题目
匀质细棒可绕过中点且垂直于棒的光滑轴在竖直平面内转动,棒初始时水平静止,如在棒端施加一力矩一段时间,使棒获得一绕轴转动的角速度然后停止施加,则() ( 提示:力矩停止施加后棒所受的合外力矩 )(A)棒将做减速转动,直至静止(B)棒将做匀速转动(C)棒的运动状态要根据停止施加力矩时,棒所处位置来决定(D)棒将围绕竖直位置来回摆动
匀质细棒可绕过中点且垂直于棒的光滑轴在竖直平面内转动,棒初始时水平静止,如在棒端施加一力矩一段时间,使棒获得一绕轴转动的角速度然后停止施加,则() ( 提示:力矩停止施加后棒所受的合外力矩 )
(A)棒将做减速转动,直至静止
(B)棒将做匀速转动
(C)棒的运动状态要根据停止施加力矩时,棒所处位置来决定
(D)棒将围绕竖直位置来回摆动
题目解答
答案
当在棒端施加了一力矩一段时间之后,其角加速度可由以下公式计算:
,此时,物体的角加速度为:
,由于棒的轴为光滑,所以在此之后棒不受外力矩,角速度不再改变,维持原有角速度运动,棒将做匀速转动,因此本题选择答案B。
解析
步骤 1:分析力矩停止施加后棒所受的合外力矩
当力矩停止施加后,棒所受的合外力矩为零,因为棒的轴是光滑的,没有摩擦力,且棒的重力矩在竖直方向上相互抵消,因此棒不受外力矩作用。
步骤 2:分析棒的角速度变化
由于棒不受外力矩作用,根据角动量守恒定律,棒的角动量保持不变,因此棒的角速度也不变。
步骤 3:确定棒的运动状态
由于棒的角速度不变,棒将做匀速转动。
当力矩停止施加后,棒所受的合外力矩为零,因为棒的轴是光滑的,没有摩擦力,且棒的重力矩在竖直方向上相互抵消,因此棒不受外力矩作用。
步骤 2:分析棒的角速度变化
由于棒不受外力矩作用,根据角动量守恒定律,棒的角动量保持不变,因此棒的角速度也不变。
步骤 3:确定棒的运动状态
由于棒的角速度不变,棒将做匀速转动。