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力矩的平衡条件试题及答案-高中物理-云返教育
用如图所示装置做“研究有固定转动轴物体平衡条件”的实验,力矩盘上各同心圆的间距相等.
(1)(多选题)在用细线悬挂钩码前,以下措施中必要的是
A.判断力矩盘是否处在竖直平面
B.判断横杆MN是否严格保持水平
C.判断力矩盘与转轴间的摩擦是否足够小
D.判断力矩盘的重心是否位于盘中心
(2)在A、B二点分别用细线悬挂钩码,M、C两点用弹簧秤连接后,力矩盘平衡(如图所示),已知每个钩码所受的重力为0.50N,则由力矩平衡条件可推算出弹簧秤的示数为
N(已知弹簧秤的最小刻度是0.1N).
(3)在实验装置装配时,经检验发现,质量为m,半径为R的力矩盘的重心在圆盘上的C点,且重心C与盘心O的距离为r.因此,甲认为可通过在A位置粘适量橡皮泥的方法来调整重心到O上,乙认为可通过在BC之间挖掉一点木屑的方法来调整重心到O上;而丙认为还有一种不需调整力矩盘重心的位置也能进行实验的方法,就是在实验时
.
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中
如图(a)所示,在电场强度为E、方向水平向右的匀强电场中,有两个质量均为m的小球A、B(可被视为质点),被固定在一根绝缘轻杆的两端,轻杆可绕与电场方向垂直的固定转动轴O无摩擦转动,小球A、B与轴O间的距离分别为l、2l,其中小球B上带有电量为q的正电荷,小球A不带电.将轻杆转动到水平方向后,无初速释放,若已知
=
.
求:(1)轻杆转动到何位置时,小球A、B的速率达到最大.
(2)若l=
米,小球A、B的最大速率为多少?
某同学是这样解的:(1)目前轻杆无法平衡,在小球A、B的带动下,开始顺时针转动,当A、B的速度达到最大时,小球B所受的电场力与重力的合力恰与杆平行,如图(b)所示,所以tanθ=qE/mg=…,
(2)对从a图位置到b图位置过程用动能定理求出A、B两球的最大速率.你认为这位同学的解法是否正确,若正确,请完成计算;若不正确,请说明理由,并用你自己的方法算出正确结果.
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中
如图所示是测量电动机产生的力矩大小的简易装置.两个弹簧秤的上端固定在一个水平横杆上,下端连接着绕过粗糙圆板的皮带.电动机通过转轴可以带动粗糙圆板匀速转动,转动方向如图所示.
(1)圆板匀速转动时,
(填“左”或“右”)侧弹簧称读数较大;
(2)圆板匀速转动时,两弹簧秤读数分别为7N和3N,圆板半径r=0.2m,则电动机对圆板产生的力矩为
Nm.
(3)已知该电动机工作时对外产生的力矩大小与转速有关,转速越大,则对外力矩越小.在不改变该装置其他设备的情况下,换一粗糙程度相同的圆板,半径大于0.2m,转速稳定后弹簧秤读数相比原来不变,则此时圆板的转速相比原来应
(填“增大”、“减小”或“不变”).
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难度系数:
中
如图为一传动装置,A、B两轮固定在同一转轴O上,M为控制两轮转动状态的摩擦片.A、B两轮半径分别为r,2r.绕在A轮上的绳子一端固定在A轮边缘,另一端系有质量为m的重物P,当重物P以速率v匀速下落时,B轮边缘上的各点的线速度大小为
,此时摩擦片与B轮间的摩擦力为
.(转动时轴的摩擦忽略不计)
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难度系数:
中
如图所示,一根长为l的轻质直杆,可绕光滑转轴O自由转动,在其中点、上端分别固定质量均为m的小球B、A,小球A用水平绳系住,使杆与水平面成53°角.
(1)当小球A用水平绳系住时,求杆对小球A的作用力的大小时,某同学解答如下:设杆对小球的作用力的大小为F,对小球受力分析,小球受到重力、绳的水平拉力,及沿杆方向的弹力,因小球受共点力作用平衡,由F
合
=0,求得杆对球的作用力,由此所得结果是否正确?若正确,请求出结果;若不正确,请说明理由并给出正确的解答.
(2)当释放绳子时,求小球A将要到地面时的速度大小.
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难度系数:
中
AB两个质量均为m的小球,被一轻杆AB固定,轻杆长AB=L,OA=L/3,杆可绕O点的水平轴无摩擦地转动,初始时杆静止在竖直位置,如图所示,今在B球上施加一水平方向恒力F=
mg,试求:
(1)转过90°过程中恒力做了多少功?
(2)在转动过程中B球获得的最大速度时AB杆与竖直方向夹角为多大?
(3)在转动过程中B球获得的最大速度是多少?
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中
质量M=2.0kg的小铁块静止于水平轨道AB的A端.导轨及支架ABCD形状及尺寸如图所示,质量m=4.0kg.它只能绕通过支架D点垂直于纸面水平转动,其中心在图中的O点,现有一细线沿导轨拉小铁块,拉力F=12N,小铁块和导轨之间的动摩擦因数μ=0.50.g取10m/s
2
从小铁块运动时起,导轨(及支架)能保持静止的最长时间是多少?
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难度系数:
中
商店常用案秤称量货物的质量,如图所示,称量时若在秤盘下粘一块泥,称量的结果比实际质量
(选填“大”或“小”);若调零螺母的位置比正确位置向右多旋进了一些,称量结果比实际质量
(选填“大”或“小”).
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难度系数:
中
如图所示,OAB是一刚性轻质直角三角形支架,边长AB=0.2m,∠OAB=37°;在A、B两顶角处各固定一个大小不计的小球,质量均为1kg.支架可绕过O的水平轴在竖直平面内无摩擦地转动.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s
2
)
(1)为使支架静止时AB边水平,求在支架上施加的最小力;
(2)若将支架从AB位于水平位置开始由静止释放,求支架转动过程中A处小球速度的最大值.
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难度系数:
中
一块木板可绕过O点的光滑水平轴在竖直平面内转动,木板上放有一木块,木板右端受到竖直向上的作用力F,从图中位置A缓慢转动到位置B.木块相对木板不发生滑动,则在此过程中
A.木块所受的摩擦力先增大后减小
B.木块所受的支持力先增大后减小
C.F的力矩先增大后减小
D.力F始终保持不变
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难度系数:
中
半径分别为r和2r的两个质量不计的圆盘,共轴固定连结在一起,可以绕水平轴O无摩擦转动,大圆盘的边缘上固定有一个质量为m的质点,小圆盘上绕有细绳.开始时圆盘静止,质点处在水平轴O的正下方位置.现以水平恒力F拉细绳,使两圆盘转动,若两圆盘转过的角度θ=
时,质点m的速度最大,则恒力F=
;若圆盘转过的最大角度θ=
则此时恒力F=
.
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难度系数:
中
用如图所示装置做“研究有固定转动轴物体的平衡条件”的实验,力矩盘上各同心圆的间距相等.
(1)(多选题)在用细线悬挂钩码前,下列措施中哪些是必要的
(A)判断力矩盘是否处在竖直平面
(B)判断横杆MN是否严格保持水平
(C)判断力矩盘与转轴间的摩擦是否足够小
(D)判断力矩盘的重心是否位于盘中心
(2)在力矩盘上A、B、C三点分别用细线悬挂钩码后,力矩盘平衡,如图所示,已知每个钩码所受重力为1N,则此时弹簧秤示数应为
N.
(3)若实验前,弹簧秤已有0.2N的示数,实验时忘记对弹簧秤进行调零,则完成实验后测量出的顺时针力矩与逆时针力矩相比,会出现M
顺
M
逆
(选填“>”、“=”或“<”).
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难度系数:
中
辨析题:如图所示,两个质量分别为m
1
、m
2
,带电量分别为q
1
、q
2
的金属小球,用两根绝缘轻绳悬挂于同一点O.平衡时,两球恰好位于同一水平面上.轻绳与竖直方向夹角分别为α、β,请确定金属小球质量m
1
、m
2
与夹角α、β的关系式.
某同学的解法如下:
设绝缘轻绳长为l,把两小球和轻绳看作整体,如下图所示,
以O为固定转轴,对整个系统,根据力矩的平衡有:
m
1
g×l×sina=m
2
g×l×sinβ
即
你认为这位同学的解法是否合理?请说明理由;若不合理,请用你自己的方法算出正确结果.
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难度系数:
中
一块木板可绕过O点的光滑水平轴在竖直平面内转动,木板上放有一木块,木板右端受到竖直向上的作用力F,从图中位置A缓慢转动到位置B.木块相对木板不发生滑动,则在此过程中
A.木块所受的摩擦力先增大后减小
B.木块所受的支持力先增大后减小
C.F的力矩先增大后减小
D.力F始终保持不变
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难度系数:
中
如图所示,光滑斜面的底端a与一块质量均匀、水平放置的平板光滑相接,平板长为2L,L=1.5m,其中心C固定在高为R的竖直支架上,R=1.5m,支架的下端与垂直于纸面的固定转轴O连接,因此平板可绕转轴O沿顺时针方向翻转.问:在斜面上离平板高度为h
处放置一滑块A,使其由静止滑下,滑块与平板间的动摩擦因数μ=0.40,为使平板不翻转,h
最大为多少?(重力加速度g取10m/s
2
)
某同学这样解答:要使平板不翻转,A在板上滑行的最大距离是L,因此h
最大值可由mgh
-μmgL=0-0求得.
你认为这位同学的解答是否正确?如果认为正确,请解出h
的最大值;如果认为不正确,请指出错误之处,并求出h
的最大值.
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难度系数:
中
如图所示,均匀长斜板AB可绕过O点的水平轴在竖直平面内自由转动,已知AB板的质量为M=2kg,长为L=150cm,AO=60cm,A点离水平地面h=90cm,B端与地接触,在B端上的物体质量m=1kg,它与斜面间的动摩擦因数μ=0.25,当物体以初速度v
=4m/s,沿板向上运动,问:
(1)物体上滑过程中,AB板始终维持静止,则物体沿AB板上滑的最大距离为多少?
(2)在物体运动过程中地面对斜面板B端的最小弹力为多少?
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难度系数:
中
如图所示,光滑斜面的底端a与一块质量均匀、水平放置的平板光滑相接,平板长为2L,L=1.5m,其中心C固定在高为R的竖直支架上,R=1.5m,支架的下端与垂直于纸面的固定转轴O连接,因此平板可绕转轴O沿顺时针方向翻转.问:在斜面上离平板高度为h
处放置一滑块A,使其由静止滑下,滑块与平板间的动摩擦因数μ=0.40,为使平板不翻转,h
最大为多少?(重力加速度g取10m/s
2
)
某同学这样解答:要使平板不翻转,A在板上滑行的最大距离是L,因此h
最大值可由mgh
-μmgL=0-0求得.
你认为这位同学的解答是否正确?如果认为正确,请解出h
的最大值;如果认为不正确,请指出错误之处,并求出h
的最大值.
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中
如图所示,一块质量为0.6kg均匀平板AB长0.8m,其左端搁在水平地面上,板与地面的夹角为37
,板中心C垂直固定在轻支架上,支架长OC为0.3m,支架下端与水平固定转轴O连接.在平板A点处有一质量为0.5kg的小物体m以初速v
沿板向上运动,物体与平板间的动摩擦因数为0.2,g取10m/s
2
.试求:
(1)平板所受的重力的力矩;
(2)小物体运动到距B端多远恰能使平板翻转?
(3)若要保证平板不翻倒,给物体的初速度v
不能超过多大?
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难度系数:
中
图示A、B分别是固定墙上的两个相同的钉子,一根长2L,质量为m,质量分布均匀的细杆搁在两钉子间处于静止状态,开始时AB间距离为2/3L,杆的上端恰好在A点,且杆与水平方向的夹角为30°.
(1)求A、B两点上受到的弹力.
(2)如果让钉子A不动,钉子B以A为圆心绕A慢慢地逆时针转动,当转过15°时,杆刚好开始向下滑动.求杆与钉子间的滑动摩擦系数是多少?
(3)如果细杆与水平方向保持30°不变,钉子B沿着杆方向向下改变位置,则B移动到距A多大距离处时,杆不再能保持平衡?
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难度系数:
中
如图所示,ABCD是一个T型支架,AC与BD垂直,且AB=BC.已知整个支架的质量为M=9kg,重心在BD上离D点为l=0.4m的O点处,BD长为d=0.6m,支架可绕位于水平地面上且过D点的水平轴无摩擦地转动,AC为一斜面,与水平地面间的夹角为θ=37°,C处搁在地面上,现有两个质量均为m=2kg的小滑块由位于C处的弹射器(图中未画出)以v
=6m/s的初速度沿斜面相继弹出而滑上AC斜面,两个滑块弹出的时间差为△t=0.1s,小滑块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5.求:
(1)小滑块沿斜面向上滑的加速度大小;
(2)第二个滑块弹出多少时间时支架将翻转.
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解答题
难度系数:
中
高中物理力矩的平衡条件分页列表
1
2
3
4
第1章 桥梁与承重机构
桥梁与承重机构
常见的承重结构及其特点
第2章 起重机与平衡
起重机与平衡
力矩的平衡条件
第3章 汽车与传动
汽车与传动
线速度、角速度和周期、转速
第4章 热机与能量转化
热机与能量转化
热机的工作原理
热机的能量转化与守恒问题
第5章 家用制冷设备及其原理
家用制冷设备及其原理
冷暖两用空调机的工作原理
制冷原理
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