专题19 力与机械 热与热机-【备战高考】备战2027高考物理母题题源同步练

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， 十年高考母题题源揭秘 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 平动也称平移、平行移动，是机械运动的一种特殊形 动是由这两种基本运动组成的，如钻头的运动既有平动（前 式，是刚体的一种最基本的运动，运动物体上任意两点所连 进)又有转动. 的直线，在整个运动过程中，始终保持平行，这种运动叫做 3.传动装置 “平动”，在同一时刻，运动物体上各，点的速度和加速度都相 常见的传动装置：摩擦传动、齿轮传动、带传动、链传 同.因此在研究物体的平动时，可不考虑物体的大小和形 动、液压传动、曲柄连杆传动 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 外接式摩擦轮传动 内接式摩擦轮传动 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 外啮合齿轮传动 内啮合齿轮传动 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. 带传动模型 链条 主动轮 从动轮 自行车的链传动 4.刚体的平衡 ②同一个转动物体上距转轴不等距离的点其角速度 都相同，线速度不同.同一个平动的物体上各，点的运动轨 (1)转动平衡：有转动轴的物体在力的作用下，处于静 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 ①依据心F=0 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 {ΣM=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，.当力臂等于零 时，不论作用力多大，对物体都不会产生转动作用b.当作 [解析]杆的长度越大，F的力臂越大，同时由于杆 用力与转动轴平行时，不会对物体产生转动作用，计算力 本身有重力，重力矩同时也越大，所以拉力F存在一个极 矩，关键是找力臂，需注意力臂是转动轴到力的作用线的距 值，若杆的长度为L,则以杆为研究对象，由力矩平衡条件 离，而不是转动轴到力的作用点的距离， 可得 ②大小一定的力有最大力矩的条件： F·L,=Gc·Lc+Go·Lx· L. 2 I,力作用在离转动轴最远的点上， Ⅱ.力的方向垂直于力作用点与转轴的连线 F=G0L+G。·号 L L ③正确理解力矩的概念 力矩是改变转动物体的运动状态的物理量，门、窗等 由教学知识可得，当G0LC=G广L时，即L,= L 2 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 {公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 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心，用水子力F-号勾准拉动 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棕因数。 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 30 的力矩之和等于所有使物体沿逆时针方向转动的力矩 A 之和， ∑M=0或∑M=∑M是· 77777777777777777777 (4)运用刚体的平衡条件解题的一般思路： 用 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)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S,作用在小活 塞上的压力为F1,当千斤顶的效率为100%时，有 - ④ S Di s。-D ⑤ G 当F1和F都与杠杆垂直时，手对杠杆的压力最小.利用杠 杆原理，有 F1·OD=F·OC ⑥ G·Lsin30° -N·Lsin30°-f·Lcos30°=0 由④⑤⑥式得 F=500N. ⑦ 因f=N,上式简化为 G NuN-0 [答案](1)链传动带传动液压传动从动轮从动 42 轮主动轮(2)①5.0×103J②500N 2 0 再以木块为研究对象，杆的A端对木块的摩擦力水平 [真题2](2019·宁夏)塔式起重机的结构如图所示，设机 向右，由F合=0有F-uN=0 ② 架重P=400kN,悬臂长度为L=10m,平衡块重W=200kN, 平衡块与中心线OO'的距离可在1m到6m间变化；轨道A、B 依题言F一号 ⊙ 间的距离为4m. 解①②③得μ=0.12. 平面 [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，右侧轨道对轮于的作 转轮与 的转速之比，传动比等于 与 的 用力fB是左侧轨道对轮于作用力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O010m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对轮于 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？ D:=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十fB=P+W ① 重物升高了h=10cm.g取10m/s2,求： 而fB=2fA f= (P+w)=200kN 3 ①②联立，得 fa=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： fs×4m=WX1m+PX(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+Fg×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 W=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 _Wi -W: ② 汽油机正常工作时，活塞必须不停地做往复运动.活塞 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 ·273 值叫做热机效率(efficiency of the engine).用？表示热机效 火花塞 排气门 率，则 W 1一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， 曲轴 转化为有用功的能量就越少， 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 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，由于蒸汽流的扬弯和膨胀，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. 喷嘴 节流器 蒸汽 汽缸 冷凝器 蒸发器 动叶片 叶轮 蒸 主轴 压缩机 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 室内空间 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 O=W+02 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 W 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 热机Q: 电力做功 前进， 室内的空气. 下图是电冰箱的热量流向示 冰箱内部 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T:食物冷藏区，温度为T1,显然T2< 吸气 压气机 燃烧室涡轮排气 T1,热量由冷藏区流向低温区，电冰箱外部也可以看成两 4.热机的效率 部分：电冰箱的冷凝器和室内空气.由于冷凝器的温度T 高于空气的温度T:,热量会自发地散发到空气中 热源 01 室内空气刀 W 箱 热机Q Q=W+Q: 冷凝器五 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 274 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 风扇后隔板 中隔 面的设想是可以实现的，冷、暖空调正是通过电磁换向阀， 风扇叶轮 冷凝 毛细管 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 蒸发 而实现制热的效果」 、压缩机 变频空调机 控制板 底拙 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 热交换器 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 可拉出 的滤网 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 循环用风机 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. 接头 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. 压缩机 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1800r/min~7500r/min.变频器的作用是把50 空调开启后，压缩机、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 温度时，温控器又自动接通压缩机电源，压缩机启动运行， 度快、能以转速调整制冷（热）的能力，制冷（热）能力调节 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 制冷剂湿蒸气节流器制冷剂液体 温度 榻非变频 冷气吹 翻变颜 向室内久 向室外 散热 蒸发器 质方向 冷凝器 制冷剂蒸气 制冷运转 时间 风机了 压缩机 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？ ·275· 十年高考母题原型训练 (★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 B D.仍能保持平衡状态 B 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，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、FN: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 () C.从动轮的转速为n D.从动轮的转速为二n (2)一足够长的斜面，最高点为O点.有一长为1=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“一”形状的轻支架上固定两个小球A、 安全带1∥ 锁棒 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 左 =2 kg,mB=1 kg,AC=BC=OC=1 m.(g10 m/s2) (1)在A球上施加一个力F,使装置静止，B与转轴O在同 技轮 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？ 摆锤 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.均匀梯于重G1长为L,一端搁在粗糙地面上，梯于与地 面的动摩棕因数为μ，倾角为9，另一端搁在光滑墙上.若一重为 G:的人沿梯于走上去的过程中梯于不会滑动，则 () 7777777777777777 A.墙对梯于的作用力减小 B.墙对梯于的作用力增大 C.地对梯于的摩棕力增大 D.地对梯于的弹力不变 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 6 ·277·象为a (3)将T2=0,l=-30cm代入上式可得： h=30cm=0.3m; 将T2=1.20,1=0个代入上式可求得： g=x=9.86m/s2. 3.4×10-38×10i填表略符合要求 【解析】由题给条件得，1滴溶液的体积为V席液 1 ,V油=1 =250m1.=4X10ml,因为7500，故1滴溶液 中油酸体积为： 11 Vaa50y2250×250m=8x10cm 据此算得3次测得L的结果分别为： 1.5×10-8cm1.62×10-8cm1.42×10-8cm 其平均值为：L=+L:+L=1.51×100m 3 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 +a器 (2)ACD【解析】(1)每一滴油酸 V 酒精溶液中合有纯油酸的体积V,=N“,所以油酸分 子的直径为d= Vo av (2)设坐标纸上每一个小方格的面积为S。,所画 轮廓内的方格数为n,则分子的直径d=N:n av 一由 此可知A、C、D都将使测量结果偏大，计算油膜面积 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 题源2选修3一4实验 1.C【解析】纵后横向光一种透过，一种遮蔽. 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 有变化. 2.【解析】(1)滤光片E是从白光中选出单色 红光，单缝屏是获取线光源，双缝屏是获得相干光源， 最后成像在毛玻璃屏上，所以排列顺序为：C、E、D、 。1 B、A. (2)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、 双缝时，必须使缝相互平行：单缝、双缝间距离大约在 5~10cm:要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的 中心在同一轴线上. (3)螺旋测微器的读数应该：先读整数刻度，然后 看半刻度是否露出，最后看可动刻度，图乙读数为13. 870mm,图甲读数为2.320mm,所以相邻条纹间距 4x=13.870-2.320 mm=2.310mm. 5 (4)由条纹间距离公式△x= 合得A=央代 入数值得：入=6.6×10-7m=6.6×102nm. 3【解析】)报据折射定律川一，题中 9=60,0:=∠A0F=30°，所以n=sin60 sin30 =1.73. (2)图中P,对应的入射角大于P?所对应的入 射角，所以P,对应的折射率大 (3)因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射 角，所以K处对应的折射率应为1. 题源3选修3一5实验 (1)cbad(2)天平A、B两滑块的质量M1、M: (3)M1L1/t1=ML2/t2(4)粘连好可以避免 因漏记弹簧的动量而带来较大的实验误差 专题19力与机械 热与热机 十年高考母题原型训练 A组 题源1刚体的平衡 1.D【解析】由力矩平衡知识可得，增加同样 的钩码时，顺时针力矩和逆时针力矩仍然相等，因此 木棒仍能平衡，故选项D正确. 2.(1)BC(2)①OA>0.20m②OA> 0.25m【解析】(1)皮带连接着两轮的转动，从主动 轮开始顺时针转动沿着皮带到从动轮，可知从动轮是 逆时针转动，则A错误，B正确，两轮转速之比满足” =二（线速度相等）得2=1，即C正确，D错误. (2)①当木条A端刚刚离开斜面时，受力情况如 图a所示.设斜面倾角为日，根据力矩平衡条件，若满 足条件 Mg·OA cos0>mg·OBcos0 ① 木条就不会脱离斜面根据题意 OA+OB=1 ③ 联立①②并代入已知条件得 OA>0.20m ③ B mg mg 10 mg Mg Mg 图a 图b ②设G为木条重心，由题意可知AG=21 ④ 当木条A端刚刚离开斜面时，受力情况如图b 所示.由①中的分析可知，若满足Mg·OAcos8>mg ·OBcos0+m'g·OGcos8 ⑤ 木条就不会脱离斜面.联立②④⑤并代入已知条 件得OA>0.25m ⑥ 题源2热与热机 BC B组 题源1刚体的平衡 1.A【解析】根据传动机构的结构原理分析 可知，三种传动机构的共同特点是曲柄和摇杆，所以 A正确. 2.C【解析】分别以A、B处为转动轴，应用 。12 力矩平衡知识可求. 3.B【解析】匀速运动，摆锤应竖直悬挂，故C、 D错；刹车时，车的速度迅速变为零，而摆锤由于惯性，将 向原方向摆动，由此可判断，车向右行驶，故B正确. 4.BCD【解析】将梯子受力分析如图，梯子 始终静止，受力平衡，则地对梯子的弹力FN=G1十F =G1十G2,所以D项正确；墙对梯子的作用力F,= FN′，摩擦力随FN'变化而变化，以A点为转动轴，梯 子的力矩平衡，则 B 0 7777 'sinGoPloco0 +G:L.cos0 人走上去的过程，Lx增大，则FN'随之增大，故 B、C正确. 5.2mg先变大后变小【解析】根据力矩 平衡，下F·AB=mg·昌，得F=7mg:薄板绕A点 沿逆时针方向缓慢转动过程中，F力矩不变，而重力 的力臂先变大后变小，故F先变大后变小. 6.【解析】(1)F的力臂为OA时，F最小 F·OA=mAg·OC+nBg·OB F=28.3N. (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） magha十Bghg=豆mAUA十Zm60B 其中hA=AC+OA=(1+√2)m,hB=OA=√2m A、B具有相同的角速度，则√2VA=VB 得vB=√30√2+20m/s=7.9m/s 8