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、改進后的“研究有固定轉動軸物體平衡條件”的實驗裝置如圖所示，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）做這樣改進的有點是 A．力傳感器既可測拉力又可測壓力 B．力傳感器測力時不受主觀判斷影響，精確度高 C．能消除轉軸摩擦力引起的實驗誤差 D．保證力傳感器所受拉力方向不變 （2）某同學用該裝置做實驗，檢驗時發(fā)現(xiàn)盤停止轉動時G點始終在最低處，他仍用該盤做實驗。在對力傳感器進行調零后，用力傳感器將力矩盤的G點拉到圖示位置，此時力傳感器讀數為3N。再對力傳感器進行調零，然后懸掛

2、鉤碼進行實驗，此方法________（選填“能”、“不能”）消除力矩盤偏心引起的實驗誤差，已知每個鉤碼所受重力為1N，力矩盤按圖示方式懸掛鉤碼后，力矩盤所受順時針方向的合力矩為_________Nm。力傳感器的讀數為_______N. 2、如圖，框架ABC由三根長度均為l、質量均為m的均勻細棒組成，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　???　．若在C點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針轉動，運動過程中當框架具有最大動能時，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在豎直平面內轉動，下端固定一帶正電的輕質小球，其電荷量為q。當兩板間電壓為U1時，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同時繞O、O′順時針旋轉=150至圖中虛線位置時，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電場。求: （1）絕緣桿所受的重力G； （2）兩板旋轉后板間電壓U2。 （3）在求前后兩種情況中帶電小球的電勢能W1與W2時，某同學認為由于在兩板旋轉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。你若認為該同學的結論正確，計算該電勢能；你若認為該同學的結論錯誤，說明理由并求W1與W2。 4、一足夠長的斜面，最高點為O點，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端固定一個質量為M＝2.00 kg的重物（可視為質點），B端懸掛一個質量為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木條的質量可以忽略不計。 ②木條質量為m′＝0.50 kg，分布均勻。 5、如圖所示，一個輕質直角形薄板ABC，AB=0.80m，AC

5、="0.60" m，在A點固定一垂直于薄板平面的光滑轉動軸，在薄板上D點固定一個質量為m=0.40kg的小球，現(xiàn)用測力計豎直向上拉住B點，使AB水平，如圖（a），測得拉力F1=2.0N；再用測力計豎直向上拉住C點，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點最近處，然后撤去力F1，薄板轉動過程中，AB邊能轉過的最大角度； （3）在第（2）問條件下，薄板轉動過程中，B點能達到的最大速度。 6、如圖（1）所示，

6、均勻長方體木塊長b=18cm，高h=16cm，寬L=10cm，被兩個力傳感器支撐起來，兩傳感器間距為a=10cm且到木塊兩邊的距離相等，傳感器能夠將支撐點的受力情況通過數據采集器在計算機屏幕上反映出來?，F(xiàn)用一彈簧測力計水平拉木塊，拉力作用在木塊的中點且緩慢均勻增大，木塊則始終保持靜止狀態(tài)，計算機屏上出現(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”）彈簧測力計的最大拉力是_______________N。 7、如圖所示，在光滑水平面上，一絕緣細桿長為，兩端各固定著一個帶電小球，處于水平方向、場強為E

7、的勻強電場中，兩小球帶電量分別為＋q和－q，輕桿可繞中點O自由轉動。在輕桿與電場線夾角為時，忽略兩電荷間的相互作用，兩電荷受到的電場力對O點的力矩大小為___________，兩電荷具有的電勢能為___________。 8、如圖所示，質量為m、邊長為l的等邊三角形ABC導線框，在A處用輕質細線豎直懸掛于質量也為m、長度為L的水平均勻硬桿一端，硬桿另一端通過輕質彈簧連接地面，離桿左端L/3處有一光滑固定轉軸O。垂直于ABC平面有一個水平方向的勻強磁場，磁感應強度大小為B，當在導線框中通以逆時針方向大小為I的電流時，AB邊受到的安培力大小為________，此時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電場中有一根質量為m的均勻絕緣桿，上端可繞軸O在豎直平面內轉動，下端固定一個不計重力的點電荷A，帶電量＋q。當板間電壓為U1時，桿靜止在與豎直方向成＝45°的位置；若平行板以M、N為軸同時順時針旋轉＝15°的角，而仍要桿靜止在原位置上，則板間電壓應變?yōu)閁2。求：U1/U2的比值。 某同學是這樣分析求解的： 兩種情況中，都有力矩平衡的關系。設桿長為L，兩板間距為d，當平行板旋轉后，電場力就由變?yōu)?，電場力對軸O的力臂也發(fā)生相應的改變，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？如果認為是正確的，請繼續(xù)解答；如果認為有錯誤之處，請說明理由并進行解答。 10、如圖，傾角為37°，質量不計的支架ABCD的D端有一大小與質量均可忽略的光滑定滑輪，A點處有一固定轉軸，CA⊥AB，DC＝CA＝0.3m。質量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做勻速直線運動，己知物體與BD間的動摩擦因數μ＝0.3。為保證支架不繞A點轉動，物體向上滑行的最大距離s＝＿＿＿＿m。若增大F后，支架仍不繞A點轉動，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、水平導軌AB固定在支架CD上，其形狀、尺寸如圖所示。導軌與支架的總質量M=4kg，其重心在O點，它只能繞支架C點且垂直于紙面的水平軸轉動。質量m=1kg的小鐵塊靜止于水平導軌AB的A端，現(xiàn)受到水平拉力F=2.5N的作用。已知小鐵塊和導軌之間的動摩擦因數μ＝0.2。g取10m/s2，求： （1）小鐵塊剛開始運動時的加速度大小？ （2）小鐵塊運動到離A端多遠時，支架將要開始翻轉？ （3）若在小鐵塊運動的過程中，支架始終保持靜止，則拉力F作用的最長時間為多少？ 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軸O連接，因此平板可繞轉軸O沿順時針方向翻轉。當把質量m=0.5kg的小物塊A輕放在C點右側離C點0.2 m處時，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均為μ＝0.2，A從斜面由靜止下滑，不計小物塊在a處碰撞時的能量損失。重力加速度g="10" m/s2?，F(xiàn)要保證平板不翻轉，求： （1）小物塊能在平板上滑行的最大距離。 （2）有同學認為，在h0一定的情況下，平板是否翻轉與斜面的傾角有關，傾角越大，越容易翻轉。請用相關知識分析上述認識是否正確。 （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，砂輪的轉軸過圖中O點垂直于紙面，AB是一長度，質量的均勻剛性細桿，可繞過A端的固定軸在豎直面（圖中紙面）內無摩擦地轉動，工件C固定在AB桿上，其質量，工件的重心、工件與砂輪的接觸點P以及O點都在過AB中點的豎直線上，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 （1）當砂輪靜止時，要使工件對砂輪的壓力N，則施于B端豎直向下的力應是多大？ （2）當砂輪逆時針轉動時，要使工件對砂輪的壓力仍為N，則施于B端豎直向下的力應是多大？ 14、塔式起重機的結構如圖所示，設機架重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當平衡塊離中心線1 m，右側軌道對輪子的作用力fB是左側軌道對輪子作用力fA的2倍，問機架重心離中心線的距離是多少？ ⑵當起重機掛鉤在離中心線OO/10 m處吊起重為G＝100 kN的重物時，平衡塊離OO/的距離為6 m，問此時軌道B對輪子的作用力FB時多少？ 15、如圖為懸掛街燈的支架示意圖，橫梁BE質量為6kg，重心在其中點。直角桿A.DC重力不計，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、一個質量為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點與AB垂直，AC=

15、0.1AB。滑輪與繩重力不計。求： （1）B點與C點處繩子的拉力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，設木板與豎直平面AO之間沒有摩擦。在木板的上端放一個質量為m的物體，物體與木板間動摩擦因數為 m，試回答： （1）物體將作什么運動并求出由A到B所用的時間。 （2）木板對墻上A點的壓力隨時間而變化的關系式。 19、如圖甲所示，有兩個質量均為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軸O連接．在平板A點處有一質量為0.5kg的小物體m以初速v0沿板向上運動，物體與平板間的動摩擦因數為0.2．試求： 【小題1】平板所受的重力的力矩； 【小題2】小物體運動到距B端多遠恰能使平板翻轉？ 【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