人教版高中物理选修2-2 3.1 常见的传动装置 同步测试（含解析）

人教版高中物理选修2-2第三章第一节 常见的传动装置 同步测试
一、单选题（共10题；共20分）
1.如图所示，一个质量为m的人站在台秤上，跨过光滑定滑轮将质量为m′的重物从高处放下，设重物以加速度a加速下降（a＜g），且m′＜m ， 则台秤上的示数为（　　）

A.?（m+m′）g﹣m′a??????????B.?（m﹣m′）g+m′a??????????C.?（m﹣m′）g﹣m′a??????????D.?（m﹣m′）g
2.如图所示，“┏”型均匀杆的总长为3L，在竖直平面内可绕光滑的水平轴O转动．若在右端A施加一个竖直向下的力F，使杆顺时针缓慢转动，则在杆AB从水平到转过45°的过程中，以下说法中正确的是（　　）
A.?力F的力矩变大??????B.?力F的力矩先变大后变小??????C.?力F的大小不变??????D.?力F的大小先变大后变小
3.如图所示，三根横截面完全相同的圆木材A、B、C按图示方法放在水平面上，它们均处于静止状态，则下列说法正确的是（　　）

A.?B、C所受的合力大于A受的合力?????????????????????B.?B、C对A的作用力的合力方向竖直向上
C.?B与C之间一定存在弹力??????????????????????????????????D.?如果水平面光滑，则它们仍有可能保持图示的平衡
4.根据汉族民间传说，木杆秤是鲁班发明的．它是我国民间过去很长时间一直使用的称量物体质量的衡器．通常它是由一根一头粗、一头细的质量分布不均匀的直杆、称钩（BD）、提纽（O）、用可左右移动的轻线悬挂的称砣（质量为m）组成．称杆与称钩整体的重心在C点．不称物体时，将称砣置于A处，此时手提提纽，称杆恰能水平平衡．因而A点质量的刻度为零．当称钩上悬挂重物时，秤砣向右移动x到P点时重新平衡．则下列有关说法正确的是（　　）

A.?杆秤上的刻度一定是均匀的
B.?其它条件不变，OB之间的距离越小，称量范围越小
C.?其它条件不变，砣的质量越大，秤量范围越小
D.?如果在加速上升的电梯中，杆秤称量计数将偏大
5.如图所示为等刻度的轻质杠杆，A处挂一个重为2牛的物体，若要使杠杆在水平位置平衡，则在B处施加的力（　　）
A.?可能是0.5牛????????????????????????B.?一定是1牛????????????????????????C.?可能是2牛????????????????????????D.?一定是4牛
6.如图所示，质量不均匀的直木棒以左端为轴，在力F的作用下，由水平位置缓慢的拉到图中虚线位置．在此过程中力F始终保持与棒垂直，以下说法中正确的是（　　）

A.?力F变小，其力矩变小?????????????????????????????????????????B.?力F变大，其力矩变大
C.?力F不变，其力矩也不变??????????????????????????????????????D.?力F不变，其力矩变小
7.如图所示，AC是上端带定滑轮的固定竖直杆，质量不计的轻杆AB一端通过铰链固定在A点，另一端B悬挂一重为G的物体，且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮C ， 用力F拉绳，开始时∠BAC＞90° ， 现使∠BAC缓慢变小，直到杆AB接近竖直杆AC ． 此过程中，轻杆B端所受的力（　　）

A.?逐渐减小?????????????????????????B.?逐渐增大?????????????????????????C.?大小不变?????????????????????????D.?先减小后增大
8.下列关于使用机械的说法，错误的是（　　）
A.?实际情况下，使用机械总是费功的??????????????????????B.?不管什么情况下，使用机械都不可能省功
C.?使用机械一定可以省力???????????????????????????????????????D.?使用机械可能更费力
9.如图所示，abc为质量均匀的直角等边曲杆，曲杆可绕c端的光滑铰链，在竖直平面内转动．若在a端施加力F1和F2 ， 根据图象所示方向，我们可以得到的结论正确的是（　　）

A.?F1和F2都产生顺时针效果的力矩
B.?F1产生顺时针效果的力矩，F2产生逆时针效果的力矩
C.?F1产生逆时针效果的力矩，F2顺时针效果的力矩
D.?F1和F2都产生逆时针效果的力矩
10.如图所示，两个质量为m1的小球套在竖直放置的光滑支架上，支架的夹角为120°，用轻绳将两球与质量为m2的小球连接，绳与杆构成一个菱形，则m1：m2为（　　）

A.?1：1?????????????????????????????????B.?1：2?????????????????????????????????C.?1： ?????????????????????????????????D.?：2
二、填空题（共4题；共8分）
11.如图，粗细均匀的均质杆AB在B点用铰链与竖直墙连接，杆长为L ． A端有一轻质滑轮（大小可忽略）．足够长的轻绳通过滑轮将重物吊住．若θ为370时恰好达到平衡，且保持绳AC在水平方向，则杆AB的质量m与重物的质量M的比值为________．若将杆换为长度不变的轻杆，其它条件不变，则系统平衡时轻杆与竖直墙面的夹角为________．（sin37°=0.6，cos37°=0.8）
12.如图，重为G的物体，用绳子挂在支架的滑轮B上，绳子的另一端接在绞车D上．转动绞车，物体便能升起．设滑轮的大小及轴承的摩擦略去不计，杆AB和BC的质量不计，A、B、C三处均用铰链连接．当物体处于平衡状态时，杆AB所受力的大小为________N，杆BC所受力的大小为________N．
13.如图，匀质直角三角形薄板ABC竖直放置，A点处有一固定转轴，一竖直向上、大小为F的力作用在B点，使AB边保持水平，∠BAC=θ ． 若撤去力F的同时，在板上某位置作用另一个力，仍能保持薄板在该位置平衡，则该力的最小值为________．若从AB水平状态开始，用一始终沿BC方向、作用于B点的力，使板绕轴A逆时针缓慢转动90°，则在转动过程中，该力的变化情况为________．
14.可轻杆OA绕转轴O自由转动，用轻绳AB和轻弹簧BC连接，位置如图所示．将质量m的小物块悬挂在轻杆中点处，静止后OA处在水平位置，轻绳AB伸直但无拉力，则此时弹簧上的弹力大小为________；将m右移OA/4的距离，轻绳上拉力大小为________．
三、解答题（共1题；共5分）
15.两根相同的匀质棒AB和BC，质量均为m，B点用光滑铰链连接，A端被光滑铰链到一个固定点，棒限于在竖直平面内，A、C原在同一水平线上，∠ABC=90° 求：刚释放时两棒的初角加速度之比．
四、综合题（共2题；共20分）
16.利用钓鱼竿钓鱼的示意图如图所示，O为支点，F1是手对鱼竿的作用力，请画出：
?
（1）鱼线对钓鱼竿拉力F2的示意图；
（2）F1的力臂．
17.如图所示，一质量为M=2kg的铁块套在倾斜放置的杆上，杆与水平方向的夹角θ=60°，一轻绳一端连在铁块上，一端连在一质量为m=1kg的小球上，一水平力F作用在小球上，连接铁块与球的轻绳与杆垂直，铁块和球都处于静止状态．（g取10m/s2）求：
（1）?拉力F的大小；
（2）杆对铁块的摩擦力的大小．
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】B
【解析】【解答】对重物受力分析，受重力和拉力，加速下降，根据牛顿第二定律，有：m′g﹣T=m′a①再对人受力分析，受到重力、拉力和支持力，根据共点力平衡条件，有：N+T=mg ②
由①②，解得
N=（m﹣m′）g+m′a
故选B．
【分析】先对重物受力分析，受重力和拉力，加速下降，然后根据牛顿第二定律列式求出绳子的拉力；再对人受力分析，受到重力、拉力和支持力，根据平衡条件求出支持力，而台秤读数等于支持力．
2.【答案】B
【解析】【解答】解：设杆转动α角，“┏”型均匀杆的总质量为m，力F的力矩等于BC段重力的力矩，根据力矩平衡条件，有： （ mg）?x=F?Lcosα；（x为BC段的中点与O点连线的水平分量）
由于x先变大后变小，故（ mg）?x先变大后变小，F?Lcosα先变大后变小，故ACD错误，B正确；
故选：B．
【分析】BO段与AO段的重力的力矩恰好平衡，故拉力的力矩等于BC段重力的力矩，然后根据力矩平衡条件列式分析．
3.【答案】B
【解析】【解答】A、由题意可知，三个小球均处于静止状态，故各物体所受合力都为零，故合力相等，故A错误；B、对A受力分析可知，A受重力和BC的支持力而处于平衡，故BC对A的作用力的合力方向竖直同上，故B正确；
C、对B受力分析，B受重力、支持力、A的弹力及地面的摩擦力，若这些力能使物体平衡，则BC间没有弹力，故C错误；
D、若圆柱体光滑，则下面的两物体BC将不能保持静止，故D错误；
故选：B．
【分析】对物体进行受力分析，由共点力的平衡条件可知它们受到的合力均为零；用假设法可得出圆柱体光滑时能否平衡．
4.【答案】A
【解析】解答：A、由图可知，OA之间的距离为a ， OB之间的距离为b ， OC之间的距离为c ， 设OB杆的质量为m0 ， 秤砣与A之间的距离为x ， 当秤砣在A点到达平衡时：m0g?c=（m+m′）g?a ①
当秤砣在距离A点的距离为x到达平衡时．得：
m0g?c+Mg?b=m′ga+mg（a+x）
联立以上二式得：M?b=m?x ②
即，重物的质量与秤砣到A点的距离成正比，所以杆秤上的刻度一定是均匀的．故A正确；
B、由②式可知， ，其它条件不变，OB之间的距离b越小，称量的质量的范围越大．故B错误；
C、由②式可知， ，其它条件不变，砣的质量越大，秤量范围越大．故C错误；
D、若在加速上升的电梯中，设加速度大小为：a0 ， 当秤砣在距离A点的距离为x到达平衡时．得：
m0（g+a0）?c+M（g+a0）?b=m′（g+a0）?a+m（g+a0）（a+x）
整理得：M?b=m?x ， 可知与电梯的加速度无关．所以如果在加速上升的电梯中，杆秤称量计数不变．
故D错误．
故选：A
分析：杆秤利用杠杆的平衡条件，通过力臂的大小关系得出物体的质量与秤砣的质量之间的关系，测量物体的质量．该题根据该原理解答即可．
5.【答案】C
【解析】【解答】解：设杠杆每一格长度是L， 当B处的作用力与杠杆垂直时，力臂最大，此时作用力最小，
由杠杆平衡条件可得：FALA=FB最小LB ， 即：2N×2L=FB最小×4L，
则FB最小=1N，当作用在B处的力与杠杆不垂直时，力臂小于4L，
作用力大于1N，因此要使杠杆平衡，作用在B处的力F≥1N，故ABD错误，C正确；
故选C．
【分析】根据杠杆平衡的条件和杠杆中最小力的问题进行分析，即动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂，支点与力的作用点的连线为最长力臂．
6.【答案】D
【解析】【解答】解：对木棒分析可知，以左侧为支点，木棒受重力和F的作用下处于力矩平衡状态，故力F的力矩与重力力矩平衡；则有：mgL=FL′ 在移动过程中，重力不变，重力力臂减小，故重力的力矩减小，根据力矩平衡可知，力F的力矩减小；
由图可知，重力力臂和F的力臂之比恒定，故F保持不变；
故D正确，ABC错误．
故选：D．
【分析】木棒在重力和拉力作用下处于平衡状态，分别明确二者的力臂，再根据力矩平衡条件即可分析力矩与力的变化情况．
7.【答案】C
【解析】【解答】A、由于B点始终处于平衡状态，故B点受到的力的大小为各力的合力．故B点在变化过程中受到的力始终为0．故大小不变．故A错误B、由对A项的分析知B点受到的力始终为0，不变．故B错误．
C、由对A项的分析知B点受到的力始终为0，不变．故C正确．
D、由对A项的分析知B点受到的力始终为0，不变．故D错误．
故选：C
【分析】以B为研究对象，并受力分析．由题目中“缓慢”二字知整个变化过程中B处于平衡态．
8.【答案】C
【解析】【解答】A、不管什么情况下，使用任何机械都不会省功；实际情况下，考虑机械的摩擦，使用机械总是费功的，故A正确，B正确；
C、D、根据公式W=FS ， 省力的费距离，费力的省距离，故C错误，D正确；
本题选择错误的，故选：C．
【分析】解决此题的关键是知道使用任何机械都不会省功，省力的费距离，费力的省距离．
9.【答案】A
【解析】【解答】解：先将力的作用点与支点连接起来，如图所示：
假设只有拉力F1作用，杆会顺时针转动；
假设只有拉力F2作用，杆同样会顺时针转动；
故F1和F2都产生顺时针效果的力矩；
故选：A．
【分析】先将c端与a端用直线连接起来，然后考虑拉力F1与F2的力矩是顺时针效果还是逆时针效果．
10.【答案】A
【解析】解答：将小球m2的重力按效果根据平行四边形定则进行分解如图，
由几何知识得：T=m2g ①
对m1受力分析，由平衡条件，在沿杆的方向有：m1gsin30°=Tsin30°
得：T=m1g ②
可见m1：m2的=1：1；
故选：A．
分析：将小球m2的重力按效果根据平行四边形定则进行分解，由几何知识求出m2g与绳子拉力T的关系，对m1受力分析，由平衡条件求出m1g与T的关系，进而得到m1：m2的比值．
二、填空题
11.【答案】；aRccos
【解析】【解答】由于物体m受力平衡，故细线的拉力等于mg；
当若θ为37°时杆恰好达到平衡，以B为支点，设杆长为L ， 根据力矩平衡条件得：
sin37°+MgLsin37°=MgLcos37°
解得：m：M=2：3
设AB长为L ， 这BC为0.8L；
若将杆换为长度不变的轻杆，杆AB受到铰链的作用力和轻绳对AB的压力，要使杆能够平衡，轻绳对AB的压力方向应在AC与AB之间，而轻绳对AB的压力等于轻绳AC和AG拉力的合力，这两个拉力大小相等，故AB在细线的两侧拉力的角平分线上，如图所示：
故 ， 则α=aRccos
故答案为： ，aRccos．
【分析】对粗细均匀的均质杆AB分析受力情况，若θ为37°时恰好达到平衡，以B为支点，根据力矩平衡条件求解质量之比；若将杆换为长度不变的轻杆，轻绳对AB的压力方向沿着杆的方向，即可得到θ的大小．
12.【答案】2.73G；3.73G
【解析】【解答】以A为支点，AB受到BC的支持力和两个绳子的拉力，它们的力臂如图1，设AB杆的长度为L ， 则：
竖直向下的拉力的力臂；L1=L
BD的拉力的力臂：
BC杆的作用力的力臂：
由力矩平衡得：GL1+GL2=FBC?L3
代入数据得：FBC=3.73G
同理，以C为支点，BC受到AB的拉力和两个绳子的拉力，它们的力臂如图2，则：
竖直向下的拉力的力臂： ；
BD的拉力的力臂：
BC杆的作用力的力臂：
由力矩平衡得：GL4+GL5=FAB?L6
代入数据得：FAB=2.73G
故答案为：2.73G；3.73G
【分析】画出各个力，分别作出各个力的力臂，然后又力矩的平衡即可解答．
13.【答案】Fcosθ；先变大后变小
【解析】【解答】一竖直向上、大小为F的力作用在B点，使AB边保持水平，根据力矩平衡条件，有：
F?AB=G?d ①
（其中d为重力的力臂）
当力臂最大时，作用力最小，即F作用在C点，且与AC垂直，此时力臂最大，作用力最小，有：
F′?AC=G?d ②
联立①②两式，解得：
F′=Fcosθ
若从AB水平状态开始，用一始终沿BC方向、作用于B点的力，使板绕轴A逆时针缓慢转动90°，由于重力的力臂先增加后减小，拉力的力臂一直减小，根据力矩平衡条件，拉力先变大后变小；
故答案为：Fcosθ ， 先变大后变小．
【分析】当作用力的力臂最大时，作用力最小；沿垂直AC方向、作用于C点的力最小；根据力矩平衡条件列式判断拉力的变化情况．
14.【答案】；
【解析】【解答】设OA长为l ， 当绳无拉力，则弹簧的拉力的力矩与重力的力矩平衡，即：Flocsin60°=mg；
当m右移 的距离时，由力矩平衡得：Flocsin60°+Tlsin30°=mg；
解得：F= ，T=
答案为： ，
【分析】杠杆平衡的条件：动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂；如图所示，根据直角三角形角与边的关系，求出绳子对杠杆拉力的力臂；再利用已知的重力和重力的力臂以及杠杆平衡的条件求出拉力F的大小．
三、解答题
15.【答案】解：作出两匀质棒AB和BC的重力及力臂如图所示，设棒长为L 将两棒的重力进行分解如图所示
对AB棒有使棒转动的合力F1=mgsin45°+mgsin45°=
切向加速度a1=
角加速度
对BC棒有使棒转动的合力F2=mgsin45°=
切向加速度a2=
角加速度
则刚释放时两棒的初角加速度之比为
答：刚释放时两棒的初角加速度之比为 ．
【解析】【分析】先明确两棒的转动过程，作出受到的重力并分解，再计算出切向加速度，再计算出角加速度．
四、综合题
16.【答案】（1）
（2）
【解析】【解答】（1）过拉力作用点作竖直向下的拉力F2（2）过支点O作F1作用线的垂线段（即动力臂L1）．
如图所示
【分析】（1）拉力F2的作用点为鱼线与杆的交点，阻力的方向沿绳子向下，过拉力F2的作用点表示出拉力的方向；（2）已知支点和动力的方向，根据力臂的定义过支点作力的作用线的垂线．
17.【答案】（1）对B球受力，如图：
根据力的平衡条件，有：
水平方向：Tsinθ=F
竖直方向：Tcosθ=mg
故：
F=mgtanθ
解得：
F=10 N
（2）由于绳对铁块的拉力垂直于铁块，且铁块处于静止状态，因此铁块受到的摩擦力等于铁块的重力沿斜面向下的分力，即：

【解析】【解答】（1）对B球受力，如图：
根据力的平衡条件，有：
水平方向：Tsinθ=F
竖直方向：Tcosθ=mg
故：
F=mgtanθ
解得：
F=10 N（2）由于绳对铁块的拉力垂直于铁块，且铁块处于静止状态，因此铁块受到的摩擦力等于铁块的重力沿斜面向下的分力，即：
【分析】（1）对B球受力分析，受重力、拉力F和细线的拉力T ， 根据平衡条件列式求解即可；（2）铁块受重力、细线的拉力和静摩擦力，根据平衡条件列式求解．