理论力学题库第五章

理论力学题库——第五章一、填空题1.限制力学体系中各质点自由运动的条件称为。质点始终不能脱离的约束称为约束，若质点被约束在某一曲面上，但在某一方向上可以脱离，这种约束称为约束。2.受有理想约束的力学体系平衡的充要条件是，此即原理。3.基本形式的拉格朗日方程为，保守力系的拉格朗日方程为。4.若作用在力学体系上的所有约束力在任意虚位移中所作的虚功之和为零，则这种约束称为约束。5.哈密顿正则方程的具体形式是和。5-1.n个质点组成的系统如有k个约束，则只有3n-k个坐标是独立的.5-2.可积分的运动约束与几何约束在物理实质上没有区别，合称为完整约束.5-3自由度可定义为：系统广义坐标的独立变分数目，即可以独立变化的坐标变更数.5-4.广义坐标就是确定力学体系空间位置的一组独立坐标。5-5.虚位移就是假想的、符合约束条件的、无限小的、即时的位置变更。5-6.稳定约束情况下某点的虚位移必在该点曲面的切平面上。5-7.理想、完整、稳定约束体系平衡的充要条件是主动力虚功之和为零.5-8.有效力（主动力+惯性力）的总虚功等于零。5-9.广义动量的时间变化率等于广义力（或：主动力+拉氏力）。5-10.简正坐标能够使系统的动能和势能分别用广义速度和广义坐标的平方项表示。5-11.勒让德变换就是将一组独立变数变为另一组独立变数的变换。5-12.勒让德变换可表述为：新函数等于不要的变量乘以原函数对该变量的偏微商的和，再减去原函数。5-13.广义能量积分就是t为循环坐标时的循环积分。5-14.泊松定理可表述为：若21),,(,),,(ctpqctpq是正则方程的初积分，则3c,也是正则方程的初积分.5-15.哈密顿正则方程的泊松括号表示为：],[Hpp；],[Hqq。5-16.哈密顿原理可表述为：在相同始终位置和等时变分条件下，保守、完整力系所可能做的真实运动是主函数取极值.5-17.正则变换就是使正则方程形式不变的广义坐标的变换。5-18.正则变换目的就是通过正则变换，使新的H*中有更多的循环坐标。5-19.哈密顿正则方程为：pHq；qHp。5-20.哈密顿正则变换的数学表达式为：sLqLqtqpH1),,(。二、选择题5-1.关于广义坐标的理解，下列说法正确的是：【B】A广义坐标就是一般的坐标；B广义坐标可以是线量，也可以是角量；C一个系统的广义坐标数是不确定的；D系统广义坐标的数目一定就是系统的自由度数5-2.关于自由度数目的理解，下列说法正确的是：【B】A系统的自由度数目就是系统的独立的一般坐标的数目；B系统的自由度数目与系统的广义坐标的独立变更数目一定相同；C一个系统的自由度数目是不确定的，与系统广义坐标的选取有关；D系统的自由度数目一定与系统的广义坐标的数目相同。5-3.关于分析力学中的概念，找出错误的说法：【D】A拉格朗日方程是S个二阶常微分方程组成的方程组；B哈密顿正则方程是2S个一阶常微分方程组成的方程组；C拉格朗日函数和哈密顿函数的变量不同；D拉格朗日方程和哈密顿正则方程是分析力学中两个基本的方程，不能相互推演。5-4.分析力学的特点中，正确的有：【C】A分析力学是对力学体系的分析过程的理论；B分析力学中系统的广义坐标一定与系统的空间坐标有关；C分析力学的研究方法是通过选定系统的广义坐标从而确定系统的运动规律；D分析力学的研究方法只对力学体系有效5-5.关于系统约束的分类，错误的描述有：【D】A系统约束可分为几何约束和运动约束；B系统约束可分为稳定约束和不稳定约束；C约束就是对物体运动的位置或速度进行限定；D运动约束就是完整约束。5-6.分析力学中的循环坐标，下列描述中错误的有：【D】A循环坐标是指拉格朗日函数中或哈密顿函数中不显含的广义坐标；B循环坐标能使拉格朗日方程或哈密顿正则方程求解简单；C循环坐标可以是线坐标，也可以是其它物理量；D系统确定，循环坐标数目就一定确定5-7.关于广义动量和广义速度，下列说法正确的有：【A】A广义速度可以是线速度，也可以是其他的物理量；B广义动量就是动量；C广义动量等于系统的广义速度乘以系统的质量；D广义动量的增量等于力对时间的冲量。5-8.关于虚功指的是【B】A当质点发生位移时力所作的功；B质点在约束可能范围内发生虚位移时力所作的功；C虚力在质点发生位移时所作的功；D虚力和虚位移所作的功。9.设A、B两质点的质量分别为mA、mB，它们在某瞬时的速度大小分别为vA、vB，则C(A)当vA=vB，且mA=mB时，该两质点的动量必定相等；(B)当vA=vB，而mAmB时，该两质点的动量也可能相等；(C)当vAvB，且mAmB时，该两质点的动量有可能相等；(D)当vAvB，且mAmB时，该两质点的动量必不相等；12-2.设刚体的动量为K，其质心的速度为vC，质量为M，则B(A)K=MvC式只有当刚体作平移时才成立；(B)刚体作任意运动时，式K=MvC恒成立；(C)K=MvC式表明：刚体作任何运动时，其上各质点动量的合成的最后结果必为一通过质心的合动量，其大小等于刚体质量与质心速度的乘积；(D)刚体作任何运动时，其上各质点动量合成的最后结果，均不可能为一通过质心的合动量。10.如果质点系质心在某轴上的坐标保持不变，则D(A)作用在质点系上所有外力的矢量和必恒等于零；(B)开始时各质点的初速度均必须为零；(C)开始时质点系质心的初速度必须为零；(D)作用在质点系上所有外力在该轴上投影的代数和必恒等于零，但开始时质点系质心的初速度并不一定等于零。11.图示三个均质圆盘A、B、C的重量均为P，半径均为R，它们的角速度的大小、转向都相同。A盘绕其质心转动，B盘绕其边缘上O轴转动，C盘在水平面上向右滚动而无滑动。在图示位置时，A、B、C三个圆盘的动量分别用KA、KB、KC表示，则C(A)KA=KB=KC;(B)KAKBKC;(C)KAKB=KC;(D)KA=KBKC;12.图a所示机构中，O1AO2B，且O1A=O2B=10cm，曲柄O1A以匀角速度=2rad/s绕O1轴朝逆时针向转动，O1、O2位于同一水平线上。图b所示CD杆的C端沿水平面向右滑动，其速度大小vC=20cm/s，D端沿铅直墙滑动。图c所示EF杆在倾角为45的导槽内滑动，契块以匀速u=20cm/s沿水平面向左移动。设AB、CD、EF三均质杆的重量相等，在图示位置时，它们的动量矢量分别用KAB、KCD、KEF表示，则B(A)KAB=KCDKEF;(B)KAB=KEFKCD;(C)KABKCDKEF;(D)KAB=KCD=KEF.13.图示均质杆AB重W，其A端置于水平光滑面上，B端用绳悬挂。取图示坐标系oxy，此时该杆质心C的坐标xC=0。若将绳剪断，则CBAoWCyxRARCRB(b)45vCCD(c)4545uEF45O2O1BA(a)(A)杆倒向地面的过程中，其质心C运动的轨迹为圆弧；(B)杆倒至地面后，xC0；(C)杆倒至地面后，xC=0；(D)杆倒至地面后，xC0。14.一圆盘置于光滑水平面上，开始处于静止。当它受图示力偶(F,F')作用后A(A)其质心C将仍然保持静止；(B)其质心C将沿图示轴方向作直线运动；(C)其质心C将沿某一方向作直线运动；(D)其质心C将作曲线运动。15.试判断以下四种说法中，哪一个是正确的？B(A)质点系的动量必大于其中单个质点的动量；(B)质点系内各质点的动量均为零，则质点系的动量必为零；(C)质点系内各质点的动量皆不为零，则质点系的动量必不为零；(D)质点系的动量的大小等于其各个质点的动量的大小之和。16.图示三物体在地面附近某一同样的高度分别以不同的质心初速va、vb、vc(vavbvc)抛出，它们的质量均为M。若不计空气阻力，它们的质心加速度分别以aa、ab、ac表示。以下四种说法中，哪一个是正确的？A(A)aa=ab=ac；(B)aaabac；(C)aaabac；(D)aaabac。17.图示三物体在地面附近某一同样的高度分别以不同的质心初速va、vb、vc(vavbvc)抛出，它们的质量均为M。若不计空气阻力，它们的速度在坐标轴上的投影，有以下四种说法，其中哪些是正确的？ADoyxFF'c(b)vb(c)vcva(a)va(a)(b)vb(c)vc(A)vax=常量，vbx=常量，vcx=常量；(B)vax常量，vbx=常量，vcx=常量；(C)vay常量，vby=常量，vcy常量；(D)vay常量，vby常量，vcy常量。18.图示均质方块质量为m，A、B两处装有两个大小忽略不计的圆轮，并可在光滑水平面上滑动，开始时方块处于静止状态，若突然撤去B端的滑轮支撑，在刚撤去滑轮B的瞬时，以下几种说法中，哪些是正确的？CEF(A)在刚撤滑轮B的支撑时，方块的质心加速度acAC向下；(B)只有在刚撤滑轮B的支撑时，方块的质心加速度ac铅直向下；(C)滑轮B的支撑撤去后，方块质心加速度ac始终铅直向下；(D)只有在刚撤滑轮B的支撑时，方块质心速度vc铅直向下；(E)滑轮B的支撑撤去后，方块质心速度vc在x轴上的投影始终为零；(F)滑轮B的支撑撤去后，方块质心的x坐标xc始终保持不变。CAB19.图示一均质圆盘以匀角速度绕其边缘上的O轴转动，已知圆盘的质量为m，半径为R，则它对O轴的动量矩GO大小为A(A)GO=3mR2/2(B)GO=mR2(C)GO=mR2/2(D)GO=mR2/320.图示一均质圆盘的质量为m，半径为R，沿倾角为的斜面滚动而无滑动。已知轮心O的速度大小为v，则它对斜面上与轮的接触点C的动量矩大小GC为C(A)GC=mRv/2;(B)GC=mRv;(C)GC=3mRv/2;(D)GC=5mRv/2.21.图示两均质细杆OA与AB铰接于A，在图示位置时，OA杆绕固定轴O转动的角速度为，AB杆相对于OA杆的角速度亦为，O、A、B三点位于同一铅直线上。已知OA和AB两杆的质量均为m，它们的长度均为L，则该系统此时对O轴的动量矩大小为GO为A(A)GO=21mL2/6;(B)GO=11mL2/4;(C)GO=8mL2/3;(D)GO=5mL2/3.22.图示z轴通过某物体的质心C，该物体的质量为m，图示z1、z2、z三轴彼此平行，z1与z两轴相距为a，z与z2两轴相距为b，z1与z2两轴相距为d，则由转动惯量的平行轴定理可得A(A)Jz1-Jz2=m(a2-b2);(B)Jz2=Jz1+md2;(C)Jz=Jz1+ma2;(D)Jz2=Jz+mb2.23.图示一细棒由铁质和木质两段构成，两段长度相等，都可视为均质的，其总质量为M。此棒对通过A、B、C的三轴z1、z2、z3的转动惯量分别用Jz1、Jz2、Jz3表示，则B(A)Jz1Jz2Jz3;(B)Jz2Jz1Jz3;(C)Jz1=Jz2Jz3;(D)Jz1=Jz3+M(L/2)2。24.图示A、B两轮的转动惯量相同。图a中绳的一端挂一重W的物块，图b中绳的一端作用一铅直向下的拉力T，且T=W。A轮的角加速度和它对转轴A的压力大小分别用A和PA表示，B轮的角加速度和它对转轴B的压力大小分别用B和PB表示，则A(A)AB;ROCvCROBAOdbaz2zz1yxC木铁，L/2L/2z3z2z1BACrrWBAT(a)(b)(B)A=B;(C)AB;(D)PA=PB;25.图示一绳索跨过均质的定滑轮B，绳的一端悬挂一质量为m1的重物A；另一端悬挂一质量为m3的重物C。滑轮B的质量为m2，半径为R，其角加速度设为顺时针向。绳索的质量忽略不计，则滑轮B的转动微分方程为C(A)gR)mm(Rm132221(B)gR)mm(Rm312221(C)R)Rg(mR)Rg(mRm132221(D)R)Rg(mR)Rg(mRm31222126.图示杆OA的重量为P，它对O轴的转动惯量