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专题19 力与机械 热与热机
考纲·题型解读
1.常以选择题、计算题的形式考查刚体平衡的条件;通过对平动、转动和传动装置等实际问题的考查,发展学生的空间想象
能力.
2.常以填空题、选择题的形式考查热机的工作原理及其应用.
题源1 刚体的平衡 迹相同,各点发生的位移、速度、加速度也相等.也就是说,
平动物体上任何一点的运动情况都可以代替其他各点,可
解题模型1.1 以体现整个物体的运动规律.
,
1.平动 ③物体的运动有平动和转动两种基本形式 复杂的运
、 动是由这两种基本运动组成的 如钻头的运动既有平动(前平动也称平移 平行移动,是机械运动的一种特殊形 .
, 进)又有转动式 是刚体的一种最基本的运动.运动物体上任意两点所连 .
传动装置
的直线,在整个运动过程中,始终保持平行,这种运动叫做 3.
“ ” , 常见的传动装置:摩擦传动、齿轮传动、 、. 带传动 链传平动 在同一时刻 运动物体上各点的速度和加速度都相
、 、
同. 动 液压传动 曲柄连杆传动因此在研究物体的平动时,可不考虑物体的大小和形 .
状,而把它作为质点来处理.
2.转动
运动物体上,除转动轴上各点外,其他各点都绕同一转
动轴线做大小不同的圆周运动,这种运动叫做“转动”.物体
上各点的运动轨迹是以转轴为中心的同心圆.在同一时刻,
转动物体上各点的线速度和线加速度不尽相同.距转轴较近
的点,其线速度和线加速度都较小,但角速度都相同.当刚体
绕一固定轴线转动时,称为“定轴转动”,如门、窗、机器上飞
轮的运动等.当刚体绕一固定点转动时,称为“定点转动”,如
回转仪的转子的运动等.有时,当一点以另一固定点为中心
做圆周运动时,也称为“该点绕中心点的转动”,如行星绕恒
星的运动、电子绕原子核的运动等.
[说明] 平动与转动的区别和联系
①不能只看物体运动的轨迹是直线还是曲线,有时运
动轨迹是曲线的物体也是在平动.区别的关键是看在运动
物体上任意画的一条直线,该直线在物体运动过程中方向
是否始终保持不变,平动物体具有上述特点.如图所示.
② 4.
刚体的平衡
同一个转动物体上距转轴不等距离的点其角速度
, (1)转动平衡:有转动轴的物体在力的作用下,处于静都相同 线速度不同.同一个平动的物体上各点的运动轨
止或匀速转动状态
.
·271·
明确转轴很重要:大多数情况下物体的转轴是容易明 ③写出各力产生的力矩.
确的,但在有的情况下则需要自己来确定转轴的位置.如一 ∑F=0
④依据 列出平衡方程,注意正负号.
根长木棒置于水平地面上,它的两个端点为 A、B,现给B {∑M=0
端加一个竖直向上的外力使杆刚好离开地面,求力F 的大 ⑤计算并讨论结果.
小.在这一问题中,过 A 点垂直于杆的水平直线是杆的转 规律总结
轴.像这样,在解决问题之前,首先要通过分析来确定转轴 Ⅰ.有固定转动轴物体的平衡
的问题很多,只有明确转轴,才能计算力矩,进而利用力矩 平衡条件:作用在物体上几个力的合力矩为零.
平衡条件. ∑M=0
(2)力矩 [例1] 如图所示,均匀杆AB 每米重为30N,将 A
力臂:转动轴到力的作用线的垂直距离. 端支起,在离A 端0.2m的C 处挂一重300N的物体,在
力矩:力和力臂的乘积. B 端施一竖直向上的拉力F,使杆保持水平方向平衡,求杆
计算公式:M=FL 长为多少时,所需的拉力F 最小,最小值为多少
单位:N·m
效果:可以使物体转动.
①力对物体的转动效果
力使物体转动的效果不仅跟力的大小有关,还跟力臂
有关,即力对物体的转动效果决定于力矩.a.当力臂等于零
, , [解析] 杆的长度越大, 的力臂越大,同时由于杆时 不论作用力多大 对物体都不会产生转动作用.b.当作 F
用力与转动轴平行时, 本身有重力,重力矩同时也越大,所以拉力 存在一个极不会对物体产生转动作用,计算力 F
, 值,若杆的长度为Lx,则以杆为研究对象,由力矩平衡条件矩 关键是找力臂.需注意力臂是转动轴到力的作用线的距
离, 可得而不是转动轴到力的作用点的距离.
②大小一定的力有最大力矩的条件: F·Lx=GC·
L
LAC+G0·L ·
x
x 2
Ⅰ.力作用在离转动轴最远的点上.
GC·LAC Lx
Ⅱ.力的方向垂直于力作用点与转轴的连线. F= ·L +G0x 2
③正确理解力矩的概念 GC·LAC G0·Lx
力矩是改变转动物体的运动状态的物理量,门、窗等 由数学知识可得,当 = 时,即L 2 Lx=x
转动物体从静止状态变为转动状态或从转动状态变为静 2.0m时,F 最小,此时F=60N.
止状态时,必须受到力的作用.但是,我们若将力作用在门、 [答案] 60N
窗的转轴上,则 无 论 施 加 多 大 的 力 都 不 会 改 变 其 运 动 状 Ⅱ.一般物体的平衡条件
态,可见转动 物 体 的 运 动 状 态 的 变 化 不 仅 与 力 的 大 小 有 此处所谈的“一般物体”是指没有固定转动轴的物体.
关,还受力的方向、力的作用点的影响.力的作用点离转轴 对一个“一般物体”来说,作用在它上面的力的合力为
越远,力的方向与转轴所在平面越趋于垂直,力使转动物 零,对任意一点的力矩之和为零时,物体才能处于平衡状
体运动状态变化得就越明显.物理学中力的作用点和力的 态.也就是说必须一并满足下面两个关系式:
作用方向对转动物体运动状态变化的影响,用力矩这个物 ∑M=0(对任意一点)
理量综合表示,因此,力矩被定义为力与力臂的乘积.力矩 {∑F=0
概括了影响转动物体运动状态变化的所有规律,力矩是改 [例2] 如图甲所示,重为G 的均匀木杆可绕O 轴在
变转动物体运动状态的物理量. 竖直平面内转动,现将杆的A 端放在光滑地面上的木块上
力矩是矢量,在中学物理中,作用在物体上的力都在 G
同一平面内,各力对转轴的力矩只能使物体顺时针转动或 面,杆与竖直方向的夹角为30°,用水平力F= 匀速拉动20
逆时针转 动,这 样,求 几 个 力 矩 的 合 力 矩 就 简 化 为 代 数 木块,求杆和木块间的动摩擦因数.
运算.
(3)力矩平衡条件
力矩的代数和为零或所有使物体沿顺时针方向转动
的力矩之 和 等 于 所 有 使 物 体 沿 逆 时 针 方 向 转 动 的 力 矩
之和.
∑M=0或∑M顺=∑M逆 .
(4) 甲运用刚体的平衡条件解题的一般思路:
①明确研究 对 象,它 是 一 个 具 有 一 定 结 构 形 状 和 大 [解析] 要求木块与杆间的动摩擦因数涉及木块与
小,不能简化为质点的物体. 杆间的摩擦力,需将木块与杆分隔开,分别进行研究,以杆
②对研究对 象 进 行 受 力 分 析,不 必 考 虑 转 轴 处 的 受 为研究对象,除O 点外,杆的受力情况如图乙所示,设杆长
力,要注意力的作用点及力的方向,并画出受力图. 为L,则 M合=0.
·272·
②设大活塞的面积为S1,小活塞的面积为S2,作用在小活
塞上的压力为F1,当千斤顶的效率为100%时,有
mg S
= 1F S ④1 2
S 21 D1
S =D2 ⑤2 2
当F1 和F 都与杠杆垂直时,手对杠杆的压力最小.利用杠
乙 杆原理,有
F1·OD=F·OC ⑥
G·Lsin30°
-N·Lsin30°-f·Lcos30°=0 由2 ④⑤⑥
式得
因f= N,
F=500N. ⑦
μ 上式简化为 [答案] (1)链传动 带传动 液压传动 从动轮 从动
G N 3μN 轮
4-2- 2 =0 ①
主动轮 (2)①5.0×103J ②500N
, [真题2] (2019·宁夏)塔式起重机的结构如图所示 设机再以木块为研究对象 杆的A .端对木块的摩擦力水平
, 架重P=400kN,悬臂长度为L=10m,平衡块重F =0 F- N=0 ② W=200kN
,
向右 由 合 有 μ
平衡块与中心线OO'的距离可在1m到6m间变化;轨道A、B
G
依题意F=20 ③ 间的距离为4m.
解①②③得μ=0.12.
[答案] 0.12
以上是两类平衡问题的综合,常用隔离法恰当选择隔
离体后分别 按 单 一 题 的 解 法 求 解,与 单 一 题 解 法 不 同 的
是:要留心相关物理量的分析,如上例中,木块对杆的摩擦
力与杆对木块的摩擦力.
[真题1] (2021·宁夏、辽宁)(1)常见的传动方式有
、 、 和齿轮传动等.齿轮传动的传动比是主 (1)当平衡块离中心线1m且空载时,右侧轨道对轮子的作
转轮与 的转速之比,传动比等于 与 的 用力fB 是左侧轨道对轮子作用力fA 的2倍.问机架重心离中
齿数之比. 心线的距离是多少
(2)液压千斤顶是利用密闭容器内的液体能够把液体所受 (2)当起重机挂钩在离中心线OO'10m处吊起重力G=100
到的压强向各个方向传递的原理制成的.下图为一小型千斤顶 kN的重物时,平衡块离OO'的距离为6m.问此时轨道B 对轮子
的结构示意图.大活塞 A 的直径D1=20cm,小活塞B 的直径 的作用力FB 是多少
D2=5cm,手柄的长度OC=50cm,小活塞与手柄的连接点到转 [解析] (1)空载时,由平衡条件可知:
轴O 的距离DO=10cm.现用此千斤顶使质量m=4×103kg的 fA+fB=P+W ①
重物升高了h=10cm.g 取10m/s2,求: 而fB=2fA ②
ì 1 fA= (P+W)3 =200kN
①②联立,得 í
2 fB=
(
3 P+W
)=400kN
设机架重心离中心线的距离为x,以A 为轴,由力矩平衡,得:
fB×4m=W×1m+P×(2m+x)
代入数据得x=1.5m.
(2)以A 为轴,由力矩平衡得:
①若此千斤顶的效率为80%,在这一过程中人做的功为 W×4m+FB×4m=P×3.5m+G×12m
多少
代入数据,得FB=450kN.
②若此千斤顶的效率为100%,当重物上升时,人对手柄的 [答案] (1)1.5m (2)450kN
作用力F 至少要多大
[解析] (1)略. 题源2 热与热机
(2)①将重物托起h 需要做的功
W1=mgh ① 解题模型2.1
设人对手柄做的功为W2,则千斤顶的效率为 1.汽油机的工作原理
W
= 1η ② 汽油机正常工作时,活塞必须不停地做往复运动.活塞W2 从汽缸的一端运动到汽缸的另一端叫做一个冲程.常见的
代入数据可得
汽油机在一个循环过程中有四个冲程,如图.
W2=5.0×103J. ③
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值叫做热机效率(efficiencyoftheengine).用η表示热机效
率,则
W
η=Q .
热机效率表明了热机中能量的利用程度.热机效率越
高,转化为有用功的能量就越多;相反地,热机效率越低,
转化为有用功的能量就越少.
5.电冰箱的组成、主要结构及其工作原理
2.汽轮机的工作原理 电冰箱是一种以人工方法获得低温的装置,主要由制
如图是单级蒸汽轮机的构造及工作原理示意图.蒸汽 冷系统、电气控制系统和箱体三部分组成,广泛应用于家
轮机的主要部件是喷嘴、叶轮和汽缸.蒸汽轮机工作时,从 庭、医疗、商业和科研领域.我国市场上销售的大多数是压
锅炉中产生的高温、高压蒸汽经喷嘴喷向叶轮,当蒸汽通 缩式电冰箱,这类冰箱的制冷系统利用压缩机带动制冷剂
过动叶片之间的通道时,由于蒸汽流的拐弯和膨胀,使动 循环流动,吸收冰箱内储藏物品释放的热量,并将热量释
叶片受到蒸汽流的作用力,带动叶轮高速旋转,将内能转 放到空气中;控制电路控制制冷系统的工作,使冰箱内温
化为机械能. 度保持在一定的范围.
电冰箱制冷系统
单级蒸汽轮机结构原理示意图
电冰箱的制冷原理和热量流向
3.喷气发动机的工作原理 从热传递与做功的关系看,电
喷气发动机主要由压气机、燃烧室和涡轮等组成.工作 冰箱的制冷原理如图所示.它是通
时,喷气发动机将吸进的空气经压气机压缩,在燃烧室与 过压缩机做功,利用制冷剂蒸发吸
燃料混合燃烧产生高温高压燃气,燃气经涡轮由尾部高速 热的原理把温度较低的箱内的热
喷出,向后 喷 出 的 高 速 气 流 的 反 冲 作 用,推 动 飞 轮 快 速 量传输到箱外,再压缩升温,传给
前进. 室内的空气.
下图是电冰箱的 热 量 流 向 示
意图.从 图 中 可 以 看 出,电 冰 箱 内 电冰箱制冷原理示意图
部实际上有两个区域:蒸发器所在
的低温区,温度为T2;食物冷藏区,温度为 T1.显然 T2<
T1,热量由冷藏区流向低温区.电冰箱外部也可以看成两
部分:电冰箱的冷凝器和室内空气.由于冷凝器的温度4.热机的效率 T3
高于空气的温度T4,热量会自发地散发到空气中.
理想热机能量流向示意图 电冰箱的热量流向示意图
如图是理想热机的能量流向示意图.热机在循环往复的工 热量不会从低温物体传递给高温物体,而不引起周围
作过程中,从热源吸收热量Q1,在对外界做功 W 的同时, 情况的变化,这实际上就是热力学第二定律.
就会对冷凝器释放一部分热量Q2. 6.空调机的组成、主要结构及其工作原理
通常把热机做的功W 和它从热源吸收的热量Q 的比 (1)空调机的主要结构
空调机能调节室内温度和空气干湿度,促进空气流通
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和净化.家用空调机由制冷系统、通风系统、电气控制系统 想一想:如果将室内机中的蒸发器改作冷凝器,向室
三部分组成.窗式和分体式空调机的主要部件如图所示. 内放热,是否可以达到制热的效果
蒸发器和冷凝器都是热交换器,只要改变其功能,上
面的设想是可以实现的.冷、暖空调正是通过电磁换向阀,
来改变制冷剂的循环流向.这样,室内蒸发器成为冷凝器向
室内散热,室外冷凝器变为蒸发器将冷空气送至室外,从
而实现制热的效果.
变频空调机
传统空调对 房 间 温 度 的 调 节 是 这 样 的:当 需 要 调 温
窗式空调机的主要结构 时,马上启动压缩机使之制冷或制热;当房间温度达到设
定的温度后,压缩机随即停止工作.随后,当房间温度又上
升(或降落)到一定值时,再重新启动压缩机进行调温.这种
调温方式存在较明显的开停机温差,会形成房间温度的波
动,使人有不舒适感.此外,压缩机的频繁启动也会因启动
电流过大而造成电网的瞬间负载突变,使之产生波动,进
而造成对其他家用电器的影响.另外传统空调开机后运转
速度稳定,不能根据实际室温情况加速和减速运转,造成
能量的损失和浪费.
为克服传统空调的上述缺陷,人们研制了效率更高、
温控更精确的变频空调.变频空调通过位于进风口的传感
器感知室内温度,再通过变频技术自动调节压缩机运转速
度和运行状态,避免能量浪费.
变频空调是通过变频压缩机和一个微电脑控制的变
分体式空调机结构 频器来实现的.变频压缩机具有很高的效率和很低的噪声,
频率变化范围
() 15Hz~150Hz
,压缩机的电动机转速的变
2 空调机的工作原理
化范围在 / / 变频器的作用是把
空调 开 启 后,压 缩 机、 , 1800rmin~7500rmin. 50风 机 启 动 运 转 蒸 发 器 开 始 制
Hz的交流电源,改变频率后,提供给压缩机,使压缩机的
冷,室内空气进入空调机与蒸发器进行热交换,被冷却的
转速相应的变化.
空气再由离心风机送入室内.制冷剂将从蒸发器吸收的热
变频空调除压缩机和变频器外,其他部件与普通空调
量带到冷凝器中放出,室外风机的鼓风加速了热量的排放.
大致相同
, .空调器连续不断地工作 室内的热量不断地排向室外.下图
变频空调的最大优点是可以根据室内所需冷(热)的
为窗式空调机的工作原理图.
不同,控制变频压缩机连续、动态、适时地改变转速,从而
当室内达到 设 定 温 度 时,温 控 器 自 动 切 断 压 缩 机 电
输出室内所需的冷(热)量,以快捷地调节室内气温,以最
源,空调机停止制冷.但蒸发一侧的风机仍在运行,使室内
少的能量维持舒适的空调环境.具体说有如下优点:降温速
空气不断循环流动,以恒定室内温度.当室内温度高于设定
度快、能以转速调整制冷(热)的能力,制冷(热)能力调节
温度时,温控器又自动接通压缩机电源,压缩机启动运行,
范围大、节能、启动电流小、适用电压范围广等.
开始制冷.
如图所示的是变频与非变频空调性能的比较.
窗式空调机的工作原理
冷暖型空调器为什么既能制冷,又能制热
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(★代表高考出现的频次)
A组 题源2 热与热机(★★)
( ) 下列说法正确的是 ( )题源1 刚体的平衡 ★★ A.电冰箱冷冻室在箱体下部,冷藏室在箱体上部
1.(2020·上海)如图所示,一根木棒AB 在O 点被悬挂起 B.压缩机是制冷系统的“心脏”,是保证制冷系统不断循环
来,AO=OC,在A、C 两点分别挂有两个和三个钩码,木棒处于 流动的动力来源
平衡状态.如在木棒的A、C 点各增加一个同样的钩码,则木棒 C.冷凝器是制冷系统散发热量的部件
( ) D.变频空调比非变频空调更耗电
B组
题源1 刚体的平衡(★★)
1.下列三幅图是铰链四杆机构工作过程中的三幅图,你判
断一下应该属于哪种传动机构 ( )
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
2.(2020·宁夏)(1)如图为某一皮带传动装置,主动轮的半
径为r1,从动轮的半径为r2.已知主动轮做顺时针转动,转速度 A.曲柄摇杆机构
为n,转动过程中皮带不打滑.下列说法正确的是 ( )
B.双曲柄机构
C.双摇杆机构
D.曲柄滑块机构
2.如图所示是轮船上悬挂救生艇的装置的简化示意图,A、
B 是船舷上固定箍,以FN1、FN2分别表示固定箍A、B 作用于
吊杆的水平作用力的大小,已知救生艇所受的重力F=1500N,
A.从动轮做顺时针转动 B.从动轮做逆时针转动 d=1m,L=0.8m,如吊杆的质量忽略不计,则 ( )
r r
C.从动轮的转速为 1rn D.
从动轮的转速为 2
2 rn1
(2)一足够长的斜面,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.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,在下列两种情况下,
OA 的长度各需满足什么条件
①木条的质量可以忽略不计.
②木条质量为m'=0.50kg,分布均匀. A.FN1=1200N,FN2=0
B.FN1=0,FN2=1200N
C.FN1=1200N,FN2=1200N
D.FN1=750N,FN2=750N
3.如图所示是一种汽车安全带控制装置的示意图.当汽车
处于静止或匀速直线运动时,摆锤竖直悬挂,锁棒水平,棘轮可
以自由转动,安全带能被拉动.当汽车突然刹车时,摆锤由于惯
性绕轴摆动,使得锁棒锁定棘轮的转动,安全带不能被拉动.若
摆锤从图中实线位置摆到虚线位置,汽车的可能运动方向和运
动状态是 ( )
·276·
6.如图所示,一根“┷”形状的轻支架上固定两个小球 A、
B,支架可以绕转轴O 在竖直平面内无摩擦自由转动,已知 mA
=2kg,m =1kg,AC=BC=OC=1m.(g 取10m/s2B )
(1)在A 球上施加一个力F,使装置静止,B 与转轴O 在同
一水平线上.则F 最小为多少
(2)撤去F,当A 球摆动到最低点时,B 的速度为多大
A.向左行驶、突然刹车
B.向右行驶、突然刹车
C.向左行驶、匀速直线运动
D.向右行驶、匀速直线运动
4.均匀梯子重G1 长为L,一端搁在粗糙地面上,梯子与地
面的动摩擦因数为μ,倾角为θ,另一端搁在光滑墙上.若一重为
G2 的人沿梯子走上去的过程中梯子不会滑动,则 ( )
A.墙对梯子的作用力减小
B.墙对梯子的作用力增大
C.地对梯子的摩擦力增大
D.地对梯子的弹力不变
5.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
点作用一个垂直于AB 的力F 使薄板平衡,此时AB 恰处于水
平位置,则F= ;保持力F 始终垂直于AB,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 的大小变化情况是 .
·277·象为a. B、A.
(3)将T2=0,l=-30cm代入上式可得: (2)在操作步骤②时应注意的事项有:放置单缝、
h=30cm=0.3m; 双缝时,必须使缝相互平行;单缝、双缝间距离大约在
将T2=1.20,l=0个代入上式可求得: 5~10cm;要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的
g=π2=9.86m/s2. 中心在同一轴线上.
3.4×10-3 8×10-6 填表略 符合要求 (3)螺旋测微器的读数应该:先读整数刻度,然后
【解析】 由题给条件得,1滴溶液的体积为V溶液 看半刻度是否露出,最后看可动刻度,图乙读数为13.
1 V油酸 1 870mm,图甲读数为2.320mm,所以相邻条纹间距
=250mL=4×10
-3mL,因为 = ,故1滴溶液V溶液 500 13.870-2.320
: Δx= 5 mm=2.310mm.中油酸体积为
1 1 1
V l dΔx油酸= V = × cm3=8×10-6溶液 cm3. (4)由条纹间距离公式Δx= λ得: ,代500 500 250 d λ= l
据此算得3次测得L 的结果分别为: 入数值得:λ=6.6×10-7m=6.6×102nm.
1.5×10-8cm 1.62×10-8cm 1.42×10-8cm
3.【解析】 ()
sinθ
1 根据折射定律n= 1,题中
: L +L +L
sinθ2
其平均值为 L= 1 2 33 =1.51×10
-10m
, , sin60°θ1=60°θ2=∠AOF=30°所以n=sin30°=1.73.这与公认值的数量相吻合,故本次估测数值符合
数量级的要求. (2)图中P4 对应的入射角大于P3 所对应的入
aV 射角,所以P4 对应的折射率大.
4.(1) (2)ACD 【解析】 ()每一滴油酸NS 1 (3)因A、O、K 在一条直线上,入射角等于折射
V
酒精溶液中含有纯油酸的体积V0= a,所以油酸分 角,所以K 处对应的折射率应为1.N
V0 aV 题源3 选修3-5实验
子的直径为d=S=NS.
(1)cbad (() , 2
)天平 A、B 两滑块的质量M1、M2
2 设坐标纸上每一个小方格的面积为S0 所画
(3)M1L1/t1=M2L2/t2 (4)粘连好 可以避免aV
轮廓内的方格数为n,则分子的直径d= 由N·nS0 因漏记弹簧的动量而带来较大的实验误差
此可知A、C、D都将使测量结果偏大,计算油膜面积 专题19 力与机械 热与热机
时,若将不完整的方格作为完整方格处理会导致油膜
面积偏大,从而使所测分子直径偏小,故B项错. 十年高考母题原型训练
题源2 选修3-4实验 A组
1.C 【解析】 纵后横向光一种透过,一种遮蔽.
题源1 刚体的平衡
旋转偏振片P.PQ 放置的方向不同,通过 P 的光线
有一部分不能通过Q.A、B 两点光的强度A 不变,B 1.D 【解析】 由力矩平衡知识可得,增加同样
有变化. 的钩码时,顺时针力矩和逆时针力矩仍然相等,因此
2.【解析】 (1)滤光片E 是从白光中选出单色 木棒仍能平衡,故选项D正确.
红光,单缝屏是获取线光源,双缝屏是获得相干光源, 2.(1)BC (2)①OA >0.20 m ②OA >
最后成像在毛玻璃屏上.所以排列顺序为:C、E、D、 0.25m 【解析】 (1)皮带连接着两轮的转动,从主动
·127·
轮开始顺时针转动沿着皮带到从动轮,可知从动轮是 力矩平衡知识可求.
n1 3.B 【解析】 匀速运动,摆锤应竖直悬挂,故C、
逆时针转动,则A错误,B正确.两轮转速之比满足n2 D错;刹车时,车的速度迅速变为零,而摆锤由于惯性,将
r
= 2(线速度相等)
r
得n 12= n1,即C正确,D错误. 向原方向摆动,由此可判断,车向右行驶,故B正确.r1 r2
【解析】 将梯子受力分析如图,梯子
(2)
4.BCD
①当木条A 端刚刚离开斜面时,受力情况如
始终静止,受力平衡,则地对梯子的弹力
, , FN=G1+F图a所示.设斜面倾角为θ 根据力矩平衡条件 若满
=G1+G2,所以D项正确;墙对梯子的作用力Ff=
足条件
,摩擦力随 变化而变化 以 点为转动轴,梯
Mg·OAcosθ>mg·
FN' FN' . A
OBcosθ ①
子的力矩平衡,则
木条就不会脱离斜面.根据题意
OA+OB=l ②
联立①②并代入已知条件得
OA>0.20m ③
1
FN'Lsinθ=2G1Lcosθ+FLxcosθ=G1Lcosθ
+G2Lxcosθ
图a 图b
人走上去的过程,Lx 增大,则FN'随之增大,故
1
②设G 为木条重心,由题意可知AG=2l ④ B、C正确.
当木条 A 端刚刚离开斜面时,受力情况如图b 15. mg 先变大后变小 【解析】 根据力矩2
所示.由①中的分析可知,若满足 Mg·OAcosθ>mg
AB 1
·OBcosθ+m'g·OGcosθ ⑤ 平衡,F·AB=mg· ,得 ;薄板绕 点2 F=2mg A
木条就不会脱离斜面.联立②④⑤并代入已知条 沿逆时针方向缓慢转动过程中,F 力矩不变,而重力
件得OA>0.25m ⑥ 的力臂先变大后变小,故F 先变大后变小.
题源2 热与热机 6.【解析】 (1)F 的力臂为OA 时,F 最小
F·OA=mAg·OC+mBg·OB
BC F=28.3N.
B组 (2)A 球到达最低点时,对A、B 两球列动能定理
式(或者机械能守恒)
题源1 刚体的平衡 1 1mAghA+mBgh = m 2 2B 2 AvA +2mBvB
1.A 【解析】 根据传动机构的结构原理分析
其中hA=AC+OA=(1+2)m,hB=OA=2m
可知,三种传动机构的共同特点是曲柄和摇杆,所以
A、B 具有相同的角速度,则 2vA=vB
A正确.
2.C 【解析】 分别以 A、B 处为转动轴,应用 得vB= 302+20m/s=7.9m/s
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