第19练 转动惯量 山东省（春季高考）《汽车机械基础》（高教版·第三版） 一课一练

编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了山东省（春季高考）《汽车机械基础》（高教版·第三版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是山东省（春季高考）《汽车机械基础》（高教版·第三版）一课一练的第19练，内容涵盖了解转动惯量的概念。 山东省（春季高考）一课一练 《汽车机械基础》（高教版·第三版） 第19练 第六单元 刚体定轴转动 第二节 转动惯量 一、单项选择题 1. 刚体绕固定轴转动时，用来表征其保持原有转动状态能力的物理量是（ ） A. 线速度 B. 转矩 C. 角速度 D. 转动惯量 2. 在汽车发动机飞轮中，质量较多分布在轮缘附近，其主要目的是（ ） A. 增强储能能力 B. 减小摩擦损失 C. 提高散热速度 D. 降低装配难度 3. 发动机工作循环中，飞轮在做功冲程后继续带动曲轴越过其他冲程，主要依靠的是（ ） A. 轮缘弹性变形 B. 转动惯性作用 C. 齿圈啮合推力 D. 轴承支承压力 4. 一台发动机怠速时转速波动明显，检查发现飞轮质量明显偏小，从转动惯量角度判断，主要原因是（ ） A. 储能能力偏弱 B. 传热能力偏强 C. 密封能力偏差 D. 润滑能力偏低 5. 某圆盘绕中心轴转动，质量不变而半径增大，在相同角加速度要求下，需要的转矩变化是（ ） A. 所需转矩增大 B. 所需转矩减小 C. 所需转矩不变 D. 所需转矩为零 二、简答题 6. 一名维修技师在分析发动机飞轮作用时，需要从转动惯量角度说明其设计意义。简述飞轮具有较大转动惯量的主要作用。 7. 简述质量相同的薄环和实心圆盘绕中心轴转动时，转动惯量差异的原因。 三、计算题 8. 某小质量块可近似看作质点，质量为2 kg，距转轴0.30 m。已知质点绕定轴转动时转动惯量公式为，求该质量块对该转轴的转动惯量。 9. 某飞轮可近似看作薄环，质量为10 kg，半径为0.20 m。改进后质量仍为10 kg，半径增至0.30 m。已知薄环绕中心轴转动时转动惯量公式为，求改进前后转动惯量各为多少，并判断改进后转动惯量如何变化。 10. 某汽车教学模型需要比较两个飞轮方案。方案甲可近似看作薄环，质量为8 kg，半径为0.25 m；方案乙可近似看作薄环，质量为12 kg，半径为0.20 m。已知薄环绕中心轴转动时转动惯量公式为。求两方案的转动惯量，并判断哪个方案更有利于平稳转速。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了山东省（春季高考）《汽车机械基础》（高教版·第三版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是山东省（春季高考）《汽车机械基础》（高教版·第三版）一课一练的第19练，内容涵盖了解转动惯量的概念。 山东省（春季高考）一课一练 《汽车机械基础》（高教版·第三版） 第19练 第六单元 刚体定轴转动 第二节 转动惯量 一、单项选择题 1. 刚体绕固定轴转动时，用来表征其保持原有转动状态能力的物理量是（ ） A. 线速度 B. 转矩 C. 角速度 D. 转动惯量 【答案】D 【解析】刚体绕定轴转动时，质量分布越远离轴线，越不容易改变转动状态，这一性质用转动惯量表示。线速度、角速度和转矩分别描述运动快慢或力矩作用，不表示物体本身的转动惰性。 2. 在汽车发动机飞轮中，质量较多分布在轮缘附近，其主要目的是（ ） A. 增强储能能力 B. 减小摩擦损失 C. 提高散热速度 D. 降低装配难度 【答案】A 【解析】飞轮轮缘质量距离转轴较远，可增大转动惯量，使飞轮在转速波动时储存和释放更多能量。摩擦、散热和装配不是这种质量分布的主要设计目的。 3. 发动机工作循环中，飞轮在做功冲程后继续带动曲轴越过其他冲程，主要依靠的是（ ） A. 轮缘弹性变形 B. 转动惯性作用 C. 齿圈啮合推力 D. 轴承支承压力 【答案】B 【解析】飞轮在做功冲程获得能量后，依靠自身转动惯性继续带动曲轴转动，使进气、压缩和排气冲程较平稳完成。齿圈主要用于起动啮合，轴承支承压力不提供持续转动能力。 4. 一台发动机怠速时转速波动明显，检查发现飞轮质量明显偏小，从转动惯量角度判断，主要原因是（ ） A. 储能能力偏弱 B. 传热能力偏强 C. 密封能力偏差 D. 润滑能力偏低 【答案】A 【解析】飞轮质量偏小时，其转动惯量通常减小，储存转动能量的能力变弱，因此曲轴转速更容易发生波动。传热、密封和润滑不是飞轮平稳转速的主要因素。 5. 某圆盘绕中心轴转动，质量不变而半径增大，在相同角加速度要求下，需要的转矩变化是（ ） A. 所需转矩增大 B. 所需转矩减小 C. 所需转矩不变 D. 所需转矩为零 【答案】A 【解析】质量不变时，半径增大会使质量分布远离转轴，转动惯量随之增大。在角加速度要求相同的条件下，转动惯量越大，所需转矩越大。 二、简答题 6. 一名维修技师在分析发动机飞轮作用时，需要从转动惯量角度说明其设计意义。简述飞轮具有较大转动惯量的主要作用。 【答案】（1）飞轮能在做功冲程储存部分能量，使曲轴转动更平稳。 （2）飞轮能在非做功冲程释放能量，帮助曲轴克服阻力继续转动。 （3）飞轮能减小发动机转速波动，提高低速运转的稳定性。 【解析】本题应围绕飞轮与曲轴转速稳定的关系作答。转动惯量越大，物体越不容易改变原有转动状态，因此飞轮可起到储能和平稳运转的作用。 7. 简述质量相同的薄环和实心圆盘绕中心轴转动时，转动惯量差异的原因。 【答案】（1）薄环的质量主要分布在离转轴较远的位置。 （2）实心圆盘的质量从中心到边缘都有分布，平均距离转轴较近。 （3）在质量和半径相同条件下，薄环的转动惯量大于实心圆盘。 【解析】比较转动惯量时，不能只看物体质量，还要看质量相对转轴的分布。质量离转轴越远，对转动惯量的影响越明显，这是两者差异的关键依据。 三、计算题 8. 某小质量块可近似看作质点，质量为2 kg，距转轴0.30 m。已知质点绕定轴转动时转动惯量公式为，求该质量块对该转轴的转动惯量。 【答案】0.18 kg·m² 【解析】根据质点转动惯量公式。代入质量m为2 kg、半径r为0.30 m，得转动惯量J为2×0.30×0.30 kg·m²。计算结果为0.18 kg·m²，因此该质量块对该转轴的转动惯量为0.18 kg·m²。 9. 某飞轮可近似看作薄环，质量为10 kg，半径为0.20 m。改进后质量仍为10 kg，半径增至0.30 m。已知薄环绕中心轴转动时转动惯量公式为，求改进前后转动惯量各为多少，并判断改进后转动惯量如何变化。 【答案】（1）改进前转动惯量为0.40 kg·m²。 （2）改进后转动惯量为0.90 kg·m²，改进后转动惯量增大。 【解析】（1）根据薄环转动惯量公式。代入质量m为10 kg、半径r为0.20 m，得改进前转动惯量J为10×0.20×0.20 kg·m²，计算结果为0.40 kg·m²。 （2）代入质量m为10 kg、半径r为0.30 m，得改进后转动惯量J为10×0.30×0.30 kg·m²，计算结果为0.90 kg·m²。0.90 kg·m²大于0.40 kg·m²，因此改进后转动惯量增大。 10. 某汽车教学模型需要比较两个飞轮方案。方案甲可近似看作薄环，质量为8 kg，半径为0.25 m；方案乙可近似看作薄环，质量为12 kg，半径为0.20 m。已知薄环绕中心轴转动时转动惯量公式为。求两方案的转动惯量，并判断哪个方案更有利于平稳转速。 【答案】（1）方案甲转动惯量为0.50 kg·m²。 （2）方案乙转动惯量为0.48 kg·m²。 （3）方案甲更有利于平稳转速。 【解析】（1）根据薄环转动惯量公式。代入方案甲质量m为8 kg、半径r为0.25 m，得转动惯量J为8×0.25×0.25 kg·m²，计算结果为0.50 kg·m²。 （2）代入方案乙质量m为12 kg、半径r为0.20 m，得转动惯量J为12×0.20×0.20 kg·m²，计算结果为0.48 kg·m²。 （3）方案甲的0.50 kg·m²略大于方案乙的0.48 kg·m²，说明方案甲保持原有转动状态的能力稍强，因此更有利于平稳转速。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $