A. 用力蹬冰面 B. 不断划动手臂 C. 躺在冰面上爬行 D. 用力将书包抛出 解:答案是D 。 二 填空题 1. 两个飞船通过置于它们之间的少量炸药爆炸而分离开来,若两飞船的质量分别为1200kg 和1800kg ,爆炸力产生的冲量为600N ?s ,则两船分离的相对速率为 m ? s –1。 解:答案为:5/6 m ? s –1

第三章《动量和角动量》习题

第三章《动量和角动量》习题 动量守恒和角动量守恒是物理学中各种运动所遵循的普遍规律,本章的主要内容有质点和质点系的动量定理、角动量定理,及动量守恒定律和角动量守恒定律。 基本要求: 掌握动量定理和动量守恒定律,并能分析、解决简单的力学问题。 掌握运用守恒定律分析问题的思想和方法,能分析简单系统在平面内运动的力学问题。 理解质心的概念和质心运动定律。 作业题: 1 质量为m 的铁锤竖直从高度h 处自由下落,打在桩上而静止,设打击时间为t ?,则铁锤所受的平均冲力大小为( ) (A )mg (B )t gh m ?2 (C ) mg t gh m +?2 (D )mg t gh m -?2 2 一个质量为m 的物体以初速为 0v 、抛射角为o 30=θ从地面斜上抛出。若不计空气阻力,当物体落地时, 其动量增量的大小和方向为( ) (A )增量为零,动量保持不变 (B )增量大小等于 0mv ,方向竖直向上 (C )增量大小等于0mv ,方向竖直向下 (D )增量大小等于03mv ,方向竖直向下 3 停在空中的气球的质量为m ,另有一质量m 的人站在一竖直挂在气球的绳梯上,若不计绳梯的质量,人沿梯向上爬高1m ,则气球将( ) (A )向上移动1m (B )向下移动1m (C )向上移动0.5m (D )向下移动0.5m 4 有两个同样的木块,从同高度自由下落,在下落中,其中一木块被水平飞来的子弹击中,并使子弹陷于其中,子弹的质量不能忽略,不计空气阻力,则( ) (A )两木块同时到达地面 (B )被击木块先到达地面 (C )被击木块后到达地面 (D )条件不足,无法确定 5 用锤压钉不易将钉压入木块内,用锤击钉则很容易将钉击入木块,这是因为( ) (A )前者遇到的阻力大,后者遇到的阻力小 (B )前者动量守恒,后者动量不守恒 (C )后者动量变化大,给钉的作用力就大 (D )后者动量变化率大,给钉的作 用冲力就大 6 质量为20×10-3kg 的子弹以4001 s m -?的速率沿图示方向击入一原来静止的质量为980×10-3 kg 的摆球中,摆线长为1. 0m ,不可伸缩,则子弹击入后摆球的速度大小为( ) (A )41s m -? (B )81s m -? (C )21s m -? (D )8π1s m -?

动量与角动量习题解答(终审稿)

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第三章 动量与动量守恒定律习题 一 选择题 1. 两大小和质量均相同的小球,一为弹性球,另一为非弹性球,它们从同一高度落下与地面碰撞时,则有: ( ) A. 地面给予两球的冲量相同; B. 地面给予弹性球的冲量较大; C. 地面给予非弹性球的冲量较大; A. 无法确定反冲量谁大谁小。 解:答案是B 。 简要提示:)(12v v -=m I 2. 质量为m 的铁锤竖直向下打在桩上而静止,设打击时间为?t ,打击前锤的速率为v ,则打击时铁锤受到的合外力大小应为:( ) A . mg t m +?v B .mg C . mg t m -?v D .t m ?v 解:答案是D 。

简要提示:v m t F =?? 3. 质量为20 g 的子弹沿x 轴正向以 500 m s –1 的速率射 入一木块后,与木块一起仍沿x 轴正向以50 m s –1 的速率前 进,在此过程中木块所受冲量的大小为:( ) A . 9 N·s B .–9 N·s C. 10 N·s D.–10 N·s 解:答案是A 。 简要提示:子弹和木块组成的系统的动量守恒,所以木块受到的冲量与子弹受到的冲量大小相等,方向相反。根据动量定理,子弹受到的冲量为: s N 9)(12?-=-=v v m I 所以木块受到的冲量为9 N·s 。 4. 将一长木板安上轮子放在光滑平面上,两质量不同的人 选择题4

从板的两端以相对于板相同的速率相向行走,则板的运动状况是: ( ) A. 静止不动; B. 朝质量大的人的一端移动; C. 朝质量小的人的一端移动; D. 无法确定。 解:答案是B 。 简要提示:取m 1的运动方向为正方向,板的运动速度为v ,由系统的动量守恒: 0021='+'+'+v v)-v ()v (v m m m ,得:v v 0 211 2m m m m m ++-= ' 如果m 2> m 1,则v ′> 0; 如果m 1> m 2,则v ′< 0。 5. 体重、身高相同的甲乙两人,分别用双手握住跨过无摩擦轻滑轮的绳子各一端.他们从同一高度由初速为零向上爬,经过一定时间,甲相对绳子的速率是乙相对绳子速率的两倍,则到达顶点的情况是 ( ) A. 甲先到达; B. 乙先到达; C. 同时到达; D. 谁先到达不能确定.

大学物理动量与角动量练习题与答案

一、选择题 [ A ] 1.(基础训练2)一质量为m 0的斜面原来静止于水平光滑平面上,将一质量为m 的木块轻轻放于斜面上,如图3-11.如果此后木块能静止于斜面上,则斜面将 (A) 保持静止. (B) 向右加速运动. (C) 向右匀速运动. (D) 向左加速运动. 提示:假设斜面以V 向右运动。由水平方向动量守恒得 0(cos )0m V m V v θ+-= ,而0v =,得0V = [C ]2.(基础训练3)如图3-12所示,圆锥摆的摆球质量为m ,速率为v ,圆半径为R ,当摆球在轨道上运动半周时,摆球所受重力冲量的大小为 (A) 2m v . (B) 22)/()2(v v R mg m π+ (C) v /Rmg π. (D) 0. [ B ]3. (自测提高2)质量为20 g 的子弹,以400 m/s 的速率沿图3-15入一原来静止的质量为980 g 的摆球中,摆线长度不可伸缩.子弹射入后开始与 摆球一起运动的速率为 (A) 2 m/s . (B) 4 m/s . (C) 7 m/s . (D) 8 m/s . 提示:对摆线顶部所在点角动量守恒。 2sin30()mv l M m lV ?=+;其中m 为子弹质量,M 为摆球质量,l 为 摆线长度。 [D ]4.(自测提高4)用一根细线吊一重物,重物质量为5 kg ,重物下面再系一根同样的细线,细线只能经受70 N 的拉力.现在突然向下拉一下下面的线.设力最大值为50 N ,则 (A)下面的线先断. (B)上面的线先断. (C)两根线一起断. (D)两根线都不断. 提示:下面的细线能承受的拉力大于所施加的最大力,所以下面的细线不断。 对重物用动量定理: 0' ' ' =--? ?? ++dt T mgdt dt T t t t t t 下上 ' t 为下拉力作用时间,由于' t t >>,因此,上面的细线也不断。 二、填空题 5.(基础训练8)静水中停泊着两只质量皆为0m 的小船.第一只船在左边,其上站一质量为m 的人,该人以水平向右速度v 从第一只船上跳到其右边的第二只船上,然后又以 同样的速率v 水平向左地跳回到第一只船上.此后 (1) 第一只船运动的速度为v 1= 02m v m m - + 。 (2) 第二只船运动的速度为v 2=0 2m v m 。 (水的阻力不计,所有速度都图3-11 图3-15

4动量和角动量习题思考题

习题4 4-1.如图所示的圆锥摆,绳长为l ,绳子一端固定,另一端系一质量为m 的质点,以匀角速ω绕铅直线作圆周运动,绳子与铅直线的夹角为θ。在质点旋转一周的过程中,试求: (1)质点所受合外力的冲量I ; (2)质点所受张力T 的冲量T I 。 解:(1)设周期为τ,因质点转动一周的过程中, 速度没有变化,12v v =,由I mv =?, ∴旋转一周的冲量0I =; (2)如图该质点受的外力有重力和拉力,且cos T mg θ=,∴张力T 2cos T I T j mg j π θτω =?= ? 所以拉力产生的冲量为 2mg πω ,方向竖直向上。 4-2.一物体在多个外力作用下作匀速直线运动,速度4/v m s =。已知其中一力与运动方向一致,大小随时间变化内关系曲线为半个椭圆,如图。求: (1)力F 在1s 到3s 间所做的功; (2)其他力在1s 到3s 间所做的功。 解:(1)由于椭圆面积为S ab π=椭, ∴1 40125.62 A ab J ππ= == (2)由动能定理可知,当物体速度不变时,外力做的总功为零,所以当该F 做的功为125.6J 时,其他的力的功为-125.6J 。 4-3.质量为m 的质点在Oxy 平面内运动,运动学方程为 cos sin r a t i b t j ωω=+,求: (1)质点在任一时刻的动量; (2)从0=t 到ωπ/2=t 的时间内质点受到的冲量。 解:(1)根据动量的定义:P mv =,而dr v dt ==sin cos a t i b t j ωωωω-+, ∴()(sin cos )P t m a t i b t j ωωω=-- ; (2)由2( )(0)0I mv P P m b j m b j π ωωω =?=-=-= , 所以冲量为零。 4-4.质量为M =2.0kg 的物体(不考虑体积),用一根长为l =1.0m 的细绳悬挂在天花板上。今有一质量为m =20g 的子弹以0v =600m/s 的水平速度射穿物体。刚射出物体时子弹的速度大小v =30m/s ,设穿透时间极短。求:(1)子弹刚穿出时绳中张力的大小;(2)子弹在穿透过程中所受的冲量。 解:(1)解:由碰撞过程动量守恒可得:01mv mv M v =+ ∴01 5.7mv mv v M -= =/m s 根据圆周运动的规律:21v T Mg M l -=,有:2 184.6v T Mg M N l =+=; (2)根据冲量定理可得:00.0257011.4I mv mv N s =-=-?=-?。 4-5.一静止的原子核经放射性衰变产生出一个电子和一个中微子,巳知电子的动量为m/s kg 102.122 ??-,中微子的动量为236.410kg m/s -??,两动量方向彼此垂直。(1)求核反冲动量的大小和方向;(2)已知衰变后原子核的质量为kg 108.526 -?,求其反冲动能。 解:由碰撞时,动量守恒,分析示意图,有: (1)22 10 P -= =核 22 1.3610 /kgm s -=? 20

大学物理动量与角动量练习题与答案

一、选择题 [ A ] 1.(基础训练2)一质量为m 0的斜面原来静止于水平光滑平面上,将一质量为m 的木块轻轻放于斜面上,如图3-11.如果此后木块能静止于斜面上,则斜面将 (A) 保持静止. (B) 向右加速运动. (C) 向右匀速运动. (D) 向左加速运动. 提示:假设斜面以V 向右运动。由水平方向动量守恒得 0(cos )0m V m V v θ+-= ,而0v =,得0V = [C ]2.(基础训练3)如图3-12所示,圆锥摆的摆球质量为m ,速率为v ,圆半径为R ,当摆球在轨道上运动半周时,摆球所受重力冲量的大小为 (A) 2m v . (B) 2 2)/()2(v v R mg m π+ (C) v /Rmg π. (D) 0. [ B ]3. (自测提高2)质量为20 g 的子弹,以400 m/s 的速率沿图3-15入一原来静止的质量为980 g 的摆球中,摆线长度不可伸缩.子弹射入后开始与 摆球一起运动的速率为 (A) 2 m/s . (B) 4 m/s . (C) 7 m/s . (D) 8 m/s . 提示:对摆线顶部所在点角动量守恒。 2sin 30()mv l M m lV ?=+;其中m 为子弹质量,M 为摆球质量,l 为 摆线长度。 [D ]4.(自测提高4)用一根细线吊一重物,重物质量为5 kg ,重物下面再系一根同样的细线,细线只能经受70 N 的拉力.现在突然向下拉一下下面的线.设力最大值为50 N ,则 (A)下面的线先断. (B)上面的线先断. (C)两根线一起断. (D)两根线都不断. 提示:下面的细线能承受的拉力大于所施加的最大力,所以下面的细线不断。 对重物用动量定理: 0' ' ' =--? ?? ++dt T mgdt dt T t t t t t 下上 ' t 为下拉力作用时间,由于' t t >>,因此,上面的细线也不断。 二、填空题 5.(基础训练8)静水中停泊着两只质量皆为0m 的小船.第一只船在左边,其上站一质量为m 的人,该人以水平向右速度v 从第一只船上跳到其右边的第二只船上,然后又以 同样的速率v 水平向左地跳回到第一只船上.此后 (1) 第一只船运动的速度为v 1= 图3-11 图3-15

第三章 动量与角动量(答案)2011

一、选择题 [ C ]1.(基础训练3)如图3-12所示,圆锥摆的摆球质量为m ,速率为v ,圆半径为R ,当摆球在轨道上运动半周时,摆球所受重力冲量 的大小为 (A) 2m v . (B) 22)/()2 (v v R mg m π+ (C) v /Rmg π. (D) 0. 【提示】2 2T G T I mgdt mg ==?? , 而v R T π2= [ C ]2.(自测提高1)质量为m 的质点,以不变速率v 沿图3-16中正三角形ABC 的水平光滑轨道运动.质点越过A 角时,轨道作用于质点的冲量的大小为 (A) m v . (B) . (C) . (D) 2m v . 【提示】如图,21 21t t I fdt mv mv ==-? , 21I mv mv ∴=-= [ B ]3. (自测提高2)质量为20 g 的子弹,以400 m/s 的速率沿图3-15 射入一原来静止的质量为980 g 的摆球中,摆线长度不可伸缩.子弹射入后 开始与摆球一起运动的速率为 (A) 2 m/s . (B) 4 m/s . (C) 7 m/s . (D) 8 m/s . 【提示】相对于摆线顶部所在点,系统的角动量守恒: 2sin30()mv l M m lV ?=+;其中m 为子弹质量,M 为摆球质量,l 为摆线长度。 [ C ]4.(附录E 考研模拟题2)体重、身高相同的甲乙两人,分别用双手握住跨过无摩擦轻滑轮的绳子各一端.他们从同一高度由初速为零向上爬,经过一定时间,甲相对绳子的速率是乙相对绳子速率的两倍,则到达顶点的情况是 (A)甲先到达. (B)乙先到达. (C)同时到达. (D)谁先到达不能确定. 【提示】以地面为参考系,系统的合外力矩为零,所以系统的角动量守恒:0Rmv Rmv v v =-=甲地乙地甲地乙地,所以对对对对 ,因此,从地面观察,两人永远同一高度。 图3-15 图3-16

第三章--动量和角动量--作业答案

第三章 动量和角动量 一. 选择题: [ C ]1、[基础训练3] 如图3-12所示,圆锥摆的摆球质量为m ,速率为v ,圆半径为R ,当摆球在轨道上运动半周时,摆球所受重力冲量的大小为 (A) 2mv . (B) 2 2)/()2(v v R mg m π+ (C) v /Rmg π. (D) 0. 【提示】重力为恒力,故: I=ν πνπR mg R mg T mg dt T ? =?=?=??222mg 20 [ C ]2、[基础训练4] 机枪每分钟可射出质量为20 g 的子弹900颗,子弹射出的速率为800 m/s ,则射击时的平均反冲力大小为 (A) 0.267 N . (B) 16 N . (C)240 N . (D) 14400 N . 【提示】 N s s P F 240600/m 800kg 02.0900t =-??=??= ) ( [ B ]3、[自测提高2] 质量为20 g 的子弹,以400 m/s 的速率沿图3-17射入一原来静止的质量为980 g 的摆球中,摆线长度不可伸缩.子弹射入后开始与摆球一起运动的速率为 (A) 2 m/s . (B) 4 m/s . (C) 7 m/s . (D) 8 m/s . 【提示】对摆线顶部所在点角动量守恒。 2sin 30()mv l M m lV ?=+;其中m 为子弹质量,M 为摆球质量,l 为 摆线长度。 [ C ]4、(自测提高3)体重、身高相同的甲乙两人,分别用双手握住跨过无摩擦轻滑轮的绳子各一端.他们从同一高度由初速为零向上爬,经过一定时间,甲相对绳子的速率是乙相对绳子速率的两倍,则到达顶点的情况是 (A)甲先到达. (B)乙先到达. ?30v ? 2 图3-17 m v ? R

第三章 动量和角动量作业答案

一. 选择题: [ C ]1、[基础训练3] 如图3-12所示,圆锥摆的摆球质量为 m ,速率为v ,圆半径为R ,当摆球在轨道上运动半周时,摆球所受重力冲量的大小为 (A) 2m v . (B) 2 2)/()2(v v R mg m π+ (C) v /Rmg π. (D) 0. 【提示】重力为恒力,故: I=ν πνπR mg R mg T mg dt T ?=?=?=??222mg 20 [ C ]2、[基础训练4] 机枪每分钟可射出质量为20 g 的子弹900颗,子弹射出的速率 为800 m/s ,则射击时的平均反冲力大小为 (A) 0.267 N . (B) 16 N . (C)240 N . (D) 14400 N . 【提示】 N s s P F 240600/m 800kg 02.0900t =-??=??= ) ( [ B ]3、[自测提高2] 质量为20 g 的子弹,以400 m/s 的速率沿图3-17射入一原来静 止的质量为980 g 的摆球中,摆线长度不可伸缩.子弹射入后开始与摆球一起运动的速率为 (A) 2 m/s . (B) 4 m/s . (C) 7 m/s . (D) 8 m/s . 【提示】对摆线顶部所在点角动量守恒。 2sin 30()mv l M m lV ?=+;其中m 为子弹质量,M 为摆球质量,l 为 摆线长度。 [ C ]4、(自测提高3)体重、身高相同的甲乙两人,分别用双手握住跨过无摩擦轻滑轮的绳子各一端.他们从同一高度由初速为零向上爬,经过一定时间,甲相对绳子的速率是乙相对绳子速率的两倍,则到达顶点的情况是 (A)甲先到达. (B)乙先到达. (C)同时到达. (D)谁先到达不能确定. 【提示】取甲乙两人、绳子、滑轮作为系统。该系统对滑轮中心点合外力矩为零,系统对滑轮中心点角动量守恒,12rmv rmv =,所以:12v v =,(其中r 为滑轮半径)故甲乙两人相对地面速度大小在任意时刻均相等。从而两人同时到达顶点。 图3-17

江苏省南京物理竞赛讲义-5.3角动量例题

5.3角动量例题 例1、在一根长为3l 的轻杆上打一个小孔,孔离一端的距离为l ,再在杆 的两端以及距另一端为l 处各固定一个质量为M 的小球。然后通过此孔 将杆悬挂于一光滑固定水平细轴O 上。开始时,轻杆静止,一质量为m 的铅粒以v 0的水平速度射入中间的小球,并留在其中。求杆摆动的最大 高度。 例2、质量m =1.1 kg 的匀质圆盘,可以绕通过其中心且垂直盘面的水平 光滑固定轴转动.圆盘边缘绕有绳子,绳子下端挂一质量m 1=1.0 kg 的物体,如图所示.起初在圆盘上加一恒力矩使物体以速率v 0=0.6 m/s 匀速上升,如撤去所加力矩,问经历多少时间圆盘开始作反方向转动. 例3、两个质量均为m 的质点,用一根长为2L 的轻杆相连。两质点 以角速度ω绕轴转动,轴线通过杆的中点O 与杆的夹角为θ。试求 以O 为参考点的质点组的角动量和所受的外力矩。 例4、小滑块A 位于光滑的水平桌面上,小滑块B 位于 桌面上的小槽中,两滑块的质量均为m ,并用长为L 、不 可伸长、无弹性的轻绳相连。开始时,A 、B 之间的距离 为L/2, A 、B 间的连线与小槽垂直。突然给滑块A 一个冲击,使其获得平行与槽的速度v 0,求滑块B 开始运动时的速度 例5、有一半径为R 的圆形平板平放在水平桌面上,平板与水平桌面的摩擦系数为μ,若平板绕通过其中心且垂直板面的固定轴以角速度ω0开始旋转,它将在旋转几圈后停止? 例6、一质量为M a ,半径为a 的圆筒A ,被另一质量为M b ,半 径为b 的圆筒B 同轴套在其外,均可绕轴自由旋转。在圆筒A

的内表面上散布了薄薄的一层质量为M o的沙子,并在壁上开了许多小孔。在t=0时,圆筒A以角速度ω0绕轴匀速转动,而圆筒B静止。打开小孔,沙子向外飞出并附着于B筒的内壁上。设单位时间内喷出的沙子质量为k,若忽略沙子从A筒飞到B筒的时间,求t时刻两筒旋转的角速度。 *例7、如图,CD、EF均为长为2L的轻杆,四个端点各有 一个质量为m的质点,CE、DF为不可伸长的轻绳,CD 的中点B处用一细线悬于天花板A点。突然剪断DF,求剪 断后瞬间,CE、AB上的张力分别是多少?

《大学物理》习题册题目及答案第3单元 角动量守恒定律

第3单元 角动量守恒定律 序号 学号 姓名 专业、班级 一 选择题 [ A ]1.已知地球的质量为m ,太阳的质量为M ,地心与日心的距离为R ,引力常数为G ,则地球绕太阳作圆周运动的角动量为 (A) GMR m (B) R GMm (C) R G Mm (D) R GMm 2 [ C ]2. 关于刚体对轴的转动惯量,下列说法中正确的是 (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。 [ E ]3. 如图所示,有一个小块物体,置于一个光滑的水平桌面上,有一绳其一端连结此物体,另一端穿过桌面中心的小孔,该物体原以角速度ω在距孔为R 的圆周上转动,今将 绳从小孔缓慢往下拉,则物体 动能不变,动量改变。 动量不变,动能改变。 角动量不变,动量不变。 角动量改变,动量改变。 角动量不变,动能、动量都改变。 [ A ]4.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) 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 。 [ B ]5.两个均质圆盘A 和B 密度分别为A ρ和B ρ,若A ρ>B ρ,但两圆盘质量与厚度相

同,如两盘对通过盘心垂直于盘面轴的转动惯量各为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 [ A ]6.有两个力作用在一个有固定转轴的刚体上: (1) 这两个力都平行于轴作用时,它们对轴的合力矩一定是零; (2) 这两个力都垂直于轴作用时,它们对轴的合力矩一定是零; (3) 当这两个力的合力为零时,它们对轴的合力矩也一定是零; (4) 当这两个力对轴的合力矩为零时,它们的合力也一定是零。 在上述说法中: (A) 只有(1)是正确的。 (B) (1)、(2)正确,(3)、(4)错误。 (C) (1)、(2)、(3)都正确,(4)错误。 (D) (1)、(2)、(3)、(4)都正确。 [ C ]7.一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ω (A) 增大 (B) 不变 (C) 减小 (D) 不能确定 二 填空题 1.质量为m 的质点以速度 v 沿一直线运动,则它对直线上任一点的角动量为 ___0_ 。 2.飞轮作匀减速转动,在5s 内角速度由40πrad·s 1 -减到10πrad·s 1 -,则飞轮在这5s 内总共转过了___62.5_____圈,飞轮再经_______1.67S_____ 的时间才能停止转动。 3. 一长为l 、质量可以忽略的直杆,两端分别固定有质量为2m 和m 的小球,杆可绕通过其中心O 且与杆垂直的水平光滑固定轴在铅直平面内转动。 开始杆与水平方向成某一角度θ,处于静止状态,如图所示。释放后,杆绕O 轴转动,则当杆转到水平位置时,该系统所受的合外力矩的大小M = mgl 21 ,此时该系统角加速度的大小β= l g 32 。 4.可绕水平轴转动的飞轮,直径为1.0m ,一条绳子绕在飞轮的外周边缘上,如果从静 止开始作匀角加速运动且在4s 内绳被展开10m ,则飞轮的角加速度为2 /5.2s rad 。 5.决定刚体转动惯量的因素是 ___刚体的质量____ __;__刚体的质量分布____

4动量和角动量习题思考题

) s 习题4 4-1.如图所示的圆锥摆,绳长为l ,绳子一端固定,另一端系一质量为m 的质点,以匀角速ω绕铅直线作圆周运动,绳子与铅直线的夹角为θ。在质点旋转一周的过程中,试求: (1)质点所受合外力的冲量I ; (2)质点所受张力T 的冲量T I 。 解:(1)设周期为τ,因质点转动一周的过程中, 速度没有变化,12v v = ,由I mv =? , ∴旋转一周的冲量0I = ; (2)如图该质点受的外力有重力和拉力, 且cos T mg θ=,∴张力T 旋转一周的冲量: 2cos T I T j mg j πθτω =?=? 所以拉力产生的冲量为2mg πω ,方向竖直向上。 4-2.一物体在多个外力作用下作匀速直线运动,速度4/v m s =。已知其中一力 F 方向恒与运动方向一致,大小随时间变化内关系曲线为半个椭圆,如图。求: (1)力F 在1s 到3s 间所做的功; (2)其他力在1s 到3s 间所做的功。 解:(1)半椭圆面积?====?=????v t F v t Fv x F x F A d d d d J 6.125402012 1 4==???=ππ (2)由动能定理可知,当物体速度不变时,外力做的 总功为零,所以当该F 做的功为125.6J 时,其他的力 的功为-125.6J 。 4-3.质量为m 的质点在Oxy 平面内运动,运动学方程为 cos sin r a t i b t j ωω=+ ,求: (1)质点在任一时刻的动量; (2)从0=t 到ωπ/2=t 的时间内质点受到的冲量。 解:(1)根据动量的定义:P mv = ,而dr v dt == sin cos a t i b t j ωωωω-+ , ∴()(sin cos )P t m a t i b t j ωωω=-- ;

动量角动量

一、选择题 [C]1.(基础训练3)如图3-12所示,圆锥摆的摆球质量为m,速率为 v,圆半径为R,当摆球在轨道上运动半周时,摆球所受重力冲量的大 小为 (A) 2 m v.(B) 2 2) / ( ) 2( v v R mg mπ + (C) v/ Rmg π.(D) 0. [C v沿图3-16中正三角形 ABC的水平光滑轨道运动.质点越过A角时,轨道作用于质点的冲量的大小 为 (B)2m v. m dt=) mv [ B ]3. (自测提高2)质量为20 g的子弹,以400 m/s的速率沿图3-15射入 一原来静止的质量为980 g的摆球中,摆线长度不可伸缩.子弹射入后开始 与摆球一起运动的速率为 (A) 2 m/s.(B) 4 m/s.(C) 7 m/s .(D) 8 m/s. 提示:对摆线顶部所在点角动量守恒。 2 sin30() mv l M m lV ?=+;其中m为子弹质量,M为摆球质量,l为 摆线长度。 [C]4.(附录E考研模拟题2)体重、身高相同的甲乙两人,分别用双手握住跨过无摩擦轻滑轮的绳子各一端.他们从同一高度由初速为零向上爬,经过一定时间,甲相对绳子的速率是乙相对绳子速率的两倍,则到达顶点的情况是 (A)甲先到达.(B)乙先到达. (C)同时到达.(D)谁先到达不能确定. 提示:取轻滑轮中心为坐标原点。 1122 M r m g r m g =?+?=, 1122 =0 r mv r mv ?+?=常矢量(开始时) 二、填空题 5.(基础训练7)设作用在质量为1 kg的物体上的力F=6t+3(SI).如果物体在这一力的作用下,由静止开始沿直线运动,在0到2.0 s的时间间隔内,这个力作用在物体上的冲量大小I=18N s?. 图3-15

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