人教版物理高二选修2-2 1.4力矩的平衡条件同步练习

更新时间：2021-05-20 浏览次数：500 类型：同步测试

一、选择题

1. 如图所示的均匀水平杆OB重为G ，左端O为固定在墙上的转动轴．跨过定滑轮P的细绳的左端系在杆的中点A ，右端系在B端，PB竖直向上，AP与水平方向的夹角为30°．定滑轮被竖直绳CP和水平绳PD系住．则下列结论中正确的是（　　）

A . 跨过定滑轮的细绳所受的拉力是 $\text{[math]}$ B . CP绳所受的拉力是 C . PD绳所受的拉力是 $\text{[math]}$ D . 轴O受到的水平拉力 $\text{[math]}$

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2. 如图所示，质量为M、上表面光滑的平板水平安放在A、B两固定支座上．质量为m的小滑块以某一速度匀加速从木板的左端滑至右端．能正确反映滑行过程中，B支座所受压力N_B随小滑块运动时间t变化规律的是（　　）

A . B . C . D .

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3. 如图，质量为m的均匀半圆形薄板，可以绕光滑水平轴A在竖直平面内转动，AB是它的直径，O是圆心．在B点作用一个竖直向上的力F使薄板平衡，此时AB恰处于水平位置，若保持力F始终竖直向上，在F作用下使薄板绕A点沿逆时针方向缓慢转动，直到AB接近竖直位置的过程中，力F对应的力矩为M ，则M、F大小变化情况是（　　）

A . M变小，F不变 B . M、F均变大 C . M、F均先变大再变小 D . M先变大再变小，F始终变大

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4. 根据汉族民间传说，木杆秤是鲁班发明的．它是我国民间过去很长时间一直使用的称量物体质量的衡器．通常它是由一根一头粗、一头细的质量分布不均匀的直杆、称钩（BD）、提纽（O）、用可左右移动的轻线悬挂的称砣（质量为m）组成．称杆与称钩整体的重心在C点．不称物体时，将称砣置于A处，此时手提提纽，称杆恰能水平平衡．因而A点质量的刻度为零．当称钩上悬挂重物时，秤砣向右移动x到P点时重新平衡．则下列有关说法正确的是（　　）

A . 杆秤上的刻度一定是均匀的 B . 其它条件不变，OB之间的距离越小，称量范围越小 C . 其它条件不变，砣的质量越大，秤量范围越小 D . 如果在加速上升的电梯中，杆秤称量计数将偏大

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5. 如图所示，一根绳子一端固定于竖直墙上的A点，另一端绕过动滑轮P悬挂一重物B ，其中绳子的PA段处于水平状态．另一根绳子一端与动滑轮P的轴相连，在绕过光滑的定滑轮Q后在其端点O施加一水平向左的外力F ，使整个系统处于平衡状态．滑轮均为光滑、轻质，且均可看作质点．现拉动绳子的端点O使其向左缓慢移动一小段距离后达到新的平衡状态，则该平衡状态与原平衡状态相比较（　　）

A . 拉力F不变 B . 拉力F减小 C . 角θ不变 D . 角θ减小

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6. 光滑直杆AB和BC按如图所示连接，A、C处与竖直墙用铰链连接，两杆在B点也用铰链连接，杆及铰链的质量与摩擦都不计．ABC构成一直角三角形，BC与墙垂直，将重力为G、可视为质点的物块P从A点静止释放，则物块从A运动到B的过程中（　　）

A . AB杆对BC杆的作用力方向垂直AB杆向右上方 B . C处铰链对BC杆的作用力不变 C . A处铰链对AB杆的作用力方向不变 D . A处铰链对AB杆的作用力先变小后变大

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7. 如图，AB、CD分别是两个质量均为m、可以绕A、C两固定水平光滑转轴转动的匀质细杆，D为AB杆的中点，且AC=AD ，现在B端施加一个始终垂直AB杆的力F 使杆处于静止状态，DC与水平面的夹角为α，g为重力加速度．则下列说法正确的是（　　）

A . 若CD与AB杆接触处光滑，D端受到的CD杆的作用力大小为 B . 若CD与AB杆接触处光滑，D端受到的CD杆的作用力大小为 $\text{[math]}$ C . 若CD与AB杆接触处有摩擦，则力F比接触处光滑时要大 D . 无论接触处是否光滑，及转动方向如何，力F均为一定值

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8. 如图所示，T型支架可绕O点无摩擦自由转动，B端搁在水平地面上，将一小物体放在支架上让其从A端自由下滑，若支架表面光滑，当小物体经过C点时，B端受到的弹力为N₁；若支架和小物体间有摩擦，并从A端给小物体一定的初速度，小物体恰好沿AB匀速下滑，当小物体经过C点时，B端受到的弹力为N₂ ，前后两次过程T型支架均不翻转，则（　　）

A . N₁=0 B . N₁＜N₂ C . N₁＞N₂ D . N₁=N₂

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9. 如图，光滑的平台上有一质量为20kg长为10.0m质量分布均匀的木板AB ，其中7.0m伸出平台，O点是其重心．为了不使木板翻倒，起初让一个质量为30kg的小孩站在长木板的右端．关于木板的平衡问题，下列说法正确的是（　　）

A . 若小孩从木板右端向左端走动，小孩在木板上走动的距离不能超过3.0m B . 若小孩从木板右端向左端走动，小孩在木板上走动的距离不能超过5.0m C . 小孩可以在木板上向左随意走动，但决不能从左端离开长木板，否则木板就会翻倒 D . 小孩不但可以在木板上向左端随意走动，而且还可以从左端离开木板，木板也不会翻倒

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10. 如图，竖直轻质悬线上端固定，下端与均质硬棒AB中点连接，棒长为线长的两倍．棒的A端用铰链墙上，棒处于水平状态．改变悬线的长度，使线与棒的连接点逐渐右移，并保持棒仍处于水平状态．（若一个物体受三个力而处于平衡状态，那么这三个力一定是共点力）则悬线拉力（　　）

A . 逐渐减小 B . 逐渐增大 C . 先减小后增大 D . 先增大后减小

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11. 如图所示，杠杆的两端分别悬挂重物G₁、G₂后保持水平平衡，如果用水平力F向左缓慢拉起物体G₂ ，使悬挂物体G₂的悬线向左偏离竖直方向，则（　　）

A . 杠杆的A端将下降 B . 杠杆的B端将下降 C . 杠杆仍保持平衡 D . 细线BC上的拉力将保持不变

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12. 如图，T字形架子ABO可绕通过O点，且垂直于纸面的转动轴自由转动．现在其A端与B端分别施以图示方向的力F₁和F₂ ，则关于F₁和F₂产生的力矩M₁和M₂ ，下列说法正确的是（　　）

A . M₁引起T形架顺时针转动，M₂引起T形架逆时针转动 B . M₁和M₂可能使T形架保持平衡 C . M₁和M₂使T形架逆时针转动 D . M₁和M₂使T形架顺时针转动

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13. 如图，一根木棒AB在O点被悬挂起来，在A、C两点分别挂两个和三个钩码，AO=OC ，木棒处于平衡状态．如在A点再挂两个钩码的同时，在C点再挂三个钩码，则木棒（　　）

A . 绕O点顺时针方向转动 B . 绕O点逆时针方向转动 C . 平衡可能被破坏，转动方向不定 D . 仍能保持平衡状态

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14. 如图所示，粗糙斜面上有一绕有线圈的滚筒A ，线圈中通有电流，空间有一竖直方向的匀强磁场．在下列四种情况中由静止释放滚筒，滚筒可能保持静止状态的是（　　）

A . B . C . D .

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15. 关于力矩，下列说法中正确的是（　　）

A . 力对物体的转动作用效果决定于力矩的大小和方向 B . 力不等于零时，力对物体一定产生转动作用 C . 力矩等于零时，力对物体也可以产生转动作用 D . 力矩的单位是“牛•米”，也可以写成“焦”

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二、填空题

16.
如图所示，一根不均匀的铁棒AB与一辆拖车相连接，连接端B为一固定水平转动轴，拖车在水平面上做匀速直线运动，棒长为L ，棒的质量为40kg ，它与地面间的动摩擦因数为 $\text{[math]}$ ，棒的重心C距转动轴为 $\text{[math]}$ ，棒与水平面成30°角．运动过程中地面对铁棒的支持力为N；若将铁棒B端的固定转动轴向下移一些，其他条件不变，则运动过程中地面对铁棒的支持力将比原来（选填“增大”、“不变”或“减小”）．

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17.
如图，重为G的物体，用绳子挂在支架的滑轮B上，绳子的另一端接在绞车D上．转动绞车，物体便能升起．设滑轮的大小及轴承的摩擦略去不计，杆AB和BC的质量不计，A、B、C三处均用铰链连接．当物体处于平衡状态时，杆AB所受力的大小为N，杆BC所受力的大小为N．

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18.
重为G的均匀直杆AB一端用铰链与墙相连，另一端用一条通过光滑的小定滑轮M的绳子系住，如图所示，绳子一端与直杆AB的夹角为30°，绳子另一端在C点与AB垂直，AC= $\text{[math]}$ AB ．滑轮与绳重力不计．则B点处绳子的拉力的大小是N ，轴对定滑轮M的作用力大小是N ．

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19.
如图所示，为一水阀的示意图，C为轻活塞，截面积为10cm² ， AB是长为0.8m的轻质杠杆，O为转轴，AO的长度为0.2m ，各接触处均光滑．已知大气压强为1.0×10⁵Pa ，自来水管内的压强为2.5×10⁵Pa ．为保持AB杆水平而水不流出，则在B端需挂一质量为kg的重物，此时转轴对杆的作用力大小为N ．

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20.
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 $\text{[math]}$ 时，质点m的速度最大，则恒力F=；若圆盘转过的最大角度 $\text{[math]}$ 则此时恒力F=．

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21.
可轻杆OA绕转轴O自由转动，用轻绳AB和轻弹簧BC连接，位置如图所示．将质量m的小物块悬挂在轻杆中点处，静止后OA处在水平位置，轻绳AB伸直但无拉力，则此时弹簧上的弹力大小为；将m右移OA/4的距离，轻绳上拉力大小为．

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三、解答题

22.
改进后的“研究有固定转动轴物体平衡条件”的实验装置如图所示，力传感器、定滑轮固定在横杆上，替代原装置中的弹簧秤．已知力矩盘上各同心圆的间距为5cm ．
1. （1）（多选题）做这样改进的优点是（）
  
  A . 力传感器既可测拉力又可测压力 B . 力传感器测力时不受主观判断影响，精度较高 C . 能消除转轴摩擦引起的实验误差 D . 保证力传感器所受拉力方向不变
2. （2）某同学用该装置做实验，检验时发现盘停止转动时G点始终在最低处，他仍用该盘做实验．在对力传感器进行调零后，用力传感器将力矩盘的G点拉到图示位置，此时力传感器读数为3N ．再对力传感器进行调零，然后悬挂钩码进行实验．此方法（选填“能”、“不能”）消除力矩盘偏心引起的实验误差．已知每个钩码所受重力为1N ，力矩盘按图示方式悬挂钩码后，力矩盘所受顺时针方向的合力矩为N•m ．力传感器的读数为N ．
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23.
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，力矩盘上个同心圆的间距相等．
1. （1）（多选）在用细线悬挂钩码前，以下哪些措施是必要的( )
  
  A . 判断力矩盘是否在竖直平面 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. （2）在A、B、C三点分别用细线悬挂钩码后，力矩盘平衡，如图所示，已知每个钩码所受的重力为1牛，则此时弹簧称示数为N．
3. （3）由于力矩盘偏心未经调整实际测出的弹簧称读数偏大，则力矩盘的重心在轴的．（填左方或右方）
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24.
在研究有固定转动轴物体平衡条件的实验中
1. （1）实验开始前需要检查力矩盘重心是否在转轴处，描述检查的操作过程.
2. （2）某同学采用50g的钩码，力矩盘平衡后如图所示，弹簧秤读数1.1N ，盘面中3个同心圆半径分别是2cm、4cm、6cm ．填写下表（g取9.8m/s² ，答案精确到0.001N•m）：
  顺时针力矩
  逆时针力矩
  0.059N•m
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25.
如图所示是一个半径为R的轮子，它绕固定转动轴O顺时针方向转动，两侧各有一个长为L的竖直杆MO和NQ，它们都固定在天花板上M、N处（如图所示）．两轻杆上距轴为a处各固定一宽度为b的摩擦块（上下厚度不计）．摩擦块与轮子间动摩擦因数都是μ（μ＜），不计杆与摩擦块的重力．为使轮子刹停，在两杆下端P、Q之间用轻绳悬挂一重物．刚好使三根细绳之间夹角都相等．
1. （1）有同学认为：“由于该装置高度对称，所以两边摩擦力的大小是相等的”．你认为这位同学的看法是否正确？为什么（请简要说明你的理由）？
2. （2）设AP和AQ上的拉力的大小都是F ，则左、右两侧摩擦力作功之比是多少？
3. （3）为使轮子在规定的时间内能停下，规定制动力矩的大小为M ．求此时在下方悬挂物体的重力G是多大？
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