黑龍江省大慶市喇中高考物理材料大題集練力矩平衡

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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(dòng)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(pán)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(cè)拉力又可測(cè)壓力 B．力傳感器測(cè)力時(shí)不受主觀(guān)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(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)G點(diǎn)始終在最低處，他仍用該盤(pán)做實(shí)驗(yàn)。在對(duì)力傳感器進(jìn)行調(diào)零后，用力傳感器將力矩盤(pán)的G點(diǎn)拉到圖示位置，此時(shí)力傳感器讀數(shù)為3N。再對(duì)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(pán)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(pán)按圖示方式懸掛鉤碼后，力矩盤(pán)所受順時(shí)針?lè)较虻暮狭貫開(kāi)________Nm。力傳感器的讀數(shù)為_(kāi)______N. 2、如圖，框架ABC由三根長(zhǎng)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　???　．若在C點(diǎn)施加的作用力改為大小為1.5mg、方向始終垂直于A(yíng)C邊的力F′，使框架從圖示位置開(kāi)始逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中當(dāng)框架具有最大動(dòng)能時(shí)，力F′所做的功為　????。? 3

3、、如圖，一對(duì)平行金屬板水平放置，板間距為d，上極板始終接地。長(zhǎng)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(dòng)，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(xiàn)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(chǎng)。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(shì)能W1與W2時(shí)，某同學(xué)認(rèn)為由于在兩板旋轉(zhuǎn)過(guò)程中帶電小球位置未變，電場(chǎng)力不做功，因此帶電小球的

4、電勢(shì)能不變。你若認(rèn)為該同學(xué)的結(jié)論正確，計(jì)算該電勢(shì)能；你若認(rèn)為該同學(xué)的結(jié)論錯(cuò)誤，說(shuō)明理由并求W1與W2。 4、一足夠長(zhǎng)的斜面，最高點(diǎn)為O點(diǎn)，有一長(zhǎng)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(huì)在斜面上滑動(dòng)。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(zhǎng)度各需滿(mǎn)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(yíng)點(diǎn)固定一垂直于薄板平面的光滑轉(zhuǎn)動(dòng)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(cè)力計(jì)豎直向上拉住B點(diǎn)，使AB水平，如圖（a），測(cè)得拉力F1=2.0N；再用測(cè)力計(jì)豎直向上拉住C點(diǎn)，使AC水平，如圖（b），測(cè)得拉力F2=2.0N（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求： （1）小球和轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離AD； （2）在如圖（a）情況下，將小球移動(dòng)到BC邊上距離A點(diǎn)最近處，然后撤去力F1，薄板轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，AB邊能轉(zhuǎn)過(guò)的最大角度； （3）在第（2）問(wèn)條件下，薄板轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，B點(diǎn)能達(dá)到的最大速度。 6、如圖（1）所示，

6、均勻長(zhǎng)方體木塊長(zhǎng)b=18cm，高h(yuǎn)=16cm，寬L=10cm，被兩個(gè)力傳感器支撐起來(lái)，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(guò)數(shù)據(jù)采集器在計(jì)算機(jī)屏幕上反映出來(lái)?，F(xiàn)用一彈簧測(cè)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(xiàn)。問(wèn)： 圖（2）上的直線(xiàn)A反映的是_______________傳感器上的受力情況（“左邊”或“右邊”）彈簧測(cè)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(zhǎng)為，兩端各固定著一個(gè)帶電小球，處于水平方向、場(chǎng)強(qiáng)為E

7、的勻強(qiáng)電場(chǎng)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(dòng)。在輕桿與電場(chǎng)線(xiàn)夾角為時(shí)，忽略?xún)呻姾砷g的相互作用，兩電荷受到的電場(chǎng)力對(duì)O點(diǎn)的力矩大小為_(kāi)__________，兩電荷具有的電勢(shì)能為_(kāi)__________。 8、如圖所示，質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為l的等邊三角形ABC導(dǎo)線(xiàn)框，在A(yíng)處用輕質(zhì)細(xì)線(xiàn)豎直懸掛于質(zhì)量也為m、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的水平均勻硬桿一端，硬桿另一端通過(guò)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A(yíng)BC平面有一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，當(dāng)在導(dǎo)線(xiàn)框中通以逆時(shí)針?lè)较虼笮镮的電流時(shí)，AB邊受到的安培力大小為_(kāi)_______，此時(shí)彈簧對(duì)硬桿的拉力大小為_(kāi)__

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(chǎng)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(dòng)，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(zhǎng)為L(zhǎng)，兩板間距為d，當(dāng)平行板旋轉(zhuǎn)后，電場(chǎng)力就由變?yōu)?，電?chǎng)力對(duì)軸O的力臂也發(fā)生相應(yīng)的改變，但電場(chǎng)力對(duì)軸O的力矩沒(méi)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(jué)得他的分析是否正確？如果認(rèn)為是正確的，請(qǐng)繼續(xù)解答；如果認(rèn)為有錯(cuò)誤之處，請(qǐng)說(shuō)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(guò)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(xiàn)運(yùn)動(dòng)，己知物體與BD間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.3。為保證支架不繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)，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(dòng)。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(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2。g取10m/s2，求： （1）小鐵塊剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大??？ （2）小鐵塊運(yùn)動(dòng)到離A端多遠(yuǎn)時(shí)，支架將要開(kāi)始翻轉(zhuǎn)？ （3）若在小鐵塊運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，支架始終保持靜止，則拉力F作用的最長(zhǎng)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(zhǎng)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?lè)较蚍D(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(dòng)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(qǐng)用相關(guān)知識(shí)分析上述認(rèn)識(shí)是否正確。 （3）若h0=1m，斜面傾角不

12、能超過(guò)多大？ 13、圖中是用電動(dòng)砂輪打磨工件的裝置，砂輪的轉(zhuǎn)軸過(guò)圖中O點(diǎn)垂直于紙面，AB是一長(zhǎng)度，質(zhì)量的均勻剛性細(xì)桿，可繞過(guò)A端的固定軸在豎直面（圖中紙面）內(nèi)無(wú)摩擦地轉(zhuǎn)動(dòng)，工件C固定在A(yíng)B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(guò)AB中點(diǎn)的豎直線(xiàn)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(dòng)摩擦因數(shù) （1）當(dāng)砂輪靜止時(shí)，要使工件對(duì)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(dòng)時(shí)，要使工件對(duì)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

13、長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝10 m，平衡塊重W＝200 kN，平衡塊與中心線(xiàn)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(xiàn)1 m，右側(cè)軌道對(duì)輪子的作用力fB是左側(cè)軌道對(duì)輪子作用力fA的2倍，問(wèn)機(jī)架重心離中心線(xiàn)的距離是多少？ ⑵當(dāng)起重機(jī)掛鉤在離中心線(xiàn)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(wèn)此時(shí)軌道B對(duì)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(duì)橫梁的力矩為_(kāi)______N·m，直角桿對(duì)橫梁的作用力大小為_(kāi)______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(tái)階的旁邊，臺(tái)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(tái)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(kāi)始以P為軸向臺(tái)階上滾，求： (1)所加的力的大小 (2)臺(tái)階對(duì)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(guò)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，A

15、C=0.1AB?；喤c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(duì)定滑輪M的作用力大小。 18、如圖所示，有一長(zhǎng)為L(zhǎng)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(méi)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(dòng)摩擦因數(shù)為 m，試回答： （1）物體將作什么運(yùn)動(dòng)并求出由A到B所用的時(shí)間。 （2）木板對(duì)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

16、間相互作用力的大?。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(zhǎng)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(zhǎng)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(dòng)，物體與平板間的動(dòng)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(dòng)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(guò)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