题目
把无人机螺旋桨换成小桨,做同样的动作。问角速度怎么变化?A. 角速度转数减少B. 角速度转数增加C. 角速度转数不变
把无人机螺旋桨换成小桨,做同样的动作。问角速度怎么变化?
A. 角速度转数减少
B. 角速度转数增加
C. 角速度转数不变
题目解答
答案
B. 角速度转数增加
解析
考查要点:本题主要考查转动惯量与角速度的关系,以及角动量守恒的应用。
解题核心思路:
当螺旋桨换成更小的桨时,转动惯量减小。若无人机做同样的动作(隐含角动量保持不变),根据角动量公式 $L = I \omega$,转动惯量 $I$ 减小会导致角速度 $\omega$ 必须增大,才能维持角动量 $L$ 不变。
破题关键点:
- 转动惯量与桨叶大小的关系:桨叶半径减小,转动惯量 $I$ 减小。
- 角动量守恒:动作相同意味着角动量 $L$ 不变,从而推导出 $\omega$ 的变化。
转动惯量的变化
螺旋桨的转动惯量公式为 $I = k m r^2$,其中 $r$ 是桨叶到转轴的距离。换成小桨后,$r$ 减小,因此 $I$ 减小。
角动量守恒分析
假设无人机做同样的动作时,角动量 $L$ 保持不变。根据公式 $L = I \omega$,当 $I$ 减小,角速度 $\omega$ 必须增大才能满足 $L$ 不变。