2020-2021中考物理备考之杠杆平衡压轴培优 易错 难题篇及答案(1)

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.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 3W

C.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F1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:

1 2

2 1

L OB L OA

==

所以,动力F1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

1

11

400N200N

22

F 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

()()

2

11

500N+50N150N

22

F G G

=+=⨯=

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F2的功率是:

P=F2v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%

400N50N

W 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。

5.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F1l1=F2l2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。

6.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

B .F 1=22

1

s F s

C .F 1力臂等于s 1

D .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,

22

11

F 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。

7.要使图中的杠杆平衡,分别用F A 、F B 、F C 的拉力,这三个力的关系应是

A .F A >F

B >F

C B .F A <F B <F C C .F A >F C >F B

D .F A =F B =F C

【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

分别从支点向三条作用线做垂线,作出三个力的力臂,如图;

从图可知,三个方向施力,F B 的力臂L OB 最长,其次是L OC 、L OA ,而阻力和阻力臂不变,由杠杆平衡条件1122F L F L 可知,动力臂越长动力越小,所以三个方向施力大小:F A >F C >F B . 故选C .

8.如图所示,在探究“杠杆平衡条件”的实验中,杠杆在力F 作用下在水平位置平衡,现保持杠杆始终在水平位置平衡,将弹簧测力计绕B 点从a 转动到b 的过程中,拉力F 与其力臂的乘积变化情况是( )

A .一直变小

B .一直变大

C .一直不变

D .先变小后变大

【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

将测力计绕B 点从a 位置转动到b 位置过程中,钩码的重力不变,其力臂OA 不变,即阻力与阻力臂的乘积不变;由于杠杆始终保持水平平衡,所以根据杠杆的平衡条件可知,拉力F 与其力臂的乘积也是不变的。 故选C 。

9.如图所示为一轻质杠杆。机翼模型固定在直杆上,它们总重 6N ,直杆挂在杠杆上并保

持与杠杆垂直。同一弹簧测力计在不同情形下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡。下列说法中正确的是( )

A .测力计在a 位置时的示数为 1.5N

B .测力计从a 位置转到b 位置后,示数将会变小

C .测力计在a 位置时示数为Fa ,移至c 位置时示数为Fc ,则 Fa ∶Fc =4∶1

D .测力计在c 位置时,对模型水平向右吹风,示数将会变大 【答案】C 【解析】 【分析】

【详解】

A .我们将杠杆左边受到的拉力定义为阻力,右边受到的拉力定义为动力。因为动力臂为阻力臂的

1

4

,根据杠杆平衡条件1122Fl F l =我们可以知道,动力应为阻力6N 的4倍,即为24N ,A 选项错误,不符合题意;

B .测力计a 位置时,动力臂等于支点到力的作用点的距离;当测力计在b 位置时,动力臂与支点到力的作用点的距离为直角三角形的一条直角边与斜边的关系,即测力计从a 位置转到b 位置,动力臂变小了。根据杠杆平衡条件1122Fl F l =可以知道,在阻力与阻力臂均不变的情况下,动力臂减小,要使杠杆继续平衡,动力应该增大。B 选项错误,不符合题意;

C .当测力计从a 位置转到c 位置时,动力臂变为原来的4倍。由杠杆平衡条件1122Fl F l =可以知道,在阻力与阻力臂均不变的情况下,动力臂变为原来的4倍,要使杠杆继续平衡,动力应变为原来的

1

4

,即Fa ∶Fc =4∶1。C 选项正确,符合题意; D .对模型向右吹风,根据流体压强与流速的关系可以知道,模型会受到一个向上的升力,即杠杆左边受到的拉力会减小。根据杠杆平衡条件1122Fl F l =可以知道,在力臂均不变的情况下,阻力减小了,要使杠杆继续平衡,动力也应减小。D 选项错误,不符合题意。 故选C 。

10.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。

11.在一个长3米的跷跷板(支点在木板中点)的两端分别放置两个木箱,它们的质量分别为m1=30kg,m2=20kg,为了使跷跷板在水平位置平衡,以下做法可行的是()

A.把m1向右移动0.5米B.把m2向左移动0.5米

C.把m1向右移动0.2米D.把m2向左移动0.3米

【答案】A

【解析】 【分析】 【详解】

跷跷板的支点在木板中点,根据图中信息可知,木板左边受到的压力比右边大,为了使跷跷板在水平位置平衡,应该将m 1向右移,则m 2的力臂不变为1.5m ,根据杠杆的平衡条件有

1122m gl m gl '=

代入数据可得m 1向右移后的力臂

22

1120kg 1.5m

1m 30kg

m gl l m g ⨯'=

== m 1的力臂由1.5m 变为1m ,为了使跷跷板在水平位置平衡,把m 1向右移动0.5米,所以BCD 项错误,A 项正确。 故选A 。

12.一轻质不等臂杠杆AOB 的左右两端分别吊着一实心铝块和铜块,此时杠杆在水平位置平衡。现将铝块、铜块同时浸没在水中,如图所示。已知:3

3

1.010kg/m ρ=⨯水,

332.71k 0g/m ρ=⨯铝,338.910kg/m ρ=⨯铜,则下列判断正确的是( )

A .A 端下降

B .B 端下降

C .仍然平衡

D .无法判断

【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】

在轻质不等臂杠杆AOB 两端吊上实心铝块和铜块时,杠杆在水平位置平衡,由图知OB

G 铝⋅OA =G 铜⋅OB

ρ铝V 铝g ⋅OA =ρ铜V 铜g ⋅OB

而ρ铝<ρ铜,所以

V 铝g >V 铜g

将铝块和铜块同时浸没在水中后,杠杆左、右两边有

(G 铝-F 浮)⋅OA ,(G 铜-F 浮')⋅OB

(ρ铝V铝g-ρ水V铝g)⋅OA,(ρ铜V铜g-ρ铜V铜g)⋅OB

那么

ρ铝V铝g⋅OA -ρ水V铝g⋅OA<ρ铜V铜g⋅OB -ρ铜V铜g⋅OB

所以B端下沉。故ACD错误,B正确。

故选B。

13.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.

14.如图所示,重力为G的均匀木棒竖直悬于O点,在其下端施一始终垂直于棒的拉力F,让棒缓慢转到图中间虚线所示位置,在转动的过程中()

A.动力臂逐渐变大

B.阻力臂逐渐变大

C.动力F保持不变

D.动力F逐渐减小

【答案】B

【解析】 【分析】

先确定阻力臂、动力臂的变化,然后根据杠杆平衡的条件(动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂)分析动力的变化。 【详解】

A .由图示可知,木棒是一个杠杆,力F 是动力,力F 始终垂直与木棒,则木棒的长度是动力臂,木棒长度保持不变,动力臂保持不变,故A 不符合题意;

B .木棒的重力是阻力,阻力大小不变,木棒在竖直位置时,重力的力臂为0,转过θ角后,重力力臂(阻力臂)逐渐增大,故B 符合题意; CD .已知G 、L 保持不变,L G 逐渐变大,由杠杆平衡条件有

GL G =FL

动力F 逐渐增大,故CD 不符合题意。 故选B 。 【点睛】

本题考查了杠杆平衡条件的应用,知道杠杆平衡的条件,会熟练应用杠杆平衡的条件分析问题解决问题是关键。

15.如图所示甲乙两杠杆处于水平位置平衡,甲图上有两个体积不同的铁球,乙图上有两个体积相向的铝球和铁球,如果把他们都浸没在水中,则杠杆将发生的变化是

A .仍保持平衡

B .甲仍保持平衡,乙失去平衡

C .都失去平衡

D .甲失去平衡,乙仍保持平衡

【答案】B 【解析】 【详解】

甲杠杆:浸入水中之前,由杠杆平衡条件可得

1212G L G L =铁铁

1122gV L gV L ρρ⨯=⨯铁铁

所以

1122V L V L ⨯=⨯

浸入水中后左端力和力臂的乘积为:

()()11111gV gV L gV L ρ

ρρρ-⨯=-⨯铁

水铁水

浸入水中后右端力和力臂的乘积为:

()()22222gV gV L gV L ρ

ρρρ-⨯=-⨯铁

水铁水

所以浸入水中后,左右两端力和力臂的乘积相等,故杠杆仍然平衡。 乙杠杆:浸入水中之前,由杠杆平衡条件可得

12G L G L =铝铁

12gV L gV L ρρ⨯=⨯铝铁①

浸入水中后左端力和力臂的乘积为:

()111gV gV L gV L gV L ρ

ρρρ-⨯=⨯-⨯铝

铝水水②

浸入水中后右端力和力臂的乘积为:

()222gV gV L gV L gV L ρ

ρρρ-⨯=⨯-⨯铁

水铁水③

由于12L L >,结合①可知,左端力和力臂的乘积小于右端力和力臂的乘积,故杠杆失去平衡、右端下沉,故选B 。 【点睛】

本题考查了学生对阿基米德原理、杠杠平衡条件的掌握和运用,利用好力臂大小关系和受到的浮力大小关系是本题的关键。

16.如图,轻质杠杆上各小格间距相等,O 为杠杆中点,甲、乙是同种金属材料制成的实心物体,甲为正方体,乙重15N ,将甲、乙用能承受最大拉力为25N 的细线分别挂于杠杆上M 、Q 两刻线处时,两细线被拉直且都沿竖直方向,M 、Q 正好在甲、乙重心正上方,杠杆在水平位置平衡,这时甲对地面的压强为4000Pa ;当甲不动,把乙移挂至R 时,甲对地面的压强为3750Pa ,下列说法中正确的是( )

A .将甲挂在M 下,乙挂在Q 下,此时甲对地面的压力为45N

B .将甲挂于N 正下方,乙挂于S ,放手后甲被拉离地面

C .将甲挂在N 的下方,乙挂于R ,再将乙沿水平方向切去1/3,此时甲对地面的压强仍为3750Pa

D .将甲挂在M 正下方,乙挂于Q 再将甲沿竖直方向切去1/5,并将这1/5上挂在乙的下方,此时甲对地面的压强为2800Pa 【答案】C 【解析】 【分析】

(1)利用杠杆平衡条件1122Fl F l =求出甲上方的绳上的拉力,再分析甲的受力情况,根据压

强F

p S

=

列出甲在两种情况下的压强,联立解答甲的重力;

(2)利用杠杆平衡条件判断是否再一次平衡,并利用平衡时的对应物理量根据F

p S

=计算. 【详解】

A .设甲的重力为G ,甲的底面积为S ,杠杆上1小格为l ,则根据杠杆平衡条件可得:

6215N 2F l G l l ⨯=⨯=⨯甲乙,

解得5N F =甲,此时甲对地面的压强为

5N 4000Pa F G p S S

-=

==; 同理可得:

6315N 3F l G l l '⨯=⨯=⨯甲

乙, 解得7.5N F '=甲

,此时甲对地面的压强为 7.5N 3750Pa F G p S S

'-'=

==; 两式联立解得:45N G =,此时甲对地面的压力为45N-5N=40N ,故A 错误; B .如果将甲挂于N 正下方,乙挂于S ,设地面对甲的支持力为1F ,此时,

()147G F l G l -⨯=⨯乙, ()145N 415N 7F l l -⨯=⨯

解得118.75N F =,则甲对地面仍有压力,故B 错误;

C .将甲挂于N 正下方,乙挂于R ,再将乙沿水平方向切去1/3,设地面对甲的支持力为

2F ,此时,

()214133G F l G l ⎛⎫

-⨯=-

⨯ ⎪⎝⎭

乙, ()2145N 4115N 33F l l ⎛⎫

-⨯=-

⨯⨯ ⎪⎝

, 解得237.5N F =,由A 中条件可知此时甲对地面的压强为3750Pa ,故C 正确; D .将甲挂在M 正下方,乙挂于Q 再将甲沿竖直方向切去1/5,并将这1/5上挂在乙的下方,设地面对甲的支持力为3F ,且假设甲的重心仍在M 正下方,此时,

3416255G F l G G l ⎛⎫⎛

⎫-⨯=+⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭乙, 34145N 615N 45N 255F l l ⎛⎫⎛⎫⨯-⨯=+⨯⨯ ⎪

⎪⎝⎭⎝⎭

, 解得328N F =,由A 中条件可求出甲的底面积为

245N 5N

0.01m 4000Pa

S -=

=,

此时甲对地面的压强为

332

28N 2800Pa 0.01m F p S =

==, 而由于甲沿竖直方向切去1/5后,重心一定会发生水平移动,则其力臂不可能等于6l ,所以,此时甲对地面的压强也不可能等于2800Pa ,故D 错误. 【点睛】

本题综合考查杠杆平衡条件的应用和固体压强计算,同时运用到方程组的思想进行解答,要求学生们一方面熟悉杠杆平衡分析,另一方面计算能力一定要扎实.

17.如图,粗细均匀木棒AB 长为1m ,水平放置在O 、O '两个支点上.已知AO 、O'B 长度均为0.25m 。若把B 端竖直向上稍微抬起一点距离,至少需要用力40N ;则木棒的重力为( )

A .160N

B .120N

C .80N

D .4ON

【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】

设木棒AB 的重心在C 点,抬起B 端时的支点为O ,由于AO =0.25m ,则抬B 端的力的力臂

OB =AB −AO =1m−0.25m =0.75m

木棒AB 的重心距离支点的距离,即重力的力臂

11

1m 0.25m 0.25m 22

OC O C AB AO '=

-⨯-=== 木棒平衡,则有

F ×OB =

G ×OC

木棒的重力

40N 0.75m

=120N 0.25m

F OB

G OC ⨯⨯=

= 故B 正确。 故选B 。

18.如图所示,在等臂杠杆两端各挂等重的实心铅块和铁块(ρρ>铅铁),杠杆水平平衡,若将铁块和铅块同时浸没在水中(未触底),则( )

A .杠杆左端上翘

B .杠杆右端上翘

C .杠杆仍然水平平衡

D .不确定

【答案】A 【解析】 【分析】

根据铅块和铁块质量相同,并结合杠杆的平衡条件确定杠杆的类型,即为等臂杠杆;因此当铁块、铅块都浸没水中后,受到浮力较小的一侧,杠杆下沉。 【详解】

原来杠杆平衡,且铅块和铁块质量相同(重力相同),且杠杆为等臂杠杆;由杠杆平衡条件可知,两侧的力臂相同,铅块和铁块质量相同,因为ρρ>铅铁,则由m

V ρ

=

可知

V V <铅铁,当浸没水中后,由F gV ρ=浮水排可知,铁块受到的浮力大,铅块受到的浮力较

小,此时杠杆受到的拉力

F G F =-浮拉物

因重力相同、铅块受到的浮力较小,则可知铅块对杠杆的拉力较大,因两侧的力臂相同,所以铅块一侧拉力与力臂的乘积较大,则铅块一侧将下降,即右端下降,左端上翘。 故选A 。

19.如图所示,直径为50cm 的半球形碗固定在水平面上,碗的端口水平。一根密度分布均匀,长度为60cm 的光滑杆ABC 搁置在半球碗上,碗的厚度不计,平衡时杆受到的重力与杆在B 点受到的弹力大小之比为( )

A .5 :3

B .6 :5

C .3 :2

D .4 :3

【答案】A 【解析】 【详解】

以AC 棒为研究对象受力如图所示:

根据几何关系可得:

OAB OBA BAD α∠=∠=∠=

设杆在B 点受到的弹力为N ,根据力矩平衡可得:

AB AD NL GL =

则:

25230N cos G cos αα⨯⨯⨯=⨯⨯

解得:

53

G N = 故A 项符合题意;BCD 项不符合题意;

20.C 点为硬棒AD 的重心,硬棒可绕A 点转动。在棒的B 点施加力F 1,F 1的方向沿OO '线,棒在图所示位置处于静止状态。则

A .F 1>G

B .F 1=

1

2

G s s C .重力的力臂等于S 1 D .F 1方向沿OO ′线向下

【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】

AB .由图像可得,A 点到F 1的距离为s 2,若令A 点到重力的距离为s 3,根据杠杆的平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”可知

123F s G s ⨯=⨯

可以推出

3

12

s F G s =

由于

32s s >

可得

1F G >

故A 选项正确,符合题意,B 选项错误,不符合题意;

C .重力的力臂为支点A 到重力的距离,重力竖直向下,因此力臂为水平方向,故C 选项错误,不符合题意;

D .F 1与G 在支点同侧,重力方向竖直向下,所以F 1的方向应该向上,故D 选项错误,不符合题意。

21.如图所示,轻质均匀杠杆分别挂有重物G A 和G B (G A >G B ),杠杆水平位置平衡,当两端各再加重力相同的物体后,杠杆

A .仍能保持平衡

B .不能平衡,左端下沉

C .不能平衡,右端下沉

D .不能确定哪端下沉 【答案】C 【解析】 【详解】

杠杆原来在水平位置处于平衡状态,此时作用在杠杆上的力分别为G A 和G B ,其对应的力臂分别为l A 和l B ,如图所示:

根据杠杆平衡条件可得:G A l A =G B l B ;

已知G A >G B 所以l A

(G A +G )⋅l A =G A l A +Gl A

右边力和力臂的乘积:

(G B +G )⋅l B =G B l B +Gl B

由于l A

G A l A +Gl A

即右边力和力臂的乘积较大,所以杠杆不能平衡,向右端下沉。故选C 。

22.如图所示,体积之比为1∶2的甲、乙两个实心物块,分别挂在杠杆两端,此时杠杆恰好水平平衡,则甲、乙两个物块的密度之比为( )

A .1∶1

B .1∶2

C .4∶3

D .2∶1

【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

由图知道,甲物体挂在左边第3格处,乙物体挂在右边第2格处,由杠杆的平衡条件知道,此时12G l G l =甲乙即

32m g m g ⨯=⨯甲乙

所以

2

3

m m 甲乙=,又因为V 甲/V 乙=1/2,甲、乙两个物块的密度之比是 241332m V m V ρρ===甲甲甲乙

乙乙

故C 正确。 故选C 。

2020-2021物理杠杆平衡的专项培优易错试卷练习题(含答案)附答案

一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题 1.如图是上肢力量健身器示意图,杠杆AB 可绕O 点在竖直平面内转动,3AB BO =,配重的重力为120牛,重力为500牛的健身者通过细绳在B 点施加竖直向下的拉力为F 1时,杠杆在水平位置平衡,配重对地面的压力为85牛,在B 点施加竖直向下的拉力为F 2时,杠杆仍在水平位置平衡,配重对地面的压力为60牛。已知122:3:F F =,杠杆AB 和细绳的质量及所有摩擦均忽略不计,下列说法正确的是( ) A .配重对地面的压力为50牛时,健身者在 B 点施加竖直向下的拉力为160牛 B .配重对地面的压力为90牛时,健身者在B 点施加竖直向下的拉力为120牛 C .健身者在B 点施加400牛竖直向下的拉力时,配重对地面的压力为35牛 D .配重刚好被匀速拉起时,健身者在B 点施加竖直向下的拉力为540牛 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 当配重在地面上保持静止状态时,它受到的绳子的拉力为 N F G F =- 由图知动滑轮上有2段绳子承担物重,因此杠杆A 点受到的拉力 N 22A F F G G F G +?=-=+动动() 根据杠杆的平衡条件得到 A B F OA F OB ?=? 即 N 2B G F G OA F OB ?-+?=?????动() 因为 3AB BO = 所以 2AO BO = 则 N 221B G F G F ?-+?=?????动() 即

N 42B F G F G ?-=+动() 当压力为85N 时 14120N -85N 2F G =?+动() 当压力为60N 时 24120N -60N 2F G =?+动() 因为 122:3:F F = 所以 124120N -85N 24120N -60N 223 G F F G ?+=?=+动动()() 解得 30N G =动 A .当配重对地面的压力为50N 时, B 点向下的拉力为 N 424120N -50N 230N =340N B F G F G ?-=??=++动()() 故A 错误; B .当配重对地面的压力为90N 时,B 点向下的拉力为 N 424120N -90N 230N =180N B F G F G ?-=??=++动()() 故B 错误; C .健身者在B 点施加400N 竖直向下的拉力时,根据 N 42B F G F G ?-=+动() 可得 N 400N 4120N 230N F =?-+?() 解得 N 35N F = 故C 正确; D .配重刚好被拉起,即它对地面的压力为0,根据 N 42B F G F G ?-=+动() 可得 4120N -0N 230N =540N >500N B F ?+?=() 因为人的最大拉力等于体重500N ,因此配重不可能匀速拉起,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1cm 3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,

2020-2021中考物理杠杆平衡条件的应用问题(大题培优 易错 难题)附答案解析

一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题 1.在我国古代书籍《墨经》中,对杠杆有精辟论述,并有许多巧妙的应用.如下图所示是在井上汲水的桔槔,下列对其在使用中正确的解释是 A.桔槔是等臂杠杆,不省力也不费力 B.向井内放送水桶时,人用的力气一定小于水桶的重力,所以省力 C.桔槔是不等臂杠杆,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆 D.往上提水时,人用的力气一定小于桶与水的总重,所以省力 【答案】D 【解析】 【分析】 杠杆的分类:①省力杠杆,动力臂大于阻力臂;②费力杠杆,动力臂小于阻力臂;③等臂杠杆,动力臂等于阻力臂;要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力(用力点、支点和阻力点)的大小跟它们的力臂成反比。 【详解】 AC.由图可见,桔槔是不等臂杠杆,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故AC错误;B.向井内放送水桶时,人用的力通过杠杆原理,与石头的重力相关,一般比木桶的重力要大,故B错误; D.往上提水时,因为有石头帮忙,人的力气比水和桶的总重力小,故D正确。 故选D。 【点睛】 此题主要考查了对简单机械的认识,要掌握杠杆的要素。 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F1l1=F2l2可知,拉力先变小后变大,故选D。 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F C.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,一个长方体木箱,重心在它的几何中心,其高度为H、正方形底面的边长为L、重为G。想把这个木推倒(木箱较重,不会移动),在其中部的中心最初施加一个水平推力大小是()

2020-2021中考物理培优(含解析)之杠杆平衡含答案

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 ?=?= 32236 G l G l Gl 若在B处下方再挂一个钩码,则右边为 339 ?= G l Gl A.减少一个悬挂在A处的钩码,则左边为 ?= 224 G l Gl 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 Gl 339 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 Gl 313 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.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F4 B.F1和F3 C.F2和F4 D.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.如图所示,在探究“杠杆平衡条件”的实验中,杠杆在力F作用下在水平位置平衡,现保持杠杆始终在水平位置平衡,将弹簧测力计绕B点从a转动到b的过程中,拉力F与其力臂的乘积变化情况是() A.一直变小B.一直变大 C.一直不变D.先变小后变大 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 将测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中,钩码的重力不变,其力臂OA不变,即阻力与阻力臂的乘积不变;由于杠杆始终保持水平平衡,所以根据杠杆的平衡条件可知,拉力F与其力臂的乘积也是不变的。 故选C。 4.有一平衡的不等臂杠杆,下面哪种情况下杠杆仍能平衡:() A.使动力、阻力的大小减少相同的数值B.使动力、阻力的大小增加相同的数值

2020-2021中考物理——杠杆平衡压轴题专题复习附答案

一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题 1.能使杠杆OA水平平衡的最小力的方向为() A.AB B.AC C.AD D.AE 【答案】A 【解析】 【分析】 根据杠杆平衡的条件,F1×L1=F2×L2,在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下,要使所用的动力最小,必须使动力臂最长.由此分析解答. 【详解】 由图知,O为支点,动力作用在A点,连接OA就是最长的动力臂,根据杠杆平衡的条件,要使杠杆平衡动力方向应向上,所以最小力方向为AB. 故选A. 【点睛】 在通常情况下,要使所用的动力最小,必须使动力臂最长,连接杠杆中支点和动力作用点这两点所得到的线段就是最长力臂. 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.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 .F 3和F 4 B .F 1和F 3 C .F 2和F 4 D .F 1和F 2 【答案】A 【解析】 【详解】 因为力F 3的作用线所在的直线过支点O ,所以力F 3的力臂为0,又因为0乘以任何数都为0,所以力F 3不能使杠杆平衡;力F 4使杠杆转动方向与重物使杠杆的转动方向相同,所以力F 4不能使杠杆平衡;力F 1和F 2使杠杆转动方向与重物使杠杆转动方向相反,所以力F 1和F 2可以使杠杆平衡;故选A 。 4.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1122Fl F l =可得 min 42F L G L ⋅=⋅ 则有 min 24N 22N 44 G L F L ⋅⨯===

2020-2021中考物理培优(含解析)之杠杆平衡及答案

一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题 1.一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】 图a中,水平铁棒在水平位置处于平衡状态,根据杠杆平衡条件可知 = G l G l 右右 左左 图b中,将铁棒右端弯折,此时铁棒右边的重力不变,右端铁棒的重心将向左移动,力臂l' 减小,而左边的力和力臂不变;因此 右 > G l G l' 右右 左左 所以铁棒左端下沉,右端上升,即铁棒将沿逆时针转动。 故选B。 2.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。

3.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10N B .杠杆对甲物体竖直向上的拉力为60N C .甲物体对水平地面的压强为750Pa D .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 1 G 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 2 60N 300Pa 0.2m F p S = ==压甲甲 故C 项错误,D 项正确。 故选D 。 4.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

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