备战中考物理专题复习分类练习 杠杆平衡条件的应用问题综合解答题及详细答案Word文档格式.docx
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解答此题,首先要判断杠杆的五要素中,有哪些要素发生了变化,然后再利用杠杆的平衡条件进行分析。
将杠杆缓慢地由位置A拉到位置B,动力臂不变,阻力G的力臂变大,而阻力不变,根据杠杆平衡条件
分析得出动力变大。
4.一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
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
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
减小,而左边的力和力臂不变;
因此
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。
5.如图所示,在“探究杠杆的平衡条件”的实验中,已知杠杆上每个小格的长度为2cm,用弹簧测力计在A点斜向上(与水平方向成30°
角)拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡。
下列说法中正确的是( )
A.此时杠杆的动力臂为0.08m
B.此时为省力杠杆
C.当弹簧测力计向左移至竖直位置时,其示数为1N
D.图中钩码的总重力为2N
A.当弹簧测力计在A点斜向上拉(与水平方向成30°
角)杠杆,所以动力臂
故A错误;
B.由图知,钩码对杠杆拉力为阻力,阻力臂的大小
l2=3×
2cm=6cm>l1
杠杆为费力杠杆,故错误;
CD.由图知,弹簧测力计示数为3N,根据杠杆的平衡条件F1l1=Gl2可得
竖直向上拉A点时,力臂大小等于OA,由杠杆平衡条有
,所以测力计的示数
故C错误,D正确。
6.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
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.
7.如图所示,小明用一可绕O点转动的轻质杠杆,将挂在杠杆下的重物提高。
他用一个始终与杠杆垂直的力F使杠杆由竖直位置缓慢转到水平位置,在这个过程中,此杠杆( )
A.一直是省力的B.先是省力的,后是费力的
C.一直是费力的D.先是费力的,后是省力的
由题图可知动力F的力臂l1始终保持不变,物体的重力G始终大小不变,在杠杆从竖直位置向水平位置转动的过程中,重力的力臂l2逐渐增大,在l2<l1之前杠杆是省力杠杆,在l2>l1之后,杠杆变为费力杠杆,故选B。
8.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.160NB.120NC.80ND.4ON
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
木棒平衡,则有
OB=G×
木棒的重力
故B正确。
9.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
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。
10.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F1,F1的方向沿OO'
线,棒在图所示位置处于静止状态。
则
A.F1>
GB.F1=
C.重力的力臂等于S1D.F1方向沿OO′线向下
AB.由图像可得,A点到F1的距离为s2,若令A点到重力的距离为s3,根据杠杆的平衡条件“动力×
动力臂=阻力×
阻力臂”可知
可以推出
由于
可得
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.F1与G在支点同侧,重力方向竖直向下,所以F1的方向应该向上,故D选项错误,不符合题意。
11.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
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。
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1000cm3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6000cm3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200cm2,则下列说法中正确的是()
A.杠杆平衡时,乙对地面的压力为50N
B.甲的密度为2×
103kg/m3
C.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400Pa
D.甲落入水中静止时,水对容器底部的压力为14N
A.乙的边长
L乙=
=10cm=0.1m,
乙的底面积
S乙=L乙2=(0.1m)2=0.01m2,
杠杆平衡时,乙对地面的压力
F乙=p乙S乙=3000Pa×
0.01m2=30N,
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
FB=G乙-F乙支持=50N-30N=20N,
由杠杆的平衡条件可知G甲OA=FBOB,
G甲=
=8N,
甲的密度
ρ甲=
=0.8×
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=
=8×
10-4m3,
甲落入水中静止时水面上升的高度
Δh=
=0.04m,
水对容器底部的压强比未放入甲时增加了
Δp=ρgΔh=1×
103kg/m3×
10N/kg×
0.04m=400Pa,
故C正确;
D.原来容器中水的深度
h=
=30cm=0.3m,
甲落入水中静止时,水的深度
h1=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
p1=ρgh1=1×
0.34m=3400Pa,
甲落入水中静止时,水对容器底部的压力
F=p1S容=3400Pa×
200×
10-4m2=68N,
故D错误.
13.一轻质不等臂杠杆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:
,
,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
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<
OA,据杠杆的平衡条件得
G铝⋅OA=G铜⋅OB
即
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。
14.如图所示,用不同的机械匀速提升同一物体时,最省力的是(不计机械自重和摩擦)( )
A.
B.
C.
D.
如图所示,物体重力为G,不计机械自重和摩擦,则各图的力F大小分别如下:
A.图中为动滑轮,动力作用在动滑轮的轴上,费一倍的力,则F1=2G;
B.图中为斜面,在直角三角形中,30°
角所对的直角边h为斜边s的一半,不计机械自重和摩擦,总功与有用功相等,则
F2s=Gh
所以
C.图中为动滑轮,动力作用在动滑轮的轮上,则
D.图中为杠杆,O为支点,动力臂为3l,阻力臂为l,由杠杆平衡条件可得
F4×
3l=Gl
由此可得,最省力的为F4。
15.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/sB.物体M对地面的压力为5000N
C.工人对地面的压力为400ND.建筑材料P的重力为600N
A.物重由2段绳子承担,建筑材料P上升的速度
v=
v绳=
×
1m/s=0.5m/s
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
FA′=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=FA′=1000N
根据杠杆的平衡条件FA×
OA=FB×
OB,且OA:
OB=1:
2,所以
FB=FA×
=1000N×
=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
FB′=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−FB′=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
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
D.由图可知n=2,且滑轮组摩擦均不计,由F=
(G+G动)可得,建筑材料P重
G=2F−G动=2×
300N−100N=500N
故D错误。
16.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500cm2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
地面对物体G的支持力
物体G对杠杆的拉力
已知
OB=3OA,
由杠杆平衡的条件
可得:
.
故选C.
17.如图所示,轻质杠杆AOB的支点是O,AO=BO。
若在A端和B端分别悬挂重力相等的两个重物,则杠杆( )
A.保持平衡B.A端下沉
C.B端下沉D.以上均可能
轻质杠杆AOB的重力可不计,杠杆的示意图如下所示:
动力和阻力大小均等于物体的重力,两个重物的重力相等,则F1=F2;
动力臂为OA,阻力臂为OC,满足
所以可知
根据杠杆的平衡条件可知,A端下沉。
18.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
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。
19.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
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m1向右移,则m2的力臂不变为1.5m,根据杠杆的平衡条件有
代入数据可得m1向右移后的力臂
m1的力臂由1.5m变为1m,为了使跷跷板在水平位置平衡,把m1向右移动0.5米,所以BCD项错误,A项正确。
20.如图所示,在轻质杠杆AB两端各挂体积相同的实心物体甲、乙,杠杆在水平位置保持不变。
下列说法正确的是()
A.分别将甲、乙切去等体积的一小块,杠杆右端向下倾斜
B.分别将甲、乙切去等体积的一小块,杠杆仍在水平位置平衡
C.分别将甲、乙切去等质量的一小块,杠杆左端向下倾斜
D.分别将甲、乙切去等质量的一小块,杠杆仍在水平位置平衡
动态杠杆相关判断。
AB.因为为杠杆平衡,所以
。
若分别将甲、乙切去等体积的一小块,则:
左边
右边
左边等于右边,杠杆仍保持水平平衡,故A错误,B正确;
CD.若分别将两物体切去等质量(即等重
)的一小块,则:
因
,则左边小于右边,则杠杆右端向下倾斜,故CD错误。
【点睛】
较难题.失分原因是:
(1)没有根据题干信息确定出
的等量关系;
(2)将“切去等体积”、“切去等质量”代入杠杆平衡条件后,两边力和力臂的关系确定错误;
(3)忽略了左右两侧的力臂不同,在分析杠杆平衡时判断猎误。
二、初中物理功和机械能问题
21.如图,细线上端固定,下端拉着小球在竖直平面内摆动,A、B是球摆动过程中的最高点,C是最低点,不计空气阻力,则( )
A.球在C点时受力平衡
B.球在A点时速度最大
C.球在A点时绳子突然断开,小球将静止不动
D.球在B点时所受外力同时消失,小球将静止不动
A.球在C点时,不是处于平衡状态,所以受到的不是平衡力,故A错误;
BCD.小球在A、B两点时,是摆动过程中的最高点,此时的动能最小,速度最小为0,若在A点时绳子突然断开,小球由于受到重力的作用,会向下运动,若在B点时,所受的外力同时消失,则球会保持静止不动,故A、C错误,D正确。
22.关于能的概念,以下说法正确的是( )
A.在空中飞行的子弹,因为它能够做功,所以子弹具有能
B.悬吊着的小球,从竖直方向拉开一个角度后,因为小球不能做功,所以小球不具有能
C.甲物体比乙物体的速度大,则甲物体的动能一定比乙物体的动能大
D.甲物体的位置比乙物体的位置高,则甲物体的势能一定比乙物体的势能大
A.在空中飞行的子弹,因为它能够做功,所以具有能,A正确;
B.悬吊着的小球,从竖直方向拉开一个角度后,尽管小球不能做功,但是它具有一定高度,具有重力势能,B错误;
C.甲物体比乙物体的速度大,但是如果甲物体的质量比乙物体的质量小很多,那么甲物体的动能将会比乙物体的动能小,C错误;
D.甲物体的位置比乙物体的位置高,但是如果甲物体的质量比乙物体的质量小,那么甲物体的势能可能比乙物体的势能小,D错误。
23.下列说法中正确的是( )
A.抛出手的铅球在空中向前运动的过程中,推力对它做了功
B.提着水桶在路面上水平向前移动一段路程,手的拉力对水桶做了功
C.用手从地面提起水桶,手的拉力对水桶做了功
D.用力推一辆汽车,汽车静止不动,推力在这个过程中对汽车做了功
A.抛出手的铅球在空中向前运动的过程中,推力已经不存在了,推力对它没有做功,A错误;
B.提着水桶在路面上水平向前移动一段路程,手的拉力是竖直向上的,水桶在竖直方向上没有移动距离,即水桶在拉力的方向上没有移动距离,那么手的拉力对水桶没有做功,B错误;
C.用手从地面提起水桶,手的拉力是向上的,水桶在拉力的方向上移动了距离,所以手的拉力对水桶做了功,C正确;
D.用力推一辆汽车,汽车静止不动,汽车在推力的方向上没有移动距离,那么推力在这个过程中对汽车没有做功,D错误。
24.跳绳是大家喜爱的体育运动之一,小明的质量为50kg,每次跳起高度约为6cm(人整体上升,如图所示),一分钟跳100次,下列说法正确的是()
A.向上起跳过程中小明的动能持续增大B.下落过程中小明的重力势能保持不变
C.小明跳一次克服重力做功约3JD.小明在这一分钟内跳绳的功率约为50W
A.向上起跳过程中,质量不变,速度减小,小明的动能减小,故A错误;
B.下落过程中小明的高度减小,质量不变,重力势能减小,故B错误;
C.小明的重力为:
G=mg=50kg×
10N/kg=500N,
小明跳一次克服重力做功:
W=Gh=500N×
0.06m=30J,
故C错误;
D.小明在这一分钟内跳绳的功率:
P=
=
=50W,
故D正确。
25.如图所示,小球以速度v从A沿弯曲轨道滑下,并最终刚好到达等高的C点,下列说法中正确的是( )
A.因为最终到达了与A等高的C点,所以小球机械能守恒
B.小球在B点的机械能最大
C.小球从B到C的过程只是动能转化为重力势能
D.小球从A到C的整个过程中动能的变化量等于克服摩擦力做功
AB.小球以速度v从A沿弯曲轨道滑下,在A点具有动能和重力势能,并最终刚好到达等高的C点,C点速度为0,只有重力势能,A、C两点的重力势能相等,但A点的机械能大于B点的机械能,说整个运动过程中,机械能在减小,所以A点的机械能最大,故AB错误;
C.小球从B到C的过程中先将重力势能转化为动能,再将动能转化为重力势能,故C错误;
D.A、C两点的重力势能相等,整个过程动能减小为0,用来克服摩擦力做功,故D正确。
26.九年级的小黄同学一口气从一楼跑到四楼教室,所用时间为30s。
他上楼过程克服自身重力做功的功率最接近()
A.1.5WB.15WC.150WD.1500W
一层楼的高度约为3m,三层高度约为9m,九年级的同学体重大约为50kg,则克服自身重力所做的功约为
W=Gh=mgh=50kg×
9m=4500J
克服重力做功的功率
故ABD,都不符合题意,C符合题意。
27.下列关于做功和功率的说法中正确的是( )
A.有力作用在物体上,力一定对物体做功B.物体对外做功越多,功率就越大
C.在光滑水平面上做匀速直线运动的物体,功率为零D.物体受到的作用力越大,力对物体做功就越多
A.有力作用在物体上,没有通过距离,力对物体没有做功,故A错误;
B.根据
可知,功率大小同时跟做功多少和做功时间有关,因此做功越多,功率不一定越大,故B错误;
C.在光滑的水平面上,物体依靠物体的惯性做匀速直线运动,水平方向上没有受到力的作用,没有力对物体做功,因此功率为零,故C正确;
D.力对物体做功大小
,做功多少同时跟力的大小和在力的方向上通过的距离有关,故
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