- 力矩的平衡条件
- 共88题
如图所示，均匀板一端搁在光滑墙上，另一端搁在粗糙地面上，人站在板上，人和板均静止，则（ ）
正确答案
如图所示，AB、CD分别是两个可以绕A、C两转轴转动的质量均匀的杠杆，它们的质量相等，长度相等．现在B端施加一个始终垂直AB杆的力，使AB杆和CD杆缓缓绕顺时针或逆时针转动．设使AB杆顺时针转动到图示位置时施加在B点的力为F1，使AB杆逆时针转动到图示位置时施加在B点的力为F2．则下列说法中正确的是（ ）
正确答案
如图所示，质量均为m的小球A、B用两根不可伸长的轻绳连接后悬挂于O点，在外力F的作用下，小球A、B处于静止状态．若要使两小球处于静止状态且悬线OA与竖直方向的夹角保持300不变，则外力F的大小（ ）
A可能为
B可能为
C可能为
D可能为mg
正确答案
如图所示，木块m放在木板AB上，开始θ=0，现在木板A端用一个竖直向上的力F使木板绕B端逆时针缓慢转动（B端不滑动）．在m相对AB保持静止的过程中（ ）
正确答案
直杆AB和BC按如图所示连接，A、B、C处均为铰链，杆及铰链的质量都不计．现将重力为G、可视为质点的物块放在图中P处．则（ ）
正确答案
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h0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，h0最大为多少？（重力加速度g取10m/s2）
某同学这样要使平板不翻转，A在板上滑行的最大距离是L，因此h0最大值可由mgh0-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h0的最大值；如果认为不正确，请指出错误之处，并求出h0的最大值．
正确答案
不正确，因为没有考虑摩擦力的力矩．
设A在水平板上滑行S停下，恰好不翻倒
对平板：N（L-S）=μNR
求得S=L-μR=（1.5-0.40×1.5）=0.9m
对A：mgh0-μmgS=0-0
求得：h0=μS=0.40×0.90=0.36m
答：这位同学的解答不正确，h0的最大值为0.36m．
用如图所示的装置来测量一把质量分布均匀、长度为L的刻度尺的质量．某同学是这样设计的：将一个读数准确的弹簧测力计竖直悬挂，取一段细线做成一环，挂在弹簧测力计的挂钩上，让刻度尺穿过细环中，环与刻度尺的接触点就是尺的悬挂点，它将尺分成长短不等的两段．用细线拴住一个质量未知的木块P挂在尺较短的一段上，细心调节尺的悬挂点及木块P的悬挂点位置，使直尺在水平位置保持平衡．已知重力加速度为g．
（1）必须从图中读取哪些物理量：______（同时用文字和字母表示）；
（2）刻度尺的质量M的表达式：______（用第一小问中的字母表示）．
正确答案
（1）利用此装置测量刻度尺质量，必须读取的物理量有：木块P的悬挂点在直尺上的读数x1、刻度尺的悬挂点在直尺上的读数x2，弹簧测力计的示数F；
（2）以B点为支点，根据力矩条件得
Mg（
解得，M=
故答案为：（1）木块P的悬挂点在直尺上的读数x1、刻度尺的悬挂点在直尺上的读数x2，弹簧测力计的示数F；
（2）M=
如图所示，水平轻杆CB长1m，轻杆与墙通过转轴O连接．现在离B点20cm处D点挂一重50N的物体，则绳AB中的拉力为______N；O对C的作用力的方向沿______（填“水平”、“斜向上”、“斜向下”）
正确答案
则以C转轴，根据力矩平衡条件得
G•LCD=F•LBCsin30°
得绳AB中的拉力F=
设O对C的作用力大小为F，水平分力为Fx，竖直分力为Fy．
根据轻杆平衡知：
竖直方向：G=Fsin30°+Fy，则得Fy=G-Fsin30°=50N-80×0.5N=10N，方向竖直向上．
水平方向：Fx=Fcos30°，则得Fx方向水平向右．
所以F的方向为斜向上
故答案为：80，斜向上
如图所示，一个轻质直角形薄板ABC，AB=0.80m，AC=0.60m，在A点固定一垂直于薄板平面的光滑转动轴，在薄板上D点固定一个质量为m=0.40kg的小球，现用测力计竖直向上拉住B点，使AB水平，如图（a），测得拉力F1=2.0N；再用测力计竖直向上拉住C点，使AC水平，如图（b），测得拉力F2=2.0N（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）．求：
（1）小球和转动轴的距离AD；
（2）在如图（a）情况下，将小球移动到BC边上距离A点最近处，然后撤去力F1，薄板转动过程中，AB边能转过的最大角度；
（3）在第（2）问条件下，薄板转动过程中，B点能达到的最大速度vB．
正确答案
（1）设小球D距AC为x，距AB为y．
AB边水平时，根据力矩平衡得：
AC边水平时，根据力矩平衡得：
所以 
（2）设AD连线与AC边的夹角为θ，由几何关系可知θ=37°．根据机械能守恒定律得AD边转过的最大角度是2θ，所以AB边转过的最大角度是2θ=74°．
（3）根据机械能守恒定律，小球运动到最低点时，重力势能最小，动能最大
在转动过程中，薄板上各点角速度相同，所以
答：（1）小球和转动轴的距离AD为0.5m；
（2）AB边能转过的最大角度为74°；
（3）在第（2）问条件下，薄板转动过程中，B点能达到的最大速度为2.32m/s．
如图所示，长为L2、重为G2的均匀撬棒，把一块长为L1、重为G1的均匀预制板支起，处于平衡状态，假设地面是粗糙的，预制板与撬棒接触处是光滑的，α、β已知，作用力F垂直撬棒，试求：
（1）撬棒给预制板的支持力大小；
（2）作用力F的大小．
正确答案
（1）选取预制板为研究对象，在撬动预制板的一瞬间，预制板处于平衡状态．如图2所示：
选取O为转动轴，据有固定转动轴物体的平衡条件得：
NL1cos（α-β）-G1
得撬棒给预制板的支持力：
N=
（2）再选撬棒为研究对象，如图3所示，选取O′为转动轴，据有固定转动轴物体的平衡条件，有：
FL2-G2
式中，N′与N大小相等．
在三角形ODO′中，运用正弦定理得
解得力F的大小为
F=
答：（1）撬棒给预制板的支持力大小为
（2）作用力F的大小为
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