2025苏教版高二物理｜力偶与力偶平衡专题试卷（含完整解析）

2025苏教版高二物理｜力偶与力偶平衡专题试卷（含完整解析）适用教材：苏教版高中物理必修第一册/选择性必修刚体平衡专题适用年级：高二考查核心：力偶定义、力偶矩特性、力偶平衡条件、刚体平面力偶系综合计算试卷难度：基础+中档+拔高（适配月考、期中、期末统考）【考前必背核心知识点】1.力偶定义：大小相等、方向相反、不在同一直线上的一对平行力，记作力偶(F,F')。2.力偶矩公式：M=±F⋅d（d为两力作用线垂直距离，逆时针为正、顺时针为负）3.力偶三大特性（高频考点）①力偶无合力，不能等效为一个力，只能与另一力偶平衡；②力偶矩大小、转向与转轴位置无关，可在平面内任意移动、平移；③力偶只改变物体转动状态，不产生平动效果。4.平面力偶系平衡条件：∑M=0（所有力偶矩代数和为0）5.关键推论：刚体受两个力偶平衡→两力偶矩大小相等、转向相反；受约束平衡时，支座反力必成对构成平衡力偶。一、单项选择题（共8题，每题4分，共32分）1.下列关于力偶的说法正确的是（）A.力偶可以合成一个合力B.力偶既能使物体平动，又能使物体转动C.力偶只能与力偶平衡D.力偶矩大小与转轴位置密切相关答案：C解析：力偶无合力、不产生平动、仅产生转动效应；力偶矩与转轴位置无关，且根据力偶平衡性质，力偶只能被另一反向等矩力偶平衡。2.力偶矩的大小取决于（）A.力的大小、作用点位置B.力的大小、两力作用线垂直距离C.转轴位置、力的方向D.物体形状、受力面积答案：B解析：力偶矩公式M=Fd，仅由力的大小F、力臂（两力垂直间距）d决定。3.平面力偶系的平衡充分必要条件是（）A.合外力为零B.合外力矩为零C.合外力为零且合外力矩为零D.所有力大小相等、方向相反答案：B解析：力偶本身合外力天然为0，因此力偶系平衡只需满足合力偶矩为0。4.同一平面内，将已知力偶在刚体上平移转动，不变的物理量是（）A.力的大小、力偶矩大小和转向B.力的作用点C.力臂长度D.力的方向答案：A解析：力偶可在作用平面内任意平移、滑移，力的大小、方向、力偶矩恒定不变。5.刚体受两个力偶作用保持平衡，则两力偶一定（）A.大小相等、转向相同B.大小相等、转向相反C.大小不等、转向相反D.作用点相同答案：B解析：二力偶平衡条件：M16.一对平行反向力，作用线间距为0.2m，力大小为20N，则力偶矩为（）A.4N·mB.2N·mC.0.4N·mD.40N·m答案：A解析：M=Fd=20×0.2=4N·m7.下列受力模型属于标准力偶的是（）A.共线等大反向两力B.平行、等大、反向、不共线两力C.任意两个反向力D.两个大小不同平行力答案：B解析：力偶严格定义：平行、等大、反向、不共线。共线力为平衡力，非力偶。8.关于力偶与力矩的区别，说法正确的是（）A.力矩与转轴无关，力偶矩与转轴有关B.力偶矩与转轴无关，力矩随转轴位置改变C.二者完全等价D.力矩只能顺时针，力偶矩只能逆时针答案：B解析：普通力矩依赖转轴位置，力偶矩是固有属性，与转轴选取无关。二、填空题（共4空，每空3分，共12分）9.力偶的作用效果是使物体发生________，不会产生________运动。答案：转动；平动10.平面力偶系平衡的数学表达式为________。∑M=0答案：11.力偶矩的正负规定：________为正，________为负。答案：逆时针转动；顺时针转动三、判断题（共5题，每题2分，共10分）12.力偶可以用一个单独的力等效替代。（）答案：×解析：力偶无合力，无法等效为单个力。13.力偶在平面内任意移动，不改变对刚体的作用效果。（）答案：√14.两个大小相等的平行力一定构成力偶。（）答案：×解析：必须同时满足反向、不共线，同向平行力不构成力偶。15.刚体受力偶作用，合外力一定为零。（）答案：√解析：力偶两力等大反向，矢量和恒为0。16.力偶矩越大，物体转动效果越明显。（）答案：√四、计算题（共3题，满分46分，高考核心题型）17.【基础计算题10分】某刚体受一组平面力偶作用，已知M1=12N·m解析与答案规定逆时针为正：M合=平衡条件∑M=0，需外加平衡力偶：M即需要大小4N·m、顺时针的力偶平衡。18.【中档真题16分】水平均匀细杆长L=1m，受到一对力偶作用，两平行反向力大小均为F=30（1）求该力偶的力偶矩；（2）若将两力同时向杆中点平移0.2m，力偶矩是否改变？说明理由。解析与答案（1）力臂d=L=1M=Fd=30×1=30（2）力偶矩不变理由：力偶矩仅由力的大小、两力垂直间距决定，力偶在平面内平移、滑移，不改变力偶矩大小与转向，对刚体转动效果不变。19.【拔高压轴20分】如图平面刚体受三个力偶作用：M1=20N·m（逆）、M（1）列平衡方程求解M3（2）结合力偶特性说明：为何平衡时只需力矩平衡，无需算力的平衡。解析与答案（1）规定逆时针为正：∑M=0,代入数据：20−15+解得：M负号表示：M3为（2）原理：所有力偶均由等大反向平行力组成，系统整体合外力天然等于0，无平动趋势；因此刚体平衡只需满足转动平衡（合力偶矩为0）即可。五、专题易错点总结（2025高二必考避坑）1.❌误区：力偶可以和单个力平衡→✅正解：力偶只能与力偶平衡2.❌误区：力偶移动后力矩改变→✅正解：平面内任意移动，