黑龍江省大慶市喇中高考物理材料 大題集練 力矩平衡（通用）

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1、高中物理大題集練——力矩平衡 1、改進(jìn)后的“研究有固定轉(zhuǎn)動軸物體平衡條件”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，力傳感器、定滑輪固定在橫桿上，替代原裝置中的彈簧秤，已知力矩盤上各同心圓的間距均為5cm （1）（多選題）做這樣改進(jìn)的有點(diǎn)是 A．力傳感器既可測拉力又可測壓力 B．力傳感器測力時(shí)不受主觀判斷影響，精確度高 C．能消除轉(zhuǎn)軸摩擦力引起的實(shí)驗(yàn)誤差 D．保證力傳感器所受拉力方向不變 （2）某同學(xué)用該裝置做實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)盤停止轉(zhuǎn)動時(shí)G點(diǎn)始終在最低處，他仍用該盤做實(shí)驗(yàn)。在對力傳感器進(jìn)行調(diào)零后，用力傳感器將力矩盤的G點(diǎn)拉到圖示位置，此時(shí)力傳感器讀數(shù)為3N。再對力傳感器進(jìn)行調(diào)零，然后懸掛

2、鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，此方法________（選填“能”、“不能”）消除力矩盤偏心引起的實(shí)驗(yàn)誤差，已知每個(gè)鉤碼所受重力為1N，力矩盤按圖示方式懸掛鉤碼后，力矩盤所受順時(shí)針方向的合力矩為_________Nm。力傳感器的讀數(shù)為_______N. 2、如圖，框架ABC由三根長度均為l、質(zhì)量均為m的均勻細(xì)棒組成，A端用光滑鉸鏈鉸接在墻壁上．現(xiàn)用豎直方向的力F作用在C端，使AB邊處于豎直方向且保持平衡，則力F的大小為　????。粼贑點(diǎn)施加的作用力改為大小為1.5mg、方向始終垂直于AC邊的力F′，使框架從圖示位置開始逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，運(yùn)動過程中當(dāng)框架具有最大動能時(shí)，力F′所做的功為　???　． 3

3、、如圖，一對平行金屬板水平放置，板間距為d，上極板始終接地。長度為d/2、質(zhì)量均勻的絕緣桿，上端可繞上板中央的固定軸0在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，下端固定一帶正電的輕質(zhì)小球，其電荷量為q。當(dāng)兩板間電壓為U1時(shí)，桿靜止在與豎直方向00′夾角=300的位置；若兩金屬板在豎直平面內(nèi)同時(shí)繞O、O′順時(shí)針旋轉(zhuǎn)=150至圖中虛線位置時(shí)，為使桿仍在原位置靜止，需改變兩板間電壓。假定兩板間始終為勻強(qiáng)電場。求: （1）絕緣桿所受的重力G； （2）兩板旋轉(zhuǎn)后板間電壓U2。 （3）在求前后兩種情況中帶電小球的電勢能W1與W2時(shí)，某同學(xué)認(rèn)為由于在兩板旋轉(zhuǎn)過程中帶電小球位置未變，電場力不做功，因此帶電小球的

4、電勢能不變。你若認(rèn)為該同學(xué)的結(jié)論正確，計(jì)算該電勢能；你若認(rèn)為該同學(xué)的結(jié)論錯誤，說明理由并求W1與W2。 4、一足夠長的斜面，最高點(diǎn)為O點(diǎn)，有一長為l＝1.00 m的木條AB，A端在斜面上，B端伸出斜面外。斜面與木條間的摩擦力足夠大，以致木條不會在斜面上滑動。在木條A端固定一個(gè)質(zhì)量為M＝2.00 kg的重物（可視為質(zhì)點(diǎn)），B端懸掛一個(gè)質(zhì)量為m＝0.50 kg的重物。若要使木條不脫離斜面，在下列兩種情況下，OA的長度各需滿足什么條件？ ①木條的質(zhì)量可以忽略不計(jì)。 ②木條質(zhì)量為m′＝0.50 kg，分布均勻。 5、如圖所示，一個(gè)輕質(zhì)直角形薄板ABC，AB=0.80m，AC

5、="0.60" m，在A點(diǎn)固定一垂直于薄板平面的光滑轉(zhuǎn)動軸，在薄板上D點(diǎn)固定一個(gè)質(zhì)量為m=0.40kg的小球，現(xiàn)用測力計(jì)豎直向上拉住B點(diǎn)，使AB水平，如圖（a），測得拉力F1=2.0N；再用測力計(jì)豎直向上拉住C點(diǎn)，使AC水平，如圖（b），測得拉力F2=2.0N（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求： （1）小球和轉(zhuǎn)動軸的距離AD； （2）在如圖（a）情況下，將小球移動到BC邊上距離A點(diǎn)最近處，然后撤去力F1，薄板轉(zhuǎn)動過程中，AB邊能轉(zhuǎn)過的最大角度； （3）在第（2）問條件下，薄板轉(zhuǎn)動過程中，B點(diǎn)能達(dá)到的最大速度。 6、如圖（1）所示，

6、均勻長方體木塊長b=18cm，高h(yuǎn)=16cm，寬L=10cm，被兩個(gè)力傳感器支撐起來，兩傳感器間距為a=10cm且到木塊兩邊的距離相等，傳感器能夠?qū)⒅吸c(diǎn)的受力情況通過數(shù)據(jù)采集器在計(jì)算機(jī)屏幕上反映出來。現(xiàn)用一彈簧測力計(jì)水平拉木塊，拉力作用在木塊的中點(diǎn)且緩慢均勻增大，木塊則始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，計(jì)算機(jī)屏上出現(xiàn)如圖（2）所示的圖線。問： 圖（2）上的直線A反映的是_______________傳感器上的受力情況（“左邊”或“右邊”）彈簧測力計(jì)的最大拉力是_______________N。 7、如圖所示，在光滑水平面上，一絕緣細(xì)桿長為，兩端各固定著一個(gè)帶電小球，處于水平方向、場強(qiáng)為E

7、的勻強(qiáng)電場中，兩小球帶電量分別為＋q和－q，輕桿可繞中點(diǎn)O自由轉(zhuǎn)動。在輕桿與電場線夾角為時(shí)，忽略兩電荷間的相互作用，兩電荷受到的電場力對O點(diǎn)的力矩大小為___________，兩電荷具有的電勢能為___________。 8、如圖所示，質(zhì)量為m、邊長為l的等邊三角形ABC導(dǎo)線框，在A處用輕質(zhì)細(xì)線豎直懸掛于質(zhì)量也為m、長度為L的水平均勻硬桿一端，硬桿另一端通過輕質(zhì)彈簧連接地面，離桿左端L/3處有一光滑固定轉(zhuǎn)軸O。垂直于ABC平面有一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，當(dāng)在導(dǎo)線框中通以逆時(shí)針方向大小為I的電流時(shí)，AB邊受到的安培力大小為________，此時(shí)彈簧對硬桿的拉力大小為___

8、_____。 9、如圖所示，豎直放置的兩平行帶電金屬板間的勻強(qiáng)電場中有一根質(zhì)量為m的均勻絕緣桿，上端可繞軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，下端固定一個(gè)不計(jì)重力的點(diǎn)電荷A，帶電量＋q。當(dāng)板間電壓為U1時(shí)，桿靜止在與豎直方向成＝45°的位置；若平行板以M、N為軸同時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)＝15°的角，而仍要桿靜止在原位置上，則板間電壓應(yīng)變?yōu)閁2。求：U1/U2的比值。 某同學(xué)是這樣分析求解的： 兩種情況中，都有力矩平衡的關(guān)系。設(shè)桿長為L，兩板間距為d，當(dāng)平行板旋轉(zhuǎn)后，電場力就由變?yōu)椋妶隽SO的力臂也發(fā)生相應(yīng)的改變，但電場力對軸O的力矩沒有改變。只要列出兩種情況下的力矩平衡方程，就可求解了。

9、 你覺得他的分析是否正確？如果認(rèn)為是正確的，請繼續(xù)解答；如果認(rèn)為有錯誤之處，請說明理由并進(jìn)行解答。 10、如圖，傾角為37°，質(zhì)量不計(jì)的支架ABCD的D端有一大小與質(zhì)量均可忽略的光滑定滑輪，A點(diǎn)處有一固定轉(zhuǎn)軸，CA⊥AB，DC＝CA＝0.3m。質(zhì)量m＝lkg的物體置于支架的B端，并與跨過定滑輪的輕繩相連，繩另一端作用一豎直向下的拉力F，物體在拉力作用下沿BD做勻速直線運(yùn)動，己知物體與BD間的動摩擦因數(shù)μ＝0.3。為保證支架不繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動，物體向上滑行的最大距離s＝＿＿＿＿m。若增大F后，支架仍不繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動，物體能向上滑行的最大距離s′＿＿＿＿s(填：“大于”、“等于”或“小于”。)

10、(取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8) 11、水平導(dǎo)軌AB固定在支架CD上，其形狀、尺寸如圖所示。導(dǎo)軌與支架的總質(zhì)量M=4kg，其重心在O點(diǎn)，它只能繞支架C點(diǎn)且垂直于紙面的水平軸轉(zhuǎn)動。質(zhì)量m=1kg的小鐵塊靜止于水平導(dǎo)軌AB的A端，現(xiàn)受到水平拉力F=2.5N的作用。已知小鐵塊和導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2。g取10m/s2，求： （1）小鐵塊剛開始運(yùn)動時(shí)的加速度大?。? （2）小鐵塊運(yùn)動到離A端多遠(yuǎn)時(shí)，支架將要開始翻轉(zhuǎn)？ （3）若在小鐵塊運(yùn)動的過程中，支架始終保持靜止，則拉力F作用的最長時(shí)間為多少？ 12、如圖所示，斜面底端與一水平板左端a相接，

11、平板長2L，中心C固定在高為R=L=1m的豎直支架上，支架的下端與垂直于紙面的固定轉(zhuǎn)軸O連接，因此平板可繞轉(zhuǎn)軸O沿順時(shí)針方向翻轉(zhuǎn)。當(dāng)把質(zhì)量m=0.5kg的小物塊A輕放在C點(diǎn)右側(cè)離C點(diǎn)0.2 m處時(shí)，平板左端a恰不受支持力。A與斜面間和平板的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.2，A從斜面由靜止下滑，不計(jì)小物塊在a處碰撞時(shí)的能量損失。重力加速度g="10" m/s2?，F(xiàn)要保證平板不翻轉(zhuǎn)，求： （1）小物塊能在平板上滑行的最大距離。 （2）有同學(xué)認(rèn)為，在h0一定的情況下，平板是否翻轉(zhuǎn)與斜面的傾角有關(guān)，傾角越大，越容易翻轉(zhuǎn)。請用相關(guān)知識分析上述認(rèn)識是否正確。 （3）若h0=1m，斜面傾角不

12、能超過多大？ 13、圖中是用電動砂輪打磨工件的裝置，砂輪的轉(zhuǎn)軸過圖中O點(diǎn)垂直于紙面，AB是一長度，質(zhì)量的均勻剛性細(xì)桿，可繞過A端的固定軸在豎直面（圖中紙面）內(nèi)無摩擦地轉(zhuǎn)動，工件C固定在AB桿上，其質(zhì)量，工件的重心、工件與砂輪的接觸點(diǎn)P以及O點(diǎn)都在過AB中點(diǎn)的豎直線上，P到AB桿的垂直距離，AB桿始終處于水平位置，砂輪與工件之間的動摩擦因數(shù) （1）當(dāng)砂輪靜止時(shí)，要使工件對砂輪的壓力N，則施于B端豎直向下的力應(yīng)是多大？ （2）當(dāng)砂輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)，要使工件對砂輪的壓力仍為N，則施于B端豎直向下的力應(yīng)是多大？ 14、塔式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示，設(shè)機(jī)架重P＝400 kN，懸臂長

13、度為L＝10 m，平衡塊重W＝200 kN，平衡塊與中心線OO/的距離可在1 m到6 m間變化，軌道A、B間的距離為4 m。 ⑴當(dāng)平衡塊離中心線1 m，右側(cè)軌道對輪子的作用力fB是左側(cè)軌道對輪子作用力fA的2倍，問機(jī)架重心離中心線的距離是多少？ ⑵當(dāng)起重機(jī)掛鉤在離中心線OO/10 m處吊起重為G＝100 kN的重物時(shí)，平衡塊離OO/的距離為6 m，問此時(shí)軌道B對輪子的作用力FB時(shí)多少？ 15、如圖為懸掛街燈的支架示意圖，橫梁BE質(zhì)量為6kg，重心在其中點(diǎn)。直角桿A.DC重力不計(jì)，兩端用鉸鏈連接。已知BE=3m，BC=2m，∠A.CB=30°，橫梁E處懸掛燈的質(zhì)量為2kg，

14、則直角桿對橫梁的力矩為_______N·m，直角桿對橫梁的作用力大小為_______N。（重力加速度g=l0m/s2） 16、一個(gè)質(zhì)量為m＝50kg的均勻圓柱體，放在臺階的旁邊，臺階的高度h是柱體半徑r的一半，如圖所示（圖為其橫截面），柱體與臺階接觸處（圖中P點(diǎn)所示）是粗糙的，現(xiàn)要在圖中圓柱體最上方A處施一最小的力，使圓柱體剛能開始以P為軸向臺階上滾，求： (1)所加的力的大小 (2)臺階對圓柱體的作用力的大小 17、重為60N的均勻直桿AB一端用鉸鏈與墻相連，另一端用一條通過定滑輪M的繩子系住，如圖所示，繩子一端與直桿AB的夾角為30°，繩子另一端在C點(diǎn)與AB垂直，AC=

15、0.1AB。滑輪與繩重力不計(jì)。求： （1）B點(diǎn)與C點(diǎn)處繩子的拉力TB、TC的大小。 （2）軸對定滑輪M的作用力大小。 18、如圖所示，有一長為L質(zhì)量為M的木板，一端用鉸鏈固定在水平地面上，另一端靠在直墻上，木板與地面夾角為 q，設(shè)木板與豎直平面AO之間沒有摩擦。在木板的上端放一個(gè)質(zhì)量為m的物體，物體與木板間動摩擦因數(shù)為 m，試回答： （1）物體將作什么運(yùn)動并求出由A到B所用的時(shí)間。 （2）木板對墻上A點(diǎn)的壓力隨時(shí)間而變化的關(guān)系式。 19、如圖甲所示，有兩個(gè)質(zhì)量均為0.4 kg的光滑球，半徑均為r＝3 cm，靜止在半徑R＝8 cm的光滑半球形碗底，求兩球之間相

16、互作用力的大?。ㄈ＝10 m/s2,sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8） 20、如圖所示，一塊質(zhì)量為0.6kg均勻平板AB長0.8m，其左端擱在水平地面上，板與地面的夾角為370，板中心C垂直固定在輕支架上，支架長OC為0.3m，支架下端與水平固定轉(zhuǎn)軸O連接．在平板A點(diǎn)處有一質(zhì)量為0.5kg的小物體m以初速v0沿板向上運(yùn)動，物體與平板間的動摩擦因數(shù)為0.2．試求： 【小題1】平板所受的重力的力矩； 【小題2】小物體運(yùn)動到距B端多遠(yuǎn)恰能使平板翻轉(zhuǎn)？ 【小題3】若要保證平板不翻倒，給物體的初速度v0不能超過多大? 答案 1、答案 2、答案 3、答案 4、答案 5、答案 6、答案 7、答案 8、答案 9、答案 10、答案 11、答案 12、答案 13、答案 14、答案 15、答案 16、答案 17、答案 18、答案 19、答案 20、答案