大学物理习题册题目及答案第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) mGMR

(B)

GMmG (C) Mm

RR (D)

GMm 2R[ 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 (A)动能不变，动量改变。 (B)动量不变，动能改变。 (C)角动量不变，动量不变。 (D)角动量改变，动量改变。

(E)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

O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 。

[ B ]5．两个均质圆盘A和B密度分别为A和B，若A>B，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JA和JB，则 (A) JA>JB (C) JA＝JB

(B) JB>JA

(D) JA、JB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

(A) 增大 (B) 不变 (C) 减小 (D) 不能确定 mm

rO•

M

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内总共转过了圈，飞轮再经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，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 = mo•2m2g1mgl2 ，此时该系统角加速度的大小= 3l 。

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2.5rad/s。

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____ ________；_____转轴的位置_______。

６．一根质量为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μ，则杆转动时受的摩擦力矩的大小为

21mgl。 2

７．转动着的飞轮的转动惯量为J，在t=0时角速度为ω0，此后飞轮经历制动过程，阻力矩M的大小与角速度ω的平方成正比，比例系数为k(k为大于0的常数)。当ω=0时，

2k02J1飞轮的角加速度β= 。从开始制动到ω=0所经过的时间t= 。

k09J313

8. 在力矩作用下，一个绕轴转动的物体作 ______变角速_______________运动，系统所受的合外力矩为零，则系统的__________________角动量__________________________________守恒。

三 计算题

１．一半径为R的圆形平板放在水平桌面上，平板与水平桌面的摩擦系数为u，若平板绕通过其中心且垂直板面的固定轴以角速度0开始旋转，它将在旋转几圈后停止 解：设圆板面密度为RmR2，则转动时受到的摩擦阻力矩大小为 MdMg2r2dr02gR3 3由转动定律MJ可得角加速度大小

2mgR4g M31J3RmR22设圆板转过n转后停止，则转过的角度为2n。由运动学关系

2022可得旋转圈数

0,0

n2024g3R3R02 16g2

2．半径为R具有光滑轴的定滑轮边缘绕一细绳，绳的下端挂一质量为m的物体，绳的质量可以忽略，绳与定滑轮之间无相对滑动，若物体下落的加速度为a，求定滑轮对轴的转动惯量。

解：分别以定滑轮和物体为研究对象，对物体应用牛顿运动定律，对定滑轮 应用转动定律列方程：

mgTma （1） TRJ （2） 由牛顿第三定律有

TT （3） RJTTammg由角量和线量的关系有 aR （4） 由以上四式联解可得

JmgaR2/a