AP物理1考试历年真题解析（三）

今天的题是2018年第三道free response,是一道有关转动的题。题不难,大家可以先自己做一下啦。

题意：如图，圆盘绕轴转动。一个同学的实验表明，当原盘在转动时，摩擦力的产生是因为原盘对轴施的不变力矩。

a):当时间t=0时，这个转轴有一个初角速度ω0。一段时间后，圆盘在t=t0时停止转动。

ⅰ. 在下面左边的坐标方格中,画一个表示ω versus t (从t=t0到t=t1) 的图。

ⅱ.在下面右边的图,画一个α versus t (从t=t0到t=t1)的图。

解析：ⅰ审题发现，力矩是一直不变的。τ=αI，因为是同一个圆盘，所以转动惯量I不变，力矩也不变，所以角加速度不变。因为ω versus t中的斜率代表角加速度，所以斜率不变，图像为一条直线。又因为t=t1是圆盘停止的时间点，所以直线终于y轴为0的点,x轴为t1的点。

ⅱ 第一题计算出直线斜率,斜率为角加速度的值。

参考答案：

评分标准：每问各两分,斜率一分,始末点一分,共四分。

b)题意：用题中给的力矩、始速度、t1求出转动惯量I。

解析+参考答案：

评分标准：力矩和角加速度公式各一分,结论一分。

题意：在另外一个实验里,相同的圆盘的角速度在t0时仍然为ω0。在t=1/2t1的时候,学生开始往圆盘和轴之间抹油。时间推移,接触面的油越来越多,减少了接触面间的摩擦力。请在上面的左右两幅方格坐标中画图,t1代表在a问中圆盘停下的时间。

解析：ⅰ.t=1/2t1前的图像与a问完全相同(因为条件不变)。而开始抹油后,摩擦力减小。合力为摩擦力,摩擦力减小,合力减小。在只考虑速度大小,不考虑方向的情况下,因为F=ma, m不变, a变小。a=αr,α的大小也减小,所以t=1/2t后角速度的斜率绝对值不断减小。因为时逆时针,所以角速度为负数。

ⅱ 因为第一问在t=1/2t后,图像斜率的绝对值不断减小, 角加速度为第一问斜率,所以角加速度的绝对值也不断变小,因为是逆时针,符号为负。

参考答案：

评分标准：第一张图三分,全部要素都有三分,第二题画对一分。

题意:学生想用一个包含时间t和常量C的公式去描述在c问的情况下,力矩的计算公式。如上图,选一个公式表达并解释原因。

解析：这道题看起来难，但是想明白后一步就能出答案。在ap物理1的free response中碰到较难的小问，一定要去前面的小问里找思路。我们知道，这道题是在c问t>1/2t1的情况下出的，所以我们可以看看c问的答案。c问中，在t>1/2t1时，随着时间变化，角加速的绝对值减小（左图斜率绝对值减小），力矩等于转动惯量×角加速度。转动惯量不变，角加速度减小，力矩减小。所以我们只需要看两个式子谁是随着时间增大，力矩减小的就可以。

参考答案：

评分标准：答案解释共一分。