2020-2021备战中考物理—杠杆平衡压轴题专题复习含答案
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一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1.如图所示,杠杆恰好处于水平平衡状态,若在B处下方再挂一个钩码,若要使杠杆在水平位置再次平衡,下列可行的操作是______。
(选填字母)A.减少一个悬挂在A处的钩码B.增加一个悬挂在A处的钩码C.将悬挂在A处的钩码向左移动一格D.将悬挂A处的钩码向右移动一格【答案】C【解析】【分析】【详解】假设一个钩码重力为G,杠杆一格为l,杠杆平衡时⨯=⨯=32236G l G l Gl若在B处下方再挂一个钩码,则右边为339⨯=G l GlA.减少一个悬挂在A处的钩码,则左边为G l Gl⨯=224左边小于右边,杠杆不能平衡,故A项不符合题意;B.增加一个悬挂在A处的钩码,则左边为G l Gl⨯=428左边小于右边,杠杆不能平衡,故B项不符合题意;C.将悬挂在A处的钩码向左移动一格,则左边为⨯=G l Gl339左边等于右边,杠杆能再次平衡,故C项符合题意;D.将悬挂A处的钩码向右移动一格,则左边为⨯=G l Gl313左边小于右边,杠杆能再次平衡,故D项不符合题意。
故选C。
2.按如下原理制作一杆可直接测量液体密度的秤,称为密度秤,其外形和普通的杆秤差不多,装秤钩的地方吊着体积为1cm3的较重的合金块,杆上有表示液体密度数值的刻度,当秤砣放在Q点处时秤杆恰好平衡,如图所示。
当合金块完全浸没在待测密度的液体中时,移动秤砣的悬挂点,直至秤杆恰好重新平衡,便可直接在杆秤上读出液体的密度,下列说法中错误的是()A.密度秤的零点刻度在Q点B.密度秤的刻度都在Q点的左侧C.密度秤的刻度都在Q点的右侧D.秤杆上密度读数较大的刻度在较小的刻度的左边【答案】C【解析】【分析】【详解】A.合金块没有浸入液体时,液体的密度应为零,所以秤的零刻度应该在Q处;故A正确,不符合题意;BC.若秤砣由Q向右移动,它的力臂变长,则左边合金块拉秤杆的力应增大,但合金块受到的浮力不可能竖直向下,所以零点的右边应该是没有刻度的,其刻度都在Q点的左侧。
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1.如图所示,粗细均匀的铁棒AB静止在水平地面上,小明用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起.此过程中,力F作用在B端且始终与铁棒垂直,则力F将()A.逐渐变大B.逐渐变小C.保持不变D.先变小后变大【答案】B【解析】【详解】如下图所示:在抬起的过程中,阻力F2不变,F与铁棒始终垂直,所以动力臂l1不变,由于铁棒的位置的变化,导致了阻力F2的阻力臂l2在变小,根据杠杆的平衡条件可得:Fl1=F2 l2可知,l1、F2都不变,l2变小,所以F也在变小。
故选B。
2.工人师傅利用如图所示的两种方式,将重均为 400N 的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离.F1、F2始终沿竖直方向;图甲中BO=2AO,图乙中动滑轮重为 50N,重物上升速度为 0.02m/s.不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是( )A.甲方式F1由 150N 逐渐变大B.乙方式F2的功率为 3WC.甲乙两种方式都省一半的力D.乙方式中滑轮组的机械效率约为 88.9%【答案】D【解析】【详解】A .由图知道,重力即阻力的方向是竖直向下的,动力F 1 的方向也是竖直向下的,在提升重物的过程中,动力臂和阻力臂的比值是: 1221L OB L OA == 所以,动力F 1 的大小始终不变,故A 错误;BC .由于在甲图中, OB =2OA ,即动力臂为阻力臂的2倍,由于不计摩擦及杠杆自重,所以,由杠杆平衡条件知道,动力为阻力的一半,即111400N 200N 22F G ==⨯= 由图乙知道,承担物重是绳子的段数是n =3,不计绳重和摩擦,则()()211500N+50N 150N 22F G G =+=⨯=动, 即乙中不是省力一半;所以,绳子的自由端的速度是:v 绳 =0.02m/s×3=0.06m/s , 故乙方式F 2 的功率是:P=F 2 v 绳 =150N×0.06m/s=9W ,故BC 错误;D .不计绳重和摩擦,乙方式中滑轮组的机械效率是:400N 100%=100%=100%88.9%400N 50NW Gh W Gh G h η=⨯⨯⨯≈++有用总轮 故D 正确.3.如图所示,杠杆挂上钩码后刚好平衡,每个钩码的质量相同,在下列情况中,杠杆还能平衡的是A .左右钩码各向支点移一格B .左右各减少一个钩码C .左右各减少一半钩码D .左右各增加两个钩码【答案】C【解析】 设杠杆的分度值为 L ,一个钩码的重为G .原来4G ×2L =2G ×4L ;左、右钩码各向支点移动一格,左边=4G ×L =4GL ,右边=2G ×3L =6GL ,左边<右边,杠杆向右端下沉,A 不符合题意;左右各减少一个钩码,左边=3G ×2L =6GL ,右边=G ×4L =4GL ,左边>右边,杠杆向左下沉,B 不符合题意;左、右钩码各减少一半法码,左边=2G×2L=4GL,右边=G×4L=4GL,左边=右边,杠杆平衡;C符合题意;左右各增加两个钩码,左边=6G×2L=12GL,右边=4G×4L=16GL,左边<右边,杠杆右边下沉,D不符合题意,故选C.4.生活中,小华发现有如图甲所示的水龙头,很难徒手拧开,但用如图乙所示的钥匙,安装并旋转钥匙就能正常出水(如图丙所示).下列有关这把钥匙的分析中正确的是A.在使用过程中可以减小阻力臂B.在使用过程中可以减小阻力C.在使用过程中可以减小动力臂D.在使用过程中可以减小动力【答案】D【解析】【详解】由图可知,安装并旋转钥匙,阻力臂不变,阻力不变,动力臂变大,根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2可知,动力变小,故选D。
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1.如图,一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上,用一竖直向上的力,欲使其一端抬离地面,则()A.F1>F2,因为甲方法的动力臂长B.F1=F2,因为动力臂都是阻力臂的2倍C.F1>F2,因为乙方法的阻力臂短D.F1<F2,因为乙方法的动力臂长【答案】B【解析】【分析】【详解】由图示可知,无论用哪种方法来抬,动力臂总是阻力臂的二倍,所用的力总等于阻力的二分之一,由于阻力就是重力,大小是不变的,所以动力的大小也是不变的,故应选B。
2.如图所示,轻质杠杆OA的B点挂着一个重物,A端用细绳吊在圆环M下,此时OA恰成水平且A点与圆弧形架PQ的圆心重合,那么当环M从P点逐渐滑至Q点的过程中,绳对A端的拉力大小将()A.保持不变B.逐渐增大C.逐渐减小D.先变小再变大【答案】D【解析】【详解】作出当环M位于P点、圆弧中点、Q点时拉力的力臂l1、l2、l3如下由图可知,动力臂先增大,再减小,阻力与阻力臂不变,则由杠杆平衡公式F 1l 1=F 2l 2可知,拉力先变小后变大,故选D 。
3.工人师傅利用如图所示的两种方式,将重均为 400N 的货物从图示位置向上缓慢提升一 段距离.F 1、F 2始终沿竖直方向;图甲中 BO =2AO ,图乙中动滑轮重为 50N ,重物上升速度 为 0.02m/s .不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是( )A .甲方式 F 1由 150N 逐渐变大B .乙方式 F 2的功率为 3WC .甲乙两种方式都省一半的力D .乙方式中滑轮组的机械效率约为 88.9%【答案】D【解析】【详解】 A .由图知道,重力即阻力的方向是竖直向下的,动力F 1 的方向也是竖直向下的,在提升重物的过程中,动力臂和阻力臂的比值是:1221L OB L OA == 所以,动力F 1 的大小始终不变,故A 错误;BC .由于在甲图中, OB =2OA ,即动力臂为阻力臂的2倍,由于不计摩擦及杠杆自重,所以,由杠杆平衡条件知道,动力为阻力的一半,即111400N 200N 22F G ==⨯= 由图乙知道,承担物重是绳子的段数是n =3,不计绳重和摩擦,则()()211500N+50N 150N 22F G G =+=⨯=动, 即乙中不是省力一半;所以,绳子的自由端的速度是:v 绳 =0.02m/s×3=0.06m/s ,故乙方式F 2 的功率是:P=F 2 v 绳 =150N×0.06m/s=9W ,故BC 错误;D .不计绳重和摩擦,乙方式中滑轮组的机械效率是: 400N 100%=100%=100%88.9%400N 50NW Gh W Gh G h η=⨯⨯⨯≈++有用总轮故D正确.4.如图所示,在一个轻质杠杆的中点挂一重物,在杆的另一端施加一个动力F,使杠杆保持平衡,然后向右缓慢转动F至水平方向,这一过程中()A.F先变小后变大B.F逐渐变大C.动力臂逐渐变小D.动力臂逐渐变大【答案】A【解析】【分析】杠杆平衡条件及应用。
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1.如图所示,AOB 为一杠杆,O 为支点,杠杆重不计,AO =OB .在杠杆右端A 处用细绳悬挂重为G 的物体,当AO 段处于水平位置时,为保持杠杆平衡,需在B 端施加最小的力为F 1;当BO 段在水平位置时保持杠杆平衡,这时在B 端施加最小的力为F 2,则A .F 1<F 2B .F 1>F 2C .F 1=F 2D .无法比较【答案】B【解析】【分析】【详解】(1)当AO 段处于水平位置时,如左图所示最省力,∵F 1l OB =Gl OA∴F 1=OAOBGll =G ;(2)当OB 段处于水平位置时,如右图所示最省力,∵F 2l OB =Gl OC∴F 2=OCOC OB OBGlG l l l ⨯=∵l OC <l OB∴F 2<G∴F 1>F 2;故选B .2.如图所示,轻质杠杆OA 的B 点挂着一个重物,A 端用细绳吊在圆环M 下,此时OA 恰成水平且A 点与圆弧形架PQ 的圆心重合,那么当环M 从P 点逐渐滑至Q 点的过程中,绳对A 端的拉力大小将( )A .保持不变B .逐渐增大C .逐渐减小D .先变小再变大【答案】D【解析】【详解】 作出当环M 位于P 点、圆弧中点、Q 点时拉力的力臂l 1、l 2、l 3如下由图可知,动力臂先增大,再减小,阻力与阻力臂不变,则由杠杆平衡公式F 1l 1=F 2l 2可知,拉力先变小后变大,故选D 。
3.AC 硬棒质量忽略不计,在棒的B 、C 两点施加力F 1、F 2,F 2的方向沿OO'线,棒在图所示位置处于静止状态,则( )A .F 1<F 2B .F 1=221s F s C .F 1力臂等于s 1D .F 2方向沿OO '线向上【答案】D【解析】【详解】AC .由图知,F 2的方向沿OO ′线,其力臂最长,为s 2;而F 1的方向竖直向下,所以其力臂L 1是从A 点到F 1的垂线段,小于s 1,更小于s 2, 由F 1L 1=F 2L 2知,L 1<s 2,所以F 1一定大于F 2,故AC 不符合题意;B .由F 1L 1=F 2L 2知,F 1L 1=F 2s 2,即 2211F s F L故B 不符合题意; D .已知F 1的方向是竖直向下的,为保持杠杆平衡,F 2的方向应该沿OO′向上,故D 符合题意。
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1.如图所示为建筑工地上常用的吊装工具,物体M 为重5000N 的配重,杠杆AB 的支点为O ,已知OA ∶OB =1∶2,滑轮下面挂有建筑材料P ,每个滑轮重100N ,工人体重为700N ,杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计,当工人用300N 的力竖直向下以1m/s 的速度匀速拉动绳子时( )A .工人对地面的压力为400NB .建筑材料P 重为600NC .建筑材料P 上升的速度为3m/sD .物体M 对地而的压力为4400N【答案】A【解析】【分析】【详解】A .当工人用300N 的力竖直向下拉绳子时,绳子对工人会施加竖直向上的拉力,其大小也为300N ,此时人受竖直向下的重力G 、竖直向上的拉力F 、竖直向上的支持力F 支,由力的平衡条件知道F +F 支=G即F 支=G-F =700N-300N=400N由于地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力,大小相等,所以,工人对地面的压力F 压=F 支=400N故A 正确;B .由图知道,绳子的有效段数是n =2,且滑轮组摩擦均不计,由()12F G G =+物动知道,建筑材料P 的重力G =2F-G 动 =2×300N-100N=500N故B 错误;C .因为物重由2段绳子承担,所以,建筑材料P 上升的速度 11=1m/s=0.5m/s 22v v =⨯绳 故C 错误;D .以定滑轮为研究对象,定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杆对定滑轮向上的拉力,由力的平衡条件知道F A ′=3F +G 定 =3×300N+100N=1000N杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力,大小相等,即F A =F ′A =1000N由杠杆的平衡条件知道F A ×OA =F B ×OB又因为OA :OB =1:2,所以 A B 1000=5N 00N 2F OA OA F OB OA⨯⨯== 由于物体间力的作用是相互的,所以,杠杆对物体M 的拉力等于物体M 对杠杆的拉力,即F B ′=F B =500N物体M 受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力,则物体M 受到的支持力为F M 支持 =G M -F B ′=5000N-500N=4500N因为物体间力的作用是相互的,所以物体M 对地面的压力F M 压=F M 支持=4500N故D 错误。
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1.如图所示,是自卸车的示意图,车厢部分可视为杠杆,则下列分析正确的是A.B点是支点,液压杆施的力是动力,货物重力是阻力B.B点是支点,物体A放在车厢前部可省力C.C点是支点,物体A放在车厢后部可省力D.C点是支点,物体A放在车厢前部可省力【答案】C【解析】【分析】【详解】由图可知车厢绕着点C转动,所以点C为支点;当物体放在车厢的后部时,动力臂大于阻力臂,因此省力,所以选项ABD都不正确,故答案为 C.2.如图所示,作用在A点的各个力中,不可能使杠杆平衡的力是A.F3和F4B.F1和F3C.F2和F4D.F1和F2【答案】A【解析】【详解】因为力F3的作用线所在的直线过支点O,所以力F3的力臂为0,又因为0乘以任何数都为0,所以力F3不能使杠杆平衡;力F4使杠杆转动方向与重物使杠杆的转动方向相同,所以力F4不能使杠杆平衡;力F1和F2使杠杆转动方向与重物使杠杆转动方向相反,所以力F1和F2可以使杠杆平衡;故选A。
3.如图甲是制作面团的情景,把竹竿的一端固定在绳扣中,人骑在另一端施加一个向下的大小为F的力,面团被不断挤压后变得更有韧性,图乙为压面团原理图.关于压面团过程的叙述正确的是()A.面团对杆的作用力方向向下B.面团对杆的作用力大小等于FC.面团被压扁说明力能使物体发生形变D.A点向下移动的距离小于B点向下移动的距离【答案】C【解析】【分析】【详解】A.杆对面团的作用力向下,面团对杆的作用力向上,故A错误;B.由于面团B点到支点C的距离小于A点到C的距离,根据杠杆定律F1L1=F2L2,可知面团对杆的作用力大于F,故B错误;C.面团被压扁说明力能使物体发生形变,故C正确;D.C为支点,A点向下移动的距离大于B点向下移动的距离,故D错误;故选C。
4.如图所示,一根均匀木尺放在水平桌面上,它的一端伸出桌面的外面,伸到桌面外面的部分长度是木尺长的14,在木尺末端的B点加一个作用力F,当力F=3N时,木尺的另一端A开始向上翘起,那么木尺受到的重力为()A.3N B.9N C.1N D.2N 【答案】A【解析】【分析】【详解】设直尺长为l,如图所示:从图示可以看出:杠杆的支点为O,动力F=3N 动力臂OB=1 4 l阻力为直尺的重力G,阻力臂CO=12l-14l=14l由杠杆平衡的条件得F×OB=G×OC3N×14l= G×14l G=3N故选A。
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1.如图所示,在调节平衡后的杠杆两侧,分别挂上相同规格的钩码,杠杆处于平衡状态。
如果在两侧钩码下方各增加一个与原来规格相同的钩码,则()A.左端下降B.右端下降C.仍然平衡D.无法判断【答案】A【解析】【分析】本题考查杠杆的平衡原理。
【详解】杠杆的平衡原理是:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
图中,设一个钩码的重为G,杠杆每一小格的长度为L,则有G∙4L=2G∙2L,若两侧钩码下方各增加一个与原来规格相同的钩码,则杠杆的左边变成2G∙4L=8GL,右边变成3G∙2L=6GL,此时8GL>6GL,所以左端下降,故A符合题意,BCD都不符合题意。
故选A。
2.如图甲是制作面团的情景,把竹竿的一端固定在绳扣中,人骑在另一端施加一个向下的大小为F的力,面团被不断挤压后变得更有韧性,图乙为压面团原理图.关于压面团过程的叙述正确的是()A.面团对杆的作用力方向向下B.面团对杆的作用力大小等于FC.面团被压扁说明力能使物体发生形变D.A点向下移动的距离小于B点向下移动的距离【答案】C【分析】【详解】A.杆对面团的作用力向下,面团对杆的作用力向上,故A错误;B.由于面团B点到支点C的距离小于A点到C的距离,根据杠杆定律F1L1=F2L2,可知面团对杆的作用力大于F,故B错误;C.面团被压扁说明力能使物体发生形变,故C正确;D.C为支点,A点向下移动的距离大于B点向下移动的距离,故D错误;故选C。
3.如图所示,为提升重物,现选用轻质杠杆,不考虑杠杆支点O点处的摩擦,每次利用杠杆把同一重物匀速提升相同高度,下列说法正确的是A.当重物悬挂在A点,动力作用在C点时,该杠杆一定是省力杠杆B.当重物悬挂在C点,动力作用在B点时一定比作用在A点时要省力C.无论重物挂在A点还是B点时,利用该机械所做的有用功都相等D.如果动力作用在C点且方向始终保持与杆保持垂直,则提升重物过程动力大小不变【答案】C【解析】【分析】灵活运用杠杆平衡公式分析即可;【详解】AB.不论重物悬挂在A点或C点,也不论动力作用在C点还是B点,判断杠杆是省力还是费力,需要根据杠杆平衡公式,不仅与力的作用点有关,还与力的方向有关,因此无法在只知道力的作用点的情况下判断是否省力,故AB错误;C.无论重物挂在A点还是B点时,由于物体质量相同,上升高度相同,则根据W Gh 可知,该机械所做的有用功都相等,故C正确;D.动力作用在C点且方向始终保持与杆保持垂直时,可得动力臂大小始终不发生变化,但由于物体上升,重物的阻力臂会逐渐减小,则由杠杆平衡公式可知动力会减小,故D错误。
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1.如图所示,在探究杠杆平衡条件的实验中,杠杆处于水平平衡状态,所用钩码完全相同。
下列做法中能使杠杆再次平衡的是A .分别在两边钩码下再增加一个相同钩码B .左边减少1个钩码,右边减少2个钩码C .两边钩码均向支点移动相同的距离D .左边钩码向左移1.5cm ,右边钩码向右移1cm【答案】D【解析】【详解】设一个钩码的重力为G ,左边钩码到支点的距离为3l ,因为杠杆正处于水平平衡,所以由杠杆平衡条件可得233G l G l ⨯=⨯右,解得2l l =右,即右边钩码到支点的距离为2l ;A .若分别在两边钩码下再增加一个相同钩码,则3342G l G l ⨯≠⨯,此时杠杆不再平衡,不符合题意;B .若左边减少1个钩码,右边减少2个钩码,则32G l G l ⨯≠⨯ ,此时杠杆不再平衡,不符合题意;C .若两边的钩码均向支点移动相同的距离l ,则223G l G l ⨯≠⨯,此时杠杆不再平衡,不符合题意;D .若左边钩码向左移1.5cm ,右边钩码向右移1cm ,则2(3 1.5)3(21)G l G l ⨯+=⨯+,此时杠杆平衡,符合题意。
2.工人师傅利用如图所示的两种方式,将重均为 400N 的货物从图示位置向上缓慢提升一 段距离.F 1、F 2始终沿竖直方向;图甲中 BO =2AO ,图乙中动滑轮重为 50N ,重物上升速度 为 0.02m/s .不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是( )A .甲方式 F 1由 150N 逐渐变大B .乙方式 F 2的功率为 3WC .甲乙两种方式都省一半的力D .乙方式中滑轮组的机械效率约为 88.9%【答案】D【解析】【详解】 A .由图知道,重力即阻力的方向是竖直向下的,动力F 1 的方向也是竖直向下的,在提升重物的过程中,动力臂和阻力臂的比值是:1221L OB L OA == 所以,动力F 1 的大小始终不变,故A 错误;BC .由于在甲图中, OB =2OA ,即动力臂为阻力臂的2倍,由于不计摩擦及杠杆自重,所以,由杠杆平衡条件知道,动力为阻力的一半,即111400N 200N 22F G ==⨯= 由图乙知道,承担物重是绳子的段数是n =3,不计绳重和摩擦,则()()211500N+50N 150N 22F G G =+=⨯=动, 即乙中不是省力一半;所以,绳子的自由端的速度是:v 绳 =0.02m/s×3=0.06m/s ,故乙方式F 2 的功率是:P=F 2 v 绳 =150N×0.06m/s=9W ,故BC 错误;D .不计绳重和摩擦,乙方式中滑轮组的机械效率是: 400N 100%=100%=100%88.9%400N 50NW Gh W Gh G h η=⨯⨯⨯≈++有用总轮 故D 正确.3.如图所示,杠杆在水平状态保持静止,要使弹簧测力计的示数变为原来的12,下列措施中可行的是A.去掉三个钩码B.把钩码向左移动2小格C.把钩码向右移动2小格D.把弹簧秤测力计向左移动2小格【答案】B【解析】【分析】【详解】根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,4G×4L=F2×8L,解得F2=2G,要使弹簧测力计的示数变为原来的12,即F2=G。
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1.用如图所示的杠杆提升重物,设作用在A端的力F始终与杆垂直,那么,在将重物提升到最高处的过程中,力F的大小将 ( )A.逐渐变小B.先变小,后变大C.逐渐变大D.先变大,后变小【答案】D【解析】【分析】【详解】由题知,当慢慢提升重物时,重力(阻力)不变,阻力臂增大(水平时最大),动力臂不变,即:G不变、L1不变,,L2增大∵FL1=GL2∴力F逐渐变大;故选C.2.如图所示的轻质杠杆OA上悬挂着一重物G,O为支点,在A端用力使杠杆平衡。
下列叙述正确的是()A.此杠杆一定是省力杠杆B.沿竖直向上方向用力最小C.沿杆OA方向用力也可以使杠杆平衡D.此杠杆可能是省力杠杆,也可能是费力杠杆【答案】D【解析】【分析】【详解】A.因为无法确定动力臂的大小,所以无法确定是哪种杠杆,故A错误;B.沿垂直杠杆向上的方向用力,动力臂最大,动力最小,最省力,故B错误;C.沿OA方向动力臂是零,杠杆无法平衡,故C错误。
D.因为杠杆的动力臂无法确定,所以它可能是省力杠杆,也可能是费力杠杆,故D正确。
故选D。
3.生活中,小华发现有如图甲所示的水龙头,很难徒手拧开,但用如图乙所示的钥匙,安装并旋转钥匙就能正常出水(如图丙所示).下列有关这把钥匙的分析中正确的是A .在使用过程中可以减小阻力臂B .在使用过程中可以减小阻力C .在使用过程中可以减小动力臂D .在使用过程中可以减小动力【答案】D【解析】【详解】由图可知,安装并旋转钥匙,阻力臂不变,阻力不变,动力臂变大,根据杠杆平衡的条件F 1L 1=F 2L 2可知,动力变小,故选D 。
4.如图所示,将重150N 的甲物体用细绳挂在轻质杠杆的A 端,杠杆的B 端悬挂乙物体,杠杆在水平位置平衡,已知:乙物体所受重力为30N ,:1:3AO OB =,甲物体的底面积为0.2m 2,g 取10N/kg 。
下列说法正确的是( )A .甲物体对杠杆的拉力为10NB .杠杆对甲物体竖直向上的拉力为60NC .甲物体对水平地面的压强为750PaD .水平地面对甲物体的支持力为60N【答案】D【解析】【分析】【详解】 对物体甲受力分析,甲受到重力、地面给甲的支持力、杠杆施加的拉力的作用,其中杠杆施加的拉力与甲对杠杆的拉力为一对相互作用力,地面给甲的支持力和甲给地面的压力为一对相互作用力。
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1.有一根一端粗一端细的木棒,用绳子拴住木棒的O点,将它悬挂起来,恰好在水平位置平衡,如图所示,若把木棒从绳子悬挂处锯开,则被锯开的木棒()A.粗细两端质量一样B.粗端质量较大C.细端质量较大D.无法判定【答案】B【解析】【详解】如图1,设O点到粗端的距离为L,在O点左侧对称地割取长也为L的一段(图1)。
现再次利用对称割法,在O点右侧割取与O点左侧所割等大的一部分(图2虚线部分),将两次所割取的部分(各自重力显然是相等的)取走,则原木棒只剩下图2所示部分。
设左端剩下的重力为G左,力臂为l左,右端剩下的重力为G右,力臂为l右,由杠杆平衡条件有:G左l左 G右l右,很明显l左>l右,故有G左<G右,再加上被取走的部分,仍有左端的重力小于右端重力,即粗端重力大,质量大。
故选B。
2.如图所示,杠杆挂上钩码后刚好平衡,每个钩码的质量相同,在下列情况中,杠杆还能平衡的是A.左右钩码各向支点移一格B.左右各减少一个钩码C.左右各减少一半钩码D.左右各增加两个钩码【答案】C【解析】设杠杆的分度值为 L,一个钩码的重为G.原来4G×2L=2G×4L;左、右钩码各向支点移动一格,左边=4G×L=4GL,右边=2G×3L=6GL,左边<右边,杠杆向右端下沉,A不符合题意;左右各减少一个钩码,左边=3G×2L=6GL,右边=G×4L=4GL,左边>右边,杠杆向左下沉,B 不符合题意;左、右钩码各减少一半法码,左边=2G×2L=4GL,右边=G×4L=4GL,左边=右边,杠杆平衡;C符合题意;左右各增加两个钩码,左边=6G×2L=12GL,右边=4G×4L=16GL,左边<右边,杠杆右边下沉,D不符合题意,故选C.3.如图所示,在一个轻质杠杆的中点挂一重物,在杆的另一端施加一个动力F,使杠杆保持平衡,然后向右缓慢转动F至水平方向,这一过程中()A.F先变小后变大B.F逐渐变大C.动力臂逐渐变小D.动力臂逐渐变大【答案】A【解析】【分析】杠杆平衡条件及应用。
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1.如图,轻质杠杆可绕O 点转动(不计摩擦).A 处挂着一重为80N 、底面积为500cm 2的物体G .在B 点施加一个垂直于杆的动力F 使杠杆水平平衡,且物体G 对地面的压强为1000Pa ,OB =3OA .则B 点的拉力F 的大小为A .50NB .30NC .10ND .90N【答案】C【解析】【分析】【详解】 地面对物体G 的支持力21000Pa 0.05m 50N F F ps ===⨯=压支物体G 对杠杆的拉力A 80N 50N 30N F G F =-=-=支已知OB =3OA ,由杠杆平衡的条件A F F OB OA ⨯=⨯可得: A 1=30N =10N 3F OA F OB ⨯=⨯. 故选C .2.如图所示,杠杆挂上钩码后刚好平衡,每个钩码的质量相同,在下列情况中,杠杆还能平衡的是A .左右钩码各向支点移一格B .左右各减少一个钩码C .左右各减少一半钩码D .左右各增加两个钩码【答案】C【解析】设杠杆的分度值为 L,一个钩码的重为G.原来4G×2L=2G×4L;左、右钩码各向支点移动一格,左边=4G×L=4GL,右边=2G×3L=6GL,左边<右边,杠杆向右端下沉,A不符合题意;左右各减少一个钩码,左边=3G×2L=6GL,右边=G×4L=4GL,左边>右边,杠杆向左下沉,B 不符合题意;左、右钩码各减少一半法码,左边=2G×2L=4GL,右边=G×4L=4GL,左边=右边,杠杆平衡;C符合题意;左右各增加两个钩码,左边=6G×2L=12GL,右边=4G×4L=16GL,左边<右边,杠杆右边下沉,D不符合题意,故选C.3.如图所示的轻质杠杆OA上悬挂着一重物G,O为支点,在A端用力使杠杆平衡。
下列叙述正确的是()A.此杠杆一定是省力杠杆B.沿竖直向上方向用力最小C.沿杆OA方向用力也可以使杠杆平衡D.此杠杆可能是省力杠杆,也可能是费力杠杆【答案】D【解析】【分析】【详解】A.因为无法确定动力臂的大小,所以无法确定是哪种杠杆,故A错误;B.沿垂直杠杆向上的方向用力,动力臂最大,动力最小,最省力,故B错误;C.沿OA方向动力臂是零,杠杆无法平衡,故C错误。
D.因为杠杆的动力臂无法确定,所以它可能是省力杠杆,也可能是费力杠杆,故D正确。
故选D。
4.如图所示,在一个轻质杠杆的中点挂一重物,在杆的另一端施加一个动力F,使杠杆保持平衡,然后向右缓慢转动F至水平方向,这一过程中()A.F先变小后变大B.F逐渐变大C .动力臂逐渐变小D .动力臂逐渐变大【答案】A【解析】【分析】杠杆平衡条件及应用。
【详解】 杠杆在图中所示位置平衡,阻力(重物对杠杆的拉力)及阻力臂大小不变;动力F 由图中所示位置转动至水平方向的过程中,当动力F 的方向与杠杆垂直时,动力F 的力臂最长,因此动力F 的力臂先增大后减小,由杠杆平衡条件F 1l 1=F 2l 2可知,动力F先变小后变大。
故选A 。
【点睛】中等题.失分的原因是:①不知道动力F 方向变化的过程中阻力和阻力臂的大小不变;②不会画动力F 在不同位置时的动力臂;③不会利用杠杆平衡条件通过动力臂的变化分析出动力的变化;④不知道当动力F 与杠杆垂直时,动力臂最大,动力F 最小。
5.如图所示,将重150N 的甲物体用细绳挂在轻质杠杆的A 端,杠杆的B 端悬挂乙物体,杠杆在水平位置平衡,已知:乙物体所受重力为30N ,:1:3AO OB =,甲物体的底面积为0.2m 2,g 取10N/kg 。
下列说法正确的是( )A .甲物体对杠杆的拉力为10NB .杠杆对甲物体竖直向上的拉力为60NC .甲物体对水平地面的压强为750PaD .水平地面对甲物体的支持力为60N【答案】D【解析】【分析】【详解】 对物体甲受力分析,甲受到重力、地面给甲的支持力、杠杆施加的拉力的作用,其中杠杆施加的拉力与甲对杠杆的拉力为一对相互作用力,地面给甲的支持力和甲给地面的压力为一对相互作用力。
AB .根据杠杆平衡条件可知杠杆A 端受到物体的拉力与OA 的乘积等于乙给B 端的拉力与OB 的乘积相等,则有A 330N 90N 1G OB F OA ==⨯=乙即甲对杠杆的拉力为90N ,杠杆施加的拉力与甲对杠杆的拉力为一对相互作用力,故AB 项错误;CD .甲给地面的压力等于地面给甲的支持力为A 150N 90N 60N F F G F ==-=-=甲压支则甲物体对水平地面的压强 260N 300Pa 0.2mF p S ===压甲甲 故C 项错误,D 项正确。
故选D 。
6.如图所示,一根均匀木尺放在水平桌面上,它的一端伸出桌面的外面,伸到桌面外面的部分长度是木尺长的14,在木尺末端的B 点加一个作用力F ,当力F =3N 时,木尺的另一端A 开始向上翘起,那么木尺受到的重力为( )A .3NB .9NC .1ND .2N 【答案】A【解析】【分析】【详解】设直尺长为l ,如图所示:从图示可以看出:杠杆的支点为O ,动力F =3N动力臂OB =14l 阻力为直尺的重力G ,阻力臂CO =12l -14l =14l 由杠杆平衡的条件得F ×OB =G ×OC3N×14l = G ×14lG=3N故选A。
7.如图所示,为提升重物,现选用轻质杠杆,不考虑杠杆支点O点处的摩擦,每次利用杠杆把同一重物匀速提升相同高度,下列说法正确的是A.当重物悬挂在A点,动力作用在C点时,该杠杆一定是省力杠杆B.当重物悬挂在C点,动力作用在B点时一定比作用在A点时要省力C.无论重物挂在A点还是B点时,利用该机械所做的有用功都相等D.如果动力作用在C点且方向始终保持与杆保持垂直,则提升重物过程动力大小不变【答案】C【解析】【分析】灵活运用杠杆平衡公式分析即可;【详解】AB.不论重物悬挂在A点或C点,也不论动力作用在C点还是B点,判断杠杆是省力还是费力,需要根据杠杆平衡公式,不仅与力的作用点有关,还与力的方向有关,因此无法在只知道力的作用点的情况下判断是否省力,故AB错误;C.无论重物挂在A点还是B点时,由于物体质量相同,上升高度相同,则根据W Gh 可知,该机械所做的有用功都相等,故C正确;D.动力作用在C点且方向始终保持与杆保持垂直时,可得动力臂大小始终不发生变化,但由于物体上升,重物的阻力臂会逐渐减小,则由杠杆平衡公式可知动力会减小,故D错误。
8.悬挂重物G的轻质杠杆,在力的作用下倾斜静止在如图所示的位置,若力施加在A 点,最小的力为F A,若力施加在B点或C点,最小的力分别为F B、F C、且AB=BO=OC.下列判断正确的是()(忽略O点的位置变化)A.F A > GB.F B = GC.F C <GD.F B > F C【答案】C【解析】【详解】在阻力和阻力臂不变的情况下,动力臂越大,动力最小;若力施加在A 点,当OA 为动力臂时,动力最小为F a ;若力施加在B 点,当OB 为力臂时动力最小,为F b ;若力施加在C 点,当OC 为力臂时,最小的力为F c ,从支点作阻力的力臂为G l ,如图所示:A .F a 的力臂AO >G l ,根据杠杆的平衡条件可知,F a <G ,A 错误。
B .F b 的力臂BO >G l ,根据杠杆的平衡条件可知,F b <G ,B 错误。
C .F c 的力臂CO >G l ,根据杠杆的平衡条件可知,F c <G ,C 正确。
D .F b 的力臂BO=OC ,根据杠杆的平衡条件可知,F b =F c ,D 错误。
9.用图示装置探究杠杆平衡条件,保持左侧的钩码个数和位置不变,使右侧弹簧测力计的作用点 A 固定,改变测力计与水平方向的夹角 θ,动力臂l 也随之改变,所作出的“F -θ”图象和“F -l ” 图象中,正确的是A .B .C .D .【答案】C【解析】【详解】A .动力F 和θ的关系,当F 从沿杆方向(水平向左)→垂直于杆方向(与水平方向成90°)→沿杆方向(水平向右),由图可知,F 对应的动力臂l =OA ×sinθ,动力臂l 先变大后变小,则动力F 先变小后变大,所以A 错误;B .当θ等于90°时,动力臂最大,动力最小但不为零,所以B 错误;CD .根据杠杆平衡条件Fl =F 2l 2可得:F =22F l l,由于F 2、l 2不变,则F 和l 成反比,故C正确,D错误。
10.如图所示,轻质杠杆OA的B点挂着一个重物,A端用细绳吊在圆环M下,此时OA 恰成水平且A点与圆弧形架PQ的圆心重合,那么当环M从P点逐渐滑至Q点的过程中,绳对A端的拉力大小将()A.保持不变B.逐渐增大C.逐渐减小D.先变小再变大【答案】D【解析】【详解】作出当环M位于P点、圆弧中点、Q点时拉力的力臂l1、l2、l3如下由图可知,动力臂先增大,再减小,阻力与阻力臂不变,则由杠杆平衡公式F1l1=F2l2可知,拉力先变小后变大,故选D。
11.如图所示,小明利用一根长为L的扁担挑水,他在扁担的左端挂上质量为m1的水桶,在右端挂上质量为m2的水桶,右手扶着扁担右侧。
已知m1> m2,不计扁担自重,下列说法正确的是()A.若要右手不使力,小明的肩应靠近扁担左端B .若要右手不使力,小明的肩应靠近扁担右端C .小明的肩位于扁担中点时,右手需要给扁担施加向上的力D .扁担与肩的接触面积越小,肩受到的压强越小【答案】A【解析】【分析】【详解】AB .扁担在左端挂了m 1的水桶,右端挂了m 2的水桶,左端的重力大于右端的重力,根据杠杆的平衡条件1122F L F L =可知,若要扁担平衡右手不使力,人的肩膀应靠近扁担左端,故A 正确,B 错误;C .小明的肩位于扁担中点时,左端的重力大于右端的重力,根据杠杆的平衡条件1122F L F L =可知,左端下沉,为了使扁担在水平位置平衡,右手需要给扁担施加向下的力,故C 错误;D .根据压强的公式F p S=可知,压力一定时,扁担与肩的接触面积越小,肩受到的压强越大,故D 错误。
故选A 。
12.如图甲,轻质杠杆AOB 可以绕支点O 转动,A 、B 两端分别用竖直细线连接体积均为1000cm 3的正方体甲、乙,杠杆刚好水平平衡,已知AO :OB =5:2;乙的重力为50N ,乙对地面的压强为3000Pa .甲物体下方放置一足够高的圆柱形容器,内装有6000cm 3的水(甲并未与水面接触),现将甲上方的绳子剪断,甲落入容器中静止,整个过程不考虑水溅出,若已知圆柱形容器的底面积为200cm 2,则下列说法中正确的是( )A .杠杆平衡时,乙对地面的压力为50NB .甲的密度为2×103kg/m 3C .甲落入水中静止时,水对容器底部的压强比未放入甲时增加了400PaD .甲落入水中静止时,水对容器底部的压力为14N【答案】C【解析】【分析】【详解】A .乙的边长L 乙333=1000cm V 乙,S 乙= L 乙2=(0.1m )2=0.01m 2,杠杆平衡时,乙对地面的压力F 乙=p 乙S 乙=3000Pa×0.01m 2=30N ,故A 错误;B .地面对乙的支持力和乙对地面的压力是相互作用力,地面对乙的支持力F 乙支持= F 乙=30N ,B 端受到的拉力F B =G 乙-F 乙支持=50N-30N=20N ,由杠杆的平衡条件可知G 甲OA =F B OB ,G 甲=B 2=20N 5OB F OA ⨯⨯=8N , 甲的密度 ρ甲=-638N ==10N/kg 100010mm G V gV ⨯⨯甲甲甲甲=0.8×103kg/m 3 故B 错误;C .因为ρ甲<ρ水,甲落入水中静止时,处于漂浮状态,F 浮甲=G 甲=8N ,排开水的体积V 排甲=338N 110kg/m 10N/kgF g ρ=⨯⨯浮甲水=8×10-4m 3, 甲落入水中静止时水面上升的高度Δh =-43-42810m =20010m V S ⨯⨯排容=0.04m , 水对容器底部的压强比未放入甲时增加了Δp=ρg Δh =1×103kg/m 3×10N/kg×0.04m=400Pa ,故C 正确;D .原来容器中水的深度h =326000cm =200cm V S 水容=30cm=0.3m , 甲落入水中静止时,水的深度h 1= h +Δh =0.3m+0.04m=0.34m ,甲落入水中静止时,水对容器底部的压强p 1=ρgh 1=1×103kg/m 3×10N/kg×0.34m=3400Pa ,甲落入水中静止时,水对容器底部的压力F = p 1S 容=3400Pa×200×10-4m 2=68N ,13.如图为搬运砖头的独轮车,车箱和砖头所受的总重力G 为1 000 N (车架所受重力忽略不计),独轮车的有关尺寸如图所示,推车时,人手向上的力F 的大小为 ( )A .200 NB .300 NC .400 ND .500 N【答案】B【解析】【分析】【详解】由平衡条件可知 12Gl Fl =则 121000N 0.3=300N mGl F l ⨯==m1 故选B 。