2020-2021全国中考物理杠杆平衡中考真题分类汇总附答案解析

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一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题

1.如图所示为建筑工地上常用的吊装工具,物体M是重5000N的配重,杠杆AB的支点为O,已知长度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.建筑材料P上升的速度为3m/s B.物体M对地面的压力为5000N

C.工人对地面的压力为400N D.建筑材料P的重力为600N

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A.物重由2段绳子承担,建筑材料P上升的速度

v=12v绳=12×1m/s=0.5m/s

故A错误;

B.定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉力,由力的平衡条件可得

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

FA= F A′=1000N

根据杠杆的平衡条件FA×OA=FB×OB,且OA:OB=1:2,所以

FB=FA×OAOB =1000N×2OAOA=500N

因为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′=FB=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

FM支持=GM− 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 FM压=FM支持=4500N

故B错误;

C.当工人用300N的力竖直向下拉绳子时,因力的作用是相互的,则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,由力的平衡条件可得F+F支=G,则

F支=G−F=700N−300N=400N

因为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C正确;

D.由图可知n=2,且滑轮组摩擦均不计,由F=12(G+G动)可得,建筑材料P重

G=2F−G动=2×300N−100N=500N

故D错误。

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。故B正确,不符合题意,C错误,符合题意;

D.秤砣的质量不变,由Q向左移动时,它的力臂变短,则左边合金块拉秤杆的力减小,说明合金块受到的浮力增大,而合金块排开液体的体积不变,说明液体的密度变大,所以刻度应逐渐变大,即秤杆上较大的刻度在较小的刻度的左边;故D正确,不符合题意。

故选C。

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.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。

5.如图所示为等刻度轻质杠杆,A处挂4牛的物体,若使杠杆在水平位置平衡,则在B处施加的力( )

A.可能为0.5牛 B.一定为2牛 C.一定为3牛 D.可能是4牛

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

设杠杆每小格的长度为L,若在B点用垂直OB竖直向下的力使杠杆在水平位置平衡,此时所用的力最小,根据杠杆平衡条件1122FlFl可得

min42FLGL

则有

min24N22N44GLFL

若在B点斜拉使杠杆在水平位置平衡,由杠杆平衡条件1122FlFl可知

2211FlFl

则此时杠杆左边的阻力与阻力臂的乘积不变,动力臂减小,故动力将增大,故若使杠杆在水平位置平衡,在B点施加的力

2NF

故选D。

6.小明做探究杠杆平衡条件的实验时将手中的5个钩码挂成了如图所示的情况,则( )

A.由图可以得到杠杆平衡条件为F1L1=F2L2

B.小明在F1和F2的下方各再挂一个钩码杠杆仍能平衡

C.小明取下F1下的一个钩码并将F2的钩码取下杠杆仍能平衡

D.小明取下F2下的钩码并将F3的钩码向右移至20cm处杠杆仍能平衡

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A.假设一个钩码的重力为G

F1=2G,F2=G,F3=2G

各力力臂为

L1=20,L2=10,L3=15

F1L1=2G20=40G

F2L2=G10=10G

F3L3=2G15=30G

杠杆平衡的条件为

F1L1=F2L2+F3L3

故A不符合题意;

B.在F1和F2的下方各再挂一个钩码后

F1L1=3G20=60G

F2L2=2G10=20G

F3L3=2G15=30G

F1L1>F2L2+F3L3

杠杆失去平衡,故B不符合题意;

C.取下F1下的一个钩码并将F2的钩码取下后

F1L1=G20=20G

F2L2=0

F3L3=2G15=30G

F1L1

杠杆失去平衡,故C不符合题意;

D.取下F2下的钩码并将F3的钩码向右移至20cm处后

F1L1=2G20=40G

F2L2=0 F3L3=2G20=40G

F1L1=F2L2+F3L3

杠杆重新平衡,故D符合题意。

故选D。

7.如图所示装置,杆的两端A、B离支点O的距离之比:1:2OAOB=,A端接一重为GA的物体,B端连一滑轮,滑轮上挂有另一重为GB的物体。现杠杆保持平衡,若不计滑轮重力,则GA与GB之比应是( )

A.1∶4 B.1∶2 C.1∶1 D.2∶1

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

由杠杆平衡条件可知

AGOAFOB

AGOAFOB

:1:2OAOB=

所以

12AFG

由图和动滑轮的特点可知

12BFG

1:1ABGG

故选C。

8.如图所示,用轻质材料制成的吊桥搭在河对岸.一个人从桥的左端匀速走到桥的右端,桥面始终是水平的,不计吊桥和绳的重力,人从吊桥左端出发时开始计时.则人在吊桥上行走过程中,吊桥右端所受地面支持力F与人行走时间t的关系图像是( )

A. B. C. D.

【答案】B

【解析】

【详解】

吊桥相当于一个杠杆,以吊桥的左端为支点,人从吊桥左端出发,匀速走到桥的右端,杠杆受到人的压力(阻力)等于人的重力,动力臂为

OA=L,

杠杆受到物体的压力(阻力)

F′=G,

阻力臂为

OB =vt,

因为杠杆平衡,所以满足

F×OA=F′×OB=G×vt,

即:

F×L=G×vt,

GvtFL

由此可知,当t=0时,F=0.当t增大时,F变大,F与人行走时间t是正比例关系,故图象B正确,符合题意为答案.

9.一根粗细均匀的铁棒挂在中点时刚好处于平衡,如图(a)所示,如果将右端弯成如图(b)所示的情况,铁棒将( )

A.顺时针转动 B.逆时针转动 C.静止不动 D.以上三种情况均有可能

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】