11-19年高考物理真题分专题汇编之专题007.力矩平衡

如图所示，垂直方向力f始终作用于三角板的a端，以b点为中心在垂直平面内缓慢地向顺时针方向旋转少许角度，力f为b点的转矩为m时，旋转中(A)M减少，f为(B)M减少根据m减少、f增大、m增大、f减小的【回答】a【解析】问题，三角板受力的分析受到重力、支撑力和拉伸力，缓慢旋转，三角板接近平衡，因此gnf、旋转中、 支撑力变小、拉力f增加的力矩是力与作用点的距离的乘积，应用极端的想法，三角板垂直时，力与旋转轴的距离为零，此时力矩为零，因此过程中力矩减少，选择项a正确。 另外，设三角板的重心为o、AB=L1、OB=L2、873.abo=、CBO=时，三角板以b点为中心缓慢地顺时针旋转角度，如图所示，将 =的拉伸力f的力矩设为mf=fbcos()=fl1cos()重力g的力矩设为mg=GB=g2cos时，由于力矩平衡，f1cos ()=g2cos)、sintan (cos )、sinsinsinsincoss (coscos )、sinsinsincoss (coscos )、cos (cos 121212 lglglglglglgllglglglglglglglglglglglglglglglglglogglegglogglegation g、L1、L2都不变，因此f变大的MG=G L2cos、g和L2不变，变大，= 变大，cos变小，力f相对于b点的力矩m变小，选择项a是正确的。 2.2012年上海卷年上海卷14 .如图所示，垂直轻量悬垂线的端部被固定，下端与均质的硬棒AB的中点连接，棒长变成了线长的2倍。 棒的a端用铰链固定在墙上，棒处于水平状态。 改变悬垂线的长度，逐渐向右移动线条和条的连接点，使条保持水平。 吊线的拉力bafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafafaf fafafafafafafafafafafa解析：如图所示，转矩平衡条件： 21lflmg为线与棒的连接点逐渐向右移动时，L2与L1的比率越来越大，因此悬垂张力f为3.2013年上海卷25 .图， 倾斜角为37 .忽略质量的支架ABCD的d端有大小和质量可以忽略的光滑的固定滑轮，a点有固定旋转轴，CAAB、DC=CA=0.3m。 质量m=lkg的物体放置在托架的b端，跨越固定滑轮与轻绳相连，垂直向下的拉伸力f作用在绳的另一端，物体在拉伸力作用下沿着BD进行等速直线运动，从而知道物体与BD之间的动摩擦系数=0.3。 物体向上滑动的最大距离s=m，以免支架围绕a点旋转。 增大f时，支架不绕a点旋转，物体可向上滑动的最大距离ss (填充：大于、等于或小于)。 (设sin37=0.6，cos37=0.8 )回答： 0.248解析：张力F=mgsin37 mgcos37=8.4N。 将BC=CA/sin37=0.5m对支架BC的压力mg cos37对a点的力臂设为x，设定转矩平衡条件、FDC cos 37m GCOS 37=fc acos 37 mg cos 37 x、x=0.072m。 从x s=BC-AC sin37中解除s=0.248m。 从上述方程式可知，由于FDC cos37=FCA cos37，x的值与f无关，因此即使增大f，支架也不会绕a点移动，物体向上滑动的最大距离s=s。 4.2015年上海卷年上海卷33.(14分钟)如图所示，在电场强度为e、水平右侧的均匀强电场中，较轻的杆能够以固定旋转轴o为中心在垂直平面内自由旋转。 棒的两端分别固定电荷量为q的球a、b，a为正，b为带负电的从a、b两个球到旋转轴o的距离分别为2l、l，受到的重力的大小是电场力大小的3倍。 开始时杆与电场所成的角度为 (90180 )。 将操纵杆从初始位置解除静止，将o点作为重力电势和电势零点。求出： bfal2mgab1mgac37feq-qba(1)初始状态的电势We； (2)杆位于平衡位置时与电场所成的角度(3)杆的电势为零时的角速度。 答案： (1)-3qElcos； (2)30 (150时，gli35cos6)sin1(32； 150时，gli35cos6)sin1(32或gli35cos6)sin1(32解析： (1)初始值： we=qv (-q ) v-=q (v-v-)=-3 QE lcos(2)平衡位置图、小球质量为m的合计转矩是否为3qElsin-mglcos=0 由于得到了33tanqemg，因此，=30 (3)电位为零时，杆处于垂直位置，初始的OA与电场所成的角度=150时，a正好到达o的正上方，在该位置杆的角速度为150时，a位于o的正下方的电位为零的初始状态： We=-3qElcos， Ep=mglsin最终状态： 0ew mglep能量保存： mglmlmglqel225sinos3为mlqemg 5cos6) sin1(2gli 35 cos6) sin1(32150时，电