刚体转动练习卷(附答案)

免费可打印的刚体转动练习卷:6 道题,从简单到考试水平,附答案。可打印或另存为 PDF。

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1.简单
L = 0.6 mGOd = 0.15 mm = 3.5 kg

质量为 3.5 kg、长为 0.6 m 的均匀细杆绕垂直于杆的轴 O 转动,该轴距其质心 G 为 0.15 m。求它对该轴的质量转动惯量 IO。

m = 3.5 kgL = 0.6 md = 0.15 m
IO = kg·m²
2.简单
L = 1.1 mGOd = 0.15 mm = 12 kg

质量为 12 kg、长为 1.1 m 的均匀细杆绕垂直于杆的轴 O 转动,该轴距其质心 G 为 0.15 m。求它对该轴的质量转动惯量 IO。

m = 12 kgL = 1.1 md = 0.15 m
IO = kg·m²
3.中等
0 → 900 rpmI = 40 kg·m²

一台电动机用 44 s 把转动惯量为 40 kg·m² 的飞轮从静止加速到 900 rpm。忽略损耗,求它输出的平均功率 Pavg,单位 kW。

I = 40 kg·m²n = 900 rpmt = 44 s
Pavg = kW
4.中等
14.5 kgaαM = 6 kgR = 0.25 m

一个 14.5 kg 的物块悬挂在绕过滑轮的轻绳上,滑轮是质量为 6 kg、半径为 0.25 m 的均匀实心圆盘,在无摩擦的水平轴上转动。物块从静止释放。取 g = 9.81 m/s²。 求滑轮的角加速度 α。

m = 14.5 kgM = 6 kgR = 0.25 mg = 9.81 m/s²
α = rad/s²
5.困难
圆盘: 17 kg圆环: 7 kgn1​ = 650 rpm

一个均匀实心圆盘(质量 17 kg,半径 0.15 m)绕无摩擦的竖直轴以 650 rpm 自由旋转。一个质量为 7 kg、半径相同的薄圆环从静止状态落到它上面,圆心对准转轴,两者很快一起旋转。 在这个过程中损失了多少动能 ΔE?

Mdisc = 17 kgMring = 7 kgR = 0.15 mn1 = 650 rpm
ΔE = J
6.困难
0.65 m0.2 mn1​ = 60 rpm

一个人站在无摩擦的转盘上,每只手各拿一个 3 kg 的哑铃,距转轴 0.65 m。人和转盘单独对转轴的转动惯量为 2 kg·m²。他们以 60 rpm 转动,然后把哑铃收到距转轴 0.2 m 处。把哑铃看作质点。求新的转速 n2,单位 rpm。

I0 = 2 kg·m²m = 2 × 3 kgr1 = 0.65 mr2 = 0.2 mn1 = 60 rpm
n2 = rpm

答案

  1. 1. IO = 0.1837 kg·m²
  2. 2. IO = 1.48 kg·m²
  3. 3. Pavg = 4.038 kW
  4. 4. α = 32.51 rad/s²
  5. 5. ΔE = 200.1 J
  6. 6. n2 = 121.5 rpm

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