题目
下列情况中,刚体的转动惯量会改变的是()A. 刚体的质量不变,转速发生变化B. 刚体的质量不变,转轴位置发生变化C. 刚体的质量分布不变,角速度发生变化D. 刚体的质量分布不变,角加速度发生变化
下列情况中,刚体的转动惯量会改变的是()
A. 刚体的质量不变,转速发生变化
B. 刚体的质量不变,转轴位置发生变化
C. 刚体的质量分布不变,角速度发生变化
D. 刚体的质量分布不变,角加速度发生变化
题目解答
答案
B. 刚体的质量不变,转轴位置发生变化
解析
本题考查刚体转动惯量的概念及影响因素。解题的关键在于明确转动惯量的计算公式以及各影响因素对其的作用。
刚体的转动惯量公式为$I = \sum_{i} m_{i}r_{i}^{2}$(对于离散质点系),对于质量连续分布的刚体,转动惯量$I=\int r^{2}dm$,其中$m_{i}$或$dm$是刚体中某一部分的质量,$r_{i}$或$r$是该部分到转轴的垂直距离。由此可知,刚体的转动惯量只与刚体的质量、质量分布以及转轴的位置有关,而与刚体的转速、角速度和角加速度无关。
下面对每个选项进行分析:
- A选项:刚体的质量不变,转速发生变化。由于转动惯量与转速无关,所以转动惯量不会改变。
- B选项:刚体的质量不变,转轴位置发生变化。根据转动惯量公式,当转轴位置改变时,刚体上各部分到转轴的垂直距离$r$会发生变化,从而导致转动惯量改变。
- C选项:刚体的质量分布不变,角速度发生变化。因为转动惯量与角速度无关,所以转动惯量不会改变。
- D选项:刚体的质量分布不变,角加速度发生变化。同样,转动惯量与角加速度无关,转动惯量不会改变。