《理论力学》习题三答案讲解

2026/4/28 14:14:12

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A、??v, B、2m??v C、?2m??v D、?m??v 25、在有心力场中运动的质点,下列说法正确的是( B )。 A、动量守恒,角动量守恒,机械能守恒。 B、动量不守恒,角动量守恒,机械能守恒。 C、角动量不守恒。 D、机械能不守恒。

26、细杆绕通过杆的一端O点的水平轴转动,在重力作用下,当无初速地自水平位置转到竖直位置时,细杆的角速度?为( C )。

''''A、

??g; B、

??3g3g6g????2; C、; D、。

?km1m2r,开始时,两质27、质量为m1和m2的两自由质点互相吸引,它们之间的引力势能为

1a点皆处于静止状态,其间距离为a,当两质点的距离为2时,质量为m1的质点的速度可表为

(A)。

v1?m22ka(m1?m2)v1?m1B、

A、

2ka(m1?m2)v1?m2C、

2kam1v1?m2D、

2kam2

28、自由质点在球坐标系下的拉格朗日量为(设势能为V(r))( A )。

L?11m(r2?r2?2?r2Sin2??2)?V(r)L?m(r2?r2?2)22 B、 121mrL?mr2Sin2??222 D、

A、

C、

L?29. 某瞬时,平面运动刚体的绝对角速度和角加速度分别为?和?,相对某基点A转动角速度和角加速度分别为?A和?A,相对基点B转动角速度和角加速度分别为?B和?B,则应有( B )。

A、?A??B??,?A??B??; B、?A??B??,?A??B??; C、?A??B??,?A??B??; D、?A??B??,?A??B??。 30. 刚体绕同平面内任意二根轴转动的合成运动( D )。 A、一定是平面运动; B、一定是平动; C、一定是定轴转动; D、是绕瞬轴的转动。

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二、判断题(本大题共20小题,每小题2分,共40分,正确填“T”,错误填“F”)

1、法向加速度是因为速度的大小变化所引起的。( F ) 2、非保守力做功与路径无关。( F )

3、在有心力场中运动的质点角动量守恒,机械能守恒。( T ) 4、内力不改变质点组的总动能。( F ) 5、刚体作定点转动的自由度是3。( T )

6、作用在刚体上的力可沿作用线移动而作用效果不变。( T )

7、若作用在刚体上的所有外力的矢量和为零,则刚体处于平衡状态。( F )

8、由于地球是一个转动参照系,惯性离心力的作用将使重力加速度随着纬度而变化。( T ) 9、自由落体偏东是科里奥利力的影响。( T )

10、虚位移是约束许可的条件下,可能发生的位移,是不需要时间的。( T ) 11、切向加速度是因为速度的方向变化所引起的。( F ) 12、保守力作功与路径无关。( T )

13、在有心力场中运动的质点动量守恒。( F ) 14、内力不改变质点组的总动量。( T ) 15、刚体作一般运动时,自由度是6。( T ) 16、内力不改变质点组质心运动状态。( T )

17、若作用在刚体上的所有外力的力矩的矢量和为零,则刚体处于平衡状态。( F ) 18、轨道磨损和河岸冲刷是科里奥利力的影响。( T ) 19、质点发生实位移是需要时间的。( T )

20、在稳定约束的情况下,实位移是虚位移中的一个。( T )

1.(20分) 半径为R的半圆形凸轮D以等速v0沿水平线向右运动,带动从动杆AB沿铅直方向上升,如图所示,求φ=30゜时杆AB相对于凸轮的速度和加速度。 1. 解:以杆AB上点A为动点,凸轮D为动系。 (1)速度va?ve?vr

ve?v0 由几何关系得

vr?ve23?v0 cos?3(2)加速度

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ae?0

aa?arn?art

2vr24v0a??

R3Rnr243v0由几何关系得a?a?tan??

9Rtrnr283v0 ar?(a)?a9Rn2rtr2.(20分)如图所示,均质细杆AB长l,质量为m,由直立位置开始滑动,上端A沿墙壁向下滑,下端B沿地板向右滑,不计摩擦。求细杆在任一位置φ时的角速度ω、角加速度α和A,B处的约束力。 解:细杆质心

xc?llcos?,yc?sin? 22上式对t求导,注意到

????

l得xc??sin?

2lyc???cos?

2lxc?(?sin???2cos?)

2lyc??(?cos???2sin?)

2由动能定理

11m?2l2?mg(1?sin?)(1) 62上式对t求导得

121ml???mglcos???(2) 32由(1)(2)解得??3g3g(1?sin?),??cos? l2l由质心运动定理mxc?FA,myc?FB?mg 得FA?92mgcos?(sin??), 43西安交通大学网络教育学院

12??FB?mg?1?9sin?(sin??)?

43??3.(20分)在正方形的顶角A和B处,分别作用力F1和F2,如图所示。龟兹两力在x,y,z轴上的投影和对x,y,z轴的矩。试将图中的力F1和F2向点O简化,并用解析式计算其大小和方向。 解:

另正方形边长为a,则有 投影:F1x??3F1 3F1y??3F1 3F1z?3F1 (1) 33F1a 3主矩Mx?My??3F1a 3Mz?0 (2) 投影:F2x?22F2,F2y?0,F2z?F2 (3) 2222F2a,My?0,Mz??F2a (4) 22主矩:Mx?由(1)(3)给出 主矢:FR?(?32332F1?F2)i?F1?j?(F1?F2)k 32332主矩:M?(

3232F1?F2)ai?F1aj?F2a?k 3232


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