求证以下两个刚体转动惯量的测定

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52.测轮盘转动惯量的装置如图1所示。被测轮盘像定
滑轮一样被固定在实验台边缘,悬线和固定转轴间的距
离为r,先在悬线下方挂一个质量为ml的砝码,从距地
高度为h处由静止释放,记录落地所需时间t1;再换一
质量为m2(m2>m1)的砝码,自同一高度下落h,所
需时间 t2。阻力及摩擦忽略不计。由所得数据求轮盘
的转动惯量。
53.质量为m,长为 l的细杆,其质量分布均匀,用图 1
细绳系住杆的两端,水平悬挂起来。剪断一绳,求该瞬时另一绳的张力。
54.在同一轴上有两个转动惯量均为J的圆盘A和B,A,B可以分离,也可以靠在一起,开始时A盘静止,B盘的角速度为 ?0,两盘靠接在一起后,由于摩擦,最后达到共同的角速度 ?0。求: ?0的大小;由两盘组成的系统动能的增量为多少; B盘受到的冲量矩多大;摩擦力矩对A作的功多大。
55.如图2所示,质量为M、半径为R可视为均质圆盘的
定滑轮,其上跨过一不可伸长的轻绳,绳的左端系一质量为
m1的物体,右边绳上套一质量为m2的小铁环(m2<ml=,
设滑轮与轴间无摩擦,绳与滑轮间无相对滑动。若在运动过
程中小环对地球保持静止,试求:滑轮的角加速度。物体的
加速度及两侧绳中的张力。
56.长为 l、质量为m的均质细杆可绕过其一端与杆垂直的
固定水平轴在竖直面内转动。使杆静止在水平位置,然后释
放,当杆转过 ?角时,求:
(1)杆的角速度、角加速度;
(2)质心的切向加速度、法向加速度;
(3)在从 0??的过程中重力矩所作的功。
57. AB为一质量分布均匀的直杆,长为 l,质量为m 1, A端固定在墙上,杆成水平, B端系一轻细绳结于墙上A点的上方,绳与杆成 300 ,B下端挂一质量为 m2
的重物。求图2
杆 A端所受的力及绳中张力。
58.简谐振动方程为
2x?0.1cos(8?t??)3
式中x的单位为m,t的单位为s。试画出表示位移、速度和加速度的旋转矢量,并画出x-t,v-t及a-t曲线。
- 59.弹簧振子水平放置,克服弹簧拉力将质点自平衡位置移开4.0×102 m,此时弹簧
拉力为24 N,随即释放,形成简谐振动,求:简谐振动的总能量,质点释放后行至振幅一半时振子的动能及势能。
60.已知两个简谐振动如下:
x1?A1cos(?t??5x2?A2cos(?t??)6,
6, 画出表示 A1, A2和两简谐振动合成后的 A的旋转矢量。
61、一质量为65kg的人带着一个5kg的铅球,在冰上以1m?s的速度朝前滑行。当铅
C1球以5m?s的速度抛出后,滑雪者的速度变为多少?
62、质量为100kg的物体在力F=3+2X(SI制)作用下,从静止开始沿X轴运动。求物体运动3m时的动能。
63.图1所示,质量为M的滑块放在光滑水平地面上,一质量为m的小球水平向右运动,以速度v1与滑块斜面相碰,碰后竖直向上弹起速度为v2。若碰撞时间为Δt,试计算此过程中滑块对地面的平均作用力。 -164.铅直弹簧,劲度系数为40N?m, 若将一质量为2.0g的铜板放在上面,并将弹簧下压1.0cm,则松开弹簧后,铜板可飞到这一位置上
方多高处?
65光滑水平桌面上有一小孔O,一细绳穿过小孔,其一端系一小球放在桌面上,另一端用手拉住。设开始时令小球作速率V1绕孔O作半径为r1的匀速率圆周运动,如图2所示,现在向下缓慢拉绳,直到小球作半径为r1/2的圆周运动时停止。试求此时小球的速率V2。 66一质量为2kg的木块由0.4m的高度落在一竖直弹簧C1上,弹簧的劲度系数为2000N?m,求弹簧的最大压缩量。C2(取g≈10ms)
67静止容器爆炸后分成三片。二片质量相等,以相同速
C1率30m?s沿相互垂直的方向飞离,第三片质量为其他各
片质量的三倍,求其爆炸后飞离速度的大小及方向。
C168一弹簧枪的弹簧劲度系数为200N?m,若枪欲以
30°的仰角,将一质量为0.02kg的小球射到5米高地方,求起初弹簧需要压缩的长度。
C1(取g≈10m?s)
???269已知质量m=2N的质点,其运动方程的正交分解式为r?4ti?(3t?2)j(SI)
试求:(1)质点在任意时刻t的速度矢量的正交分解式;
(2)质点在任意时刻t所受的合力。(10分)
70、一质量为M的均匀薄圆盘,半径R,厚δ,盘面与水平桌面紧密接触,盘与桌面间的滑动摩擦系数为μ,圆盘绕通过其中心的竖直轴线转动,初始角速度为ω0,问经过多长时间后圆盘将静止不动。
71、如图所示,一个劲度系数为k的轻弹簧与轻细绳相连
结,细绳跨过一半径为R、转动惯量为J的定滑轮,绳的另一端
悬挂一质量为m的物体。开始时,弹簧无伸长,物体由静止释
放,不计滑轮转轴的摩擦力矩,当物体下落h时,试求物体的
72可视为均质圆盘的滑轮,质量为M,半径为R,绕在滑
轮上的轻绳一端系一质量为m的物体,在力矩的作用下,滑轮
绕水平轴加速转动,轮轴处的摩檫力可忽略。设开始时系统处
于静止,求物体下降距离为h时,滑轮的角速度、角加速度。
73、以20N?m的恒力矩作用在有固定轴的转轮上,在10s内该
轮的转速由零增大到100reV/min。此时移去该力矩,转轮因摩檫力矩
的作用经100s而停止。试推算此转轮对其固定轴的转动惯量。
74、如图所示,一倔强系数k的轻弹簧一端连一质量为m的滑块,
放在光滑水平面上,弹簧另一端固定。今将弹簧压缩x0后放手,任其
自由振动,以放手时刻作为计时起点,求:
(1)振动方程:
(2)t =1/16s时,滑块的位移、速度、加速度和受到的作用力;
(3)从起始位置运动到弹簧伸长
75、有两个同方向,同频率的谐振动,其合振动的振幅
为A=0.20m,其相位与第一振动的相位差为φ-φ1=π/6,已
知第一振动的振幅为A1=0.173m,求第二个振动的振幅A2
及第一、第二振动之间的相位差φ2-φ1。
76、一微波探测器位于湖岸水面以上0.5m处,一发射波长21cm的单色微波的射电星从地平线上缓缓升起,探测器将相继指出信号强度的极大值和极小值,
当探测器接收到第一个极大值时,射电星位于湖面以上什么角度?
77、如图所示:三个相干波源,各自在S1、、S2、、S3处的振动方程为:填
71 x0处所需的最短时2
y1?Acos(?t??/2);y2?Acos(?t);y3?2Acos(?t??/2);这三
列波在O点相遇,求O点的合振动方程。
78、两相干波源S1和S2的距离为d=30m,S1和S2都在x轴坐标上,S1
位于原点O。设由S1和S2分别发出的两列波沿x轴传播时,
强度保持不
变,x1?9m和x2?12m处的两点是相邻的两个因干涉而静止的点。求两波的波长和两波源之间的最小相位差。
79、一弹簧振子沿x轴作简谐振动,已知振动物体最大位移为xm=0.4m,最大恢复力为Fm=0.8N,最大速度为Vm?0.8?m/s,又知t=0的初位移为+0.2m,且初速度与所选x轴方向相反。(1)求振动能量。(2)求此振动的表达式。
80、一列沿x正向传播的简谐波,已知t1=0和t2=0.25s时的
波形如图,试求:
(1)振动方程;(2)波动方程;(3)作出波源振动曲线。
81、如图所示,原点O是波源,振动方向垂直纸面,波长是
λ,AB为波的反射面,反射时无半波损失,O点位于A点的正上方,Ao=h,Ox轴平行于AB,求Ox轴上干涉加强点的
坐标(限于x≥0)。
82、一轻弹簧在60N的拉力下伸长30cm,现把质量为40kg
81 的物体悬挂在该弹簧的下端并使之静止,再把物体向下拉
10cm,然后由静止释放并开始计时,求:(1)物体的振动方
程;(2)物体在平衡位置上方5cm时弹簧对物体的拉力;(3)物体从第一次越过平衡位置时刻起到它运动到上方5cm处所需要的最短时间。
83 .已知质点的运动方程为计80
???A2sin?t?r?A1cos?tij(SI) ,其中A1、A2、 ω均为正
的常量。① 试证明质点的运动轨迹为一椭圆;
② 证明质点的加速度恒指向椭圆中心;
③ 试说明质点在通过图中 M 点时,其速率是增大还是减小?
84 .某物体从空中由静止落下,其加速度a?A?Bv(A、B为常量),
① 物体下落的速度;
② 物体的运动方程。(取竖直向下为 y轴正向,设t=o时, y0?0,
85 . 一质点沿半径为R的圆形轨道运动,初速度为v0,其加速
度方向与速度方向之间的夹角?恒定。试求质点的速度(用v0,R,
?,t表示 ) 。
86 一部高为 h= 1.8m的升降机,以加速度 a= 0.2m /s上升,当
上升速度为v0=2m/s 时,有一螺帽自升降机的天花板上脱落。①
取坐标系如图所示,并以螺帽脱离天花板时作为计时起点,则:
螺帽的运动方程为y1;升降机底板的运动方程为y2
② 试计算螺帽从天花板落到升降机底版所需要的时间。
87.射箭运动员用力f?490N使弓弦中点产生 x?0.6m 的位移,然后把质量2m?0.06kg的箭竖直上射。设拉力和弓弦中点的位移成正比(准弹性力),试求该箭离弦时所具有的速度(要求用牛顿运动定律求解)。
88.质量为 m ,速度为 v0 的摩托车,在关闭发动机以后沿直线滑行,它所受到的阻力f??cv,式中 c 为正常数。试求 ① 关闭发动机后 t 时刻的速度;
② 关闭发动机后 t 时间内所走的路程。
89如图 2-6 所示,具有光滑半球形凹槽的物块B固定在桌
面上。质量为 m 的质点从凹槽的半球面(半径为 R )的上
端 P 点自静止开始下滑,当滑至 ??30的 Q 点时,试求:
① 质点在 Q 点的速率(要求用牛顿定律和功能关系两种方
法求解);② 质点在 Q 点对球面的压力 N 。
90.如图所示,一个劲度系数为k的轻弹黄与一轻柔绳相连结,该绳跨过一半径为R,转动惯量为I的定滑轮,绳的另一端悬挂一质量为m的物体。开始时,弹簧无伸长,物体由静止释放。滑轮与轴之间的摩擦可以忽略不计。当物体下落时,试求物体的速度。①用牛顿定律和转动定律求解;
②用守恒定律求解;③若k=2.0Nm,R=0.3m,I=0.3kg.m,m=6.0kg,h=0.4m,计算v的大小。
91.一皮带传动装置如图0所示,A、B
两轮上套有传动皮带。外
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