第4节 力矩的平衡条件 知识点题库

拱券结构是古代人们解决建筑跨度的有效方法，如我国赵州桥．现有六个大小、形状、质量都相同的楔形石块组成一个半圆形拱券，如图所示．如果每个楔形石块所受重力均为50N ， 在中间两个契块A、B正上方放置一个重为100N的石块．则拱券两端的基石承受的压力各为N ， 中间两个契块A、B之间的摩擦力大小为N ．

如图所示，以O为悬点的两根轻绳a、b将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角分别为60°和45°，日光灯保持水平并静止，其重力为G ， 下列说法中正确的是（　　）

如图所示，质量为1.2kg的金属块放在水平桌面上，在与水平方向成37°角斜向上、大小为4.0N的拉力作用下，以10.0m/s的速度向右做匀速直线运动．已知sin37°=0.60，cos37°=0.80，g取10m/s² ， 求：

下列关于使用机械的说法，错误的是（　　）

如图所示，在光滑水平面上，一绝缘细杆长为d ， 两端各固定着一个带电小球，处于水平方向、场强为E的匀强电场中，两小球带电量分别为+q和﹣q ， 轻杆可绕中点O自由转动．在轻杆与电场线夹角为α时，忽略两电荷间的相互作用，两电荷受到的电场力对O点的力矩大小为，两电荷具有的电势能为．

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 ．

如图是用来粉刷墙壁的涂料滚的示意图．使用时，用撑竿推着涂料滚沿墙壁上下滚动，把涂料均匀地粉刷到墙壁上．撑竿的重量和墙壁的摩擦均不计，而且撑竿足够长．粉刷工人站在离墙壁某一距离处缓缓上推涂料滚，使撑杆与墙壁间的夹角越来越小．该过程中撑竿对涂料滚的推力为F₁ ， 涂料滚对墙壁的压力为F₂ ， 下列说法正确的是（　　）

已知物体在倾角为α的斜面上恰能匀速下滑，则物体与斜面间的动摩擦因数是；如果物体质量为m ， 当对物体施加一个沿着斜面向上的推力时恰能匀速上滑，则这个推力大小是．

如图所示，两个大小相同、质量分别为m_A、m_B的球体，球A套在水平细杆上，球A与球B间用一轻质绳相连，由于受到水平风力作用，细绳与竖直方向的夹角为θ ， 两球一起向右匀速运动．已知重力加速度为g ． 则风力大小为，球与水平细杆间的动摩擦因数为．

如图所示，原长分别为L₁和L₂ ， 劲度系数分别为k₁、k₂的轻弹簧竖直悬挂在天花板上，两弹簧之间有一质量为m₁的物体，最下端挂着质量为m₂的另一物体，整个装置处于静止状态，求：

如图甲所示，光滑绝缘斜面AB，高h=0.1m，底端B与一块质量为M=2kg的均匀、水平放置的绝缘平板平滑连接，平板长为L=1m，其距B端0.6m处C点固定在高为R=0.5m的竖直支架上，支架的下端与垂直于纸面的固定转轴O连接，平板可绕转轴O沿顺时针方向翻转，在支架正上方有一个水平向右的有界匀强电场E．在斜面顶端A放一带正电q=1×10^﹣5C的很小的物体，使其由静止滑下，并沿平板进入电场．重力加速度g取10m/s² ．

如图所示，质量为m的均匀半圆形薄板可以绕光滑的水平轴A在竖直平面内转动，AB是它的直径，O是它的圆心．在B点作用一个竖直的力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，在F作用下使薄板绕A点沿逆时针方向缓慢转动，直到AB到达竖直位置的过程中，力F对应的力矩为M，则它们大小变化情况是（　　）

如图（甲）所示，ABCO是固定在一起的T型支架，水平部分AC是质量为M=2kg、长度为L=1m的匀质薄板，OB是轻质硬杆，下端通过光滑铰链连接在水平地面上，支架可绕水平轴O在竖直面内自由转动，A端搁在左侧的平台上．已知AB长度l₁=0.75m，OB长度h=0.5m．现有一质量为m=2kg的物块（可视为质点）以v₀=3m/s的水平初速度滑上AC板，物块与AC间动摩擦因数μ=0.5．问：T型支架是否会绕O轴翻转？

某同学的解题思路如下：

支架受力情况如图（乙），设支架即将翻转时物块位于B点右侧x处，根据力矩平衡方程：Mg（l₁﹣ ）=F_N•x，式中F_N=mg，解得x=0.2m．

此时物块离A端s₁=l₁+x=0.95m．

然后算出物块以v₀=3m/s的初速度在AC上最多能滑行的距离s₂；…比较这两个距离：

若s₂≤s₁ ， 则T型支架不会绕O轴翻转；若s₂＞s₁ ， 则会绕O轴翻转．

请判断该同学的解题思路是否正确．若正确，请按照该思路，将解题过程补充完整，并求出最后结果；若不正确，请指出该同学的错误之处，并用正确的方法算出结果．

均匀细长棒AB，其质量为m，A端用细线悬挂起来且悬线竖直，B端无阻碍地斜向浸没在水池中，当它稳定静止时，棒被浸没部分的长度是全长的 ，如图所示，求棒的密度是多少？

如图所示，质量为m、长为L的均匀细杆OA，一端通过光滑铰链固定在地面O处，在细杆中点B处系一根细绳，细绳绕过两个光滑定滑轮后悬挂着物体D，物体D的质量为细杆质量的1/3，D离滑轮距离足够远．在外力F的作用下使细杆与地面保持夹角θ为60°，此时细绳CB与杆的夹角也为60°（如图所示）．已知细杆绕O点转动的动能表达式为 表示杆的质量，L表示杆的长度，ω表示杆转动的角速度．求：

一足够长的固定斜面，最高点为O点，有一长为l=1.00m的木条AB，A端在斜面上，B端伸出斜面外．斜面与木条间的摩擦力足够大，以致木条不会在斜面上滑动，只能绕O点翻转．在木条A端固定一个质量为M=2.00kg的重物（可视为质点），B端悬挂一个质量为m=0.50kg的重物．若要使木条不脱离斜面，在①木条的质量可以忽略不计；②木条质量为m′=0.50kg，且分布均匀两种情况下，OA的长度各需满足什么条件？