第20练 刚体变速转动 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20练，内容涵盖理解刚体变速转动和转动动力学方程。 山东省（春季高考）一课一练 《汽车机械基础》（高教版·第三版） 第20练 第六单元 刚体定轴转动 第三节 刚体变速转动 一、单项选择题 1. 识别某刚体是否处于非匀速旋转状态，主要依据是（ ） A. 角速度大小保持不变 B. 角速度方向始终不变 C. 角速度随时间改变 D. 角位移按比例增加 2. 汽车发动机飞轮制成较大质量并布置在曲轴后端，其主要作用是（ ） A. 增大系统转动惯量 B. 减小轴承摩擦力矩 C. 改变传动机构速比 D. 提高驱动电机功率 3. 当汽车发动机试验台转子受到的驱动力矩大于阻力矩时，转子的状态通常表现为（ ） A. 转速逐渐增大 B. 转速逐渐减小 C. 转角保持不变 D. 转向立即反转 4. 电机带动试验轮加速时，电流基本正常但升速明显变慢，同时轴承部位温度偏高，应优先检查（ ） A. 轴承阻力矩偏大 B. 飞轮等效惯量偏小 C. 驱动电源电压偏高 D. 转速传感信号偏高 5. 某转子从静止开始转动，转动惯量为0.5 kg·m²，驱动力矩为8 N·m，阻力矩为3 N·m，持续2 s后其角速度约为（ ） A. 10 rad/s，反向加速 B. 20 rad/s，正向加速 C. 30 rad/s，匀速转动 D. 40 rad/s，正向减速 二、简答题 6. 简述维修中判断旋转部件升速是否正常时应关注的三个方面。 7. 比较刚体匀速转动与非匀速转动的主要区别。 三、计算题 8. 已知某汽车试验台转盘的转动惯量为0.20 kg·m²，作用在转盘上的合力矩为1.60 N·m，求转盘的角加速度，结果带单位。 9. 某发动机飞轮的转动惯量为0.40 kg·m²，某时刻角速度为10 rad/s，驱动力矩为6 N·m，阻力矩为2 N·m，驱动持续3 s。求：（1）飞轮的角加速度；（2）3 s后的角速度。 10. 某维修实训台需要限制转轴加速过快，已知驱动力矩为15 N·m，阻力矩为3 N·m，要求角加速度不超过5 rad/s²。现有飞轮与转轴的总转动惯量为1.20 kg·m²。求：（1）满足要求所需的最小转动惯量；（2）现有装置是否满足要求；（3）若不满足，至少还需增加多少转动惯量。 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20练，内容涵盖理解刚体变速转动和转动动力学方程。 山东省（春季高考）一课一练 《汽车机械基础》（高教版·第三版） 第20练 第六单元 刚体定轴转动 第三节 刚体变速转动 一、单项选择题 1. 识别某刚体是否处于非匀速旋转状态，主要依据是（ ） A. 角速度大小保持不变 B. 角速度方向始终不变 C. 角速度随时间改变 D. 角位移按比例增加 【答案】C 【解析】刚体做非匀速旋转时，角速度的大小或方向会随时间发生变化，因此可用角速度的变化情况来判断其运动状态。角位移增加只能说明刚体发生了转动，不能直接说明是否为非匀速旋转。 2. 汽车发动机飞轮制成较大质量并布置在曲轴后端，其主要作用是（ ） A. 增大系统转动惯量 B. 减小轴承摩擦力矩 C. 改变传动机构速比 D. 提高驱动电机功率 【答案】A 【解析】飞轮具有较大的转动惯量，可储存和释放转动能量，使曲轴转速波动减小。它不能改变传动速比，也不能直接提高驱动功率。 3. 当汽车发动机试验台转子受到的驱动力矩大于阻力矩时，转子的状态通常表现为（ ） A. 转速逐渐增大 B. 转速逐渐减小 C. 转角保持不变 D. 转向立即反转 【答案】A 【解析】驱动力矩大于阻力矩时，合力矩方向与原转动方向一致，刚体会产生正的角加速度，因此转速逐渐增大。若阻力矩大于驱动力矩，转速才会逐渐减小。 4. 电机带动试验轮加速时，电流基本正常但升速明显变慢，同时轴承部位温度偏高，应优先检查（ ） A. 轴承阻力矩偏大 B. 飞轮等效惯量偏小 C. 驱动电源电压偏高 D. 转速传感信号偏高 【答案】A 【解析】轴承温度偏高常与润滑不良、配合过紧或磨损有关，会使阻力矩增大，导致合力矩减小并使升速变慢。等效惯量偏小通常会使加速更快，不符合题中现象。 5. 某转子从静止开始转动，转动惯量为0.5 kg·m²，驱动力矩为8 N·m，阻力矩为3 N·m，持续2 s后其角速度约为（ ） A. 10 rad/s，反向加速 B. 20 rad/s，正向加速 C. 30 rad/s，匀速转动 D. 40 rad/s，正向减速 【答案】B 【解析】合力矩为5 N·m，角加速度按公式计算，结果为10 rad/s²。转子从静止开始转动，2 s后的角速度为20 rad/s，方向与驱动力矩方向一致。 二、简答题 6. 简述维修中判断旋转部件升速是否正常时应关注的三个方面。 【答案】（1）应关注转速随时间的变化情况，判断旋转部件是升速、降速还是接近匀速。 （2）应关注驱动力矩和阻力矩的大小关系，判断合力矩是否满足加速要求。 （3）应关注转动惯量的大小，判断负载或飞轮质量是否使升速过程变慢。 【解析】本题考查刚体非匀速旋转的应用判断。分析升速过程时，不能只看瞬时转速，还要结合力矩平衡关系和转动惯量对角加速度的影响进行判断。 7. 比较刚体匀速转动与非匀速转动的主要区别。 【答案】（1）刚体匀速转动时角速度保持不变，非匀速转动时角速度随时间发生变化。 （2）刚体匀速转动时角加速度为零，非匀速转动时角加速度一般不为零。 （3）刚体匀速转动时合力矩为零或相互平衡，非匀速转动时合力矩不为零并引起转动状态改变。 【解析】比较两种转动形式时，应从运动学量和动力学原因两个角度作答。角速度和角加速度反映运动状态，合力矩反映产生状态变化的原因。 三、计算题 8. 已知某汽车试验台转盘的转动惯量为0.20 kg·m²，作用在转盘上的合力矩为1.60 N·m，求转盘的角加速度，结果带单位。 【答案】8 rad/s² 【解析】根据转动动力学方程，角加速度公式为。代入数据得，计算结果为8 rad/s²，因此转盘的角加速度为8 rad/s²。 9. 某发动机飞轮的转动惯量为0.40 kg·m²，某时刻角速度为10 rad/s，驱动力矩为6 N·m，阻力矩为2 N·m，驱动持续3 s。求：（1）飞轮的角加速度；（2）3 s后的角速度。 【答案】（1）10 rad/s² （2）40 rad/s 【解析】（1）合力矩为驱动力矩减去阻力矩，数值为4 N·m。根据公式，代入数据得，计算结果为10 rad/s²，因此飞轮的角加速度为10 rad/s²。 （2）角速度变化量按公式计算，代入数据得，计算结果为30 rad/s。初始角速度为10 rad/s，因此3 s后的角速度为40 rad/s。 10. 某维修实训台需要限制转轴加速过快，已知驱动力矩为15 N·m，阻力矩为3 N·m，要求角加速度不超过5 rad/s²。现有飞轮与转轴的总转动惯量为1.20 kg·m²。求：（1）满足要求所需的最小转动惯量；（2）现有装置是否满足要求；（3）若不满足，至少还需增加多少转动惯量。 【答案】（1）2.40 kg·m² （2）不满足要求 （3）1.20 kg·m² 【解析】（1）合力矩为驱动力矩减去阻力矩，数值为12 N·m。根据公式，代入数据得，计算结果为2.40 kg·m²，因此所需最小转动惯量为2.40 kg·m²。 （2）现有总转动惯量为1.20 kg·m²，小于所需最小转动惯量2.40 kg·m²。按公式计算，实际角加速度会大于5 rad/s²，因此现有装置不满足要求。 （3）需要增加的转动惯量为所需最小值减去现有值，代入数据得，计算结果为1.20 kg·m²，因此至少还需增加1.20 kg·m²。 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 $