中考物理试题分类汇编专题13 杠杆及其平衡条件Word文档格式.docx
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如果杠杆两侧的钩码各减少一个,杠杆将( )
A.左端下降B.右端下降C.仍然平衡D.无法判断
【分析】利用杠杆的平衡条件:
动力×
动力臂=阻力×
阻力臂,左右分别判断看是否平衡。
图中杠杆处于平衡状态,设一个钩码的重为G,杠杆上一格的长度为L,根据杠杆平衡条件可得:
2G×
3L=3G×
2L;
如果杠杆两侧的钩码各减少一个,则:
左边力与力臂的乘积:
1G×
3L,
右边力与力臂的乘积:
2L,
由于此时右边力与力臂的乘积较大,所以右端下降。
B。
5.(2018•邵阳)如图所示的杠杆,动力F的力臂是( )
A.ODB.OFC.OAD.OC
【分析】力臂的概念:
力臂是指从支点到力的作用线的距离;
据此对照各图逐一进行分析即可解答。
由图可知,动力F的作用线沿FC方向,OC垂直CF,则动力F的力臂是线段OC。
D。
6.(2018•长春)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FA;
若力施加在B点或C点,最小的力分别为FB、FC,且AB=BO=OC.下列判断正确的是( )
A.FA>GB.FB=GC.FC<GD.FB>FC
【分析】根据杠杆的平衡条件分析出最小的力,然后画出最小的力的示意图,根据各个力臂的关系判定力的大小。
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FA;
若力施加在B点,当OB为力臂时动力最小,为FB;
C若力施加在C点,当OC为力臂时,最小的力为FC,从支点做阻力的力臂OB'
,如图所示:
;
阻力和阻力臂的乘积不变;
由图可知:
FA的力臂AO>OB'
,根据杠杆的平衡条件可知,FA<G,故A错误;
FB的力臂BO>OB'
,根据杠杆的平衡条件可知,FB<G,故B错误;
FC的力臂CO>OB'
,根据杠杆的平衡条件可知,FC<G,故C正确;
FB的力臂BO=OC,根据杠杆的平衡条件可知,FB=FC,故D错误;
7.(2018•齐齐哈尔)如图所示的用具,在正常使用的过程中,属于费力杠杆的是( )
A.
B.
C.
D.
A、图示剪刀,在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
B、钢丝钳在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
C、图示剪刀,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;
D、独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆。
8.(2018•金华)如图,用刻度均匀的匀质杠杆进行“杠杆平衡条件”的实验(每个钩码重为0.5牛),下列说法正确的是( )
实验前出现如图所示情况,应将杠杆的平衡螺母向左调
B.
如图,在AB处各增加一个钩码,杠杆仍然能保持平衡
C.
如图,弹簧测力计从a位置转到b,为保持杠杆在水平位置平衡,其示数需变大
D.
如图,用弹簧测力计在c点向上拉杠杆,为保持杠杆在水平位置平衡,其示数小于3牛
【分析】
(1)探究杠杆平衡条件之前首先要调节杠杆在水平位置平衡,螺母向上翘的一端移动;
(2)原来杠杆平衡,是因为两边的力和力臂的乘积相等,现在各加一个同样的钩码,就要看现在的力和力臂的乘积是否相等,据此分析得出结论;
(3)根据钩码个数与每个钩码的重力求出测力计拉力;
当拉力F向右倾斜时,保持B点不动,弹簧测力计的方向向右倾斜,这时杠杆右侧的力臂变短,根据杠杆的平衡条件可知,使杠杆仍在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将变大;
(4)图中,支点位于动力和阻力的右侧,弹簧测力计不但提了钩码,而且还提了杠杆,杠杆的重力对杠杆转动产生了影响。
A、由图可知,杠杆的右端上翘,要使杠杆在水平位置平衡,平衡螺母应向右端移动,故A错误;
B、设一个钩码重为G,一格的长度为L,
原来:
3G×
2L=2G×
3L,杠杆平衡;
在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相等的钩码,现在:
4G×
2L<3G×
3L,所以杠杆不再平衡,杠杆的右端下沉,故B错误;
C、图中弹簧测力计从a位置转到b,此时拉力F的力臂变短,根据杠杆的平衡条件可知,拉力变大,即测力计的示数变大,故C正确;
D、若不计杠杆的重力,根据杠杆的平衡条件可得:
F′•2L=3G•4L,
解得测力计的示数:
F′=6G=6×
0.5N=3N;
利用如图所示装置进行探究,杠杆的重力不能忽略,且杠杆的重心在杆的中点(杠杆的重心没有通过支点),杠杆的重力与钩码的重力都会使杠杆向逆时针方向转动,所以弹簧测力计的示数应大于3N,故D错误。
9.(2018•聊城)人体中的许多部位都具有杠杆的功能。
如图是人用手托住物体时手臂的示意图,当人手托5kg的物体保持平衡时,肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定( )
A.大于5kgB.大于49NC.小于49ND.等于49N
【分析】首先确定杠杆的支点、动力、阻力及对应的动力臂和阻力臂,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2,并结合力臂的概念进行分析。
A、力的单位是N,质量的单位是kg,题目是求力的大小,不能用kg左单位,故A错误;
BCD、由图知,物体的重力为G=mg=5kg×
9.8N/kg=49N;
肱二头肌的拉力为动力,物体对手的压力为阻力,支点在肘,如图所示:
所以动力臂小于阻力臂,根据杠杆平衡条件:
F1L1=F2L2
因为L1<L2
所以F1>F2
即肱二头肌收缩所承受的力一定大于49N.故B正确,CD错误。
10.(2018•临沂)图(a)所示的杠杆是水平平衡的。
如果在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体,如图(b)所示,则杠杆( )
A.右端下沉
B.左端下沉
C.要保持平衡应将左端的物体向右移动
D.要保持平衡应在右端再加挂一个物体
(a)图杠杆是平衡的,原因是两边的力和力臂的乘积相等,(b)图分别加挂一个等重的物体后,分析两边的力和力臂的乘积是否还相等,据此判断丁图的杠杆是否还平衡。
AB、设一个钩码重为G,杠杆一格长为L,(a)图杠杆平衡是因为:
2L=G×
4L;
(b)图分别加挂一个等重的物体后(为便于研究,设物体的重也为G),
4L,
因为3G×
2L<2G×
4L,即右边力与力臂的乘积较大,
所以杠杆不能平衡,右端下沉;
故A正确,B错误;
CD、若想让杠杆能够平衡,可以将左端的物体向左移动,从而增大左边的力臂,使左边的力与力臂的乘积等于右边的力与力臂的乘积,故C错误;
若想让杠杆能够平衡,可以在左端再加挂一个物体,左边的力变大,使左边的力与力臂的乘积等于右边的力与力臂的乘积,故D错误。
11.(2018•黑龙江)如图所示的简单机械中一定费力的是( )
起瓶器
撬棒
羊角锤
钓鱼竿
【分析】结合图片和生活经验,找出支点,判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆。
A、起瓶器在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故A错误;
B.撬棒在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故B错误;
C、羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故C错误;
D、钓鱼竿在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故D正确。
12.(2018•遂宁)小明在水平地面上推如图所示的一只圆柱形油桶,油桶高40cm,底部直径为30cm,装满油后总重2000N.下列说法中正确的是( )
A.要使底部C稍稍离开地面,他至少应对油桶施加600N的力
B.他用水平力虽没推动油桶,但他用了力,所以他对油桶做了功
C.他用水平力没推动油桶,是因为推力小于摩擦力
D.油桶匀速运动时,地面对油桶的支持力和油桶对地面的压力是平衡力
(1)根据杠杆平衡原理,确定出使杠杆平衡的动力方向,然后利用几何关系求出力臂,再利用平衡条件求出最小拉力的大小。
(2)根据做功的条件分析;
(3)根据二力平衡分析;
(4)根据平衡力的条件分析。
A、作用在B点的力,要使油桶C点稍离地面,必须以C点为支点,则BC作为动力臂最长,此时动力也最小,最省力,
此时动力为F,阻力为G=2000N,动力臂L1=
=
=50cm,阻力臂L2=
CD=
×
30cm=15cm,
由于F1L1=F2L2,则最小拉力F=
=600N,故A正确。
B、他用水平力没推动油桶,没在力的方向上通过距离,故不做功,故B错误;
C、他用水平力没推动油桶,油桶处于静止状态,推力等于摩擦力,故C错误;
D、地面对油桶的支持力和油桶对地面的压力没有作用在同一个物体上,不是平衡力,故D错误。
13.(2018•海南)如图所示,下列工具在使用中属于省力杠杆的是( )
筷子
钢丝钳
食品夹
A、筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故A错;
B、钓鱼竿在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故B错;
C、钢丝钳在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故C正确;
D、食品夹在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故D错。
14.(2018•河南)下列工具中,使用时属于费力杠杆的是( )
瓶盖起子
天平
A、羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
B、筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;
C、瓶盖起子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
D、天平在使用过程中,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆。
15.(2018•连云港)如图所示,O为杠杆的支点,杠杆右端挂有重为G的物体,杠杆在力F1的作用下在水平位置平衡。
如果用力F2代替力F1使杠杆仍在水平位置保持平衡,下列关系中正确的是( )
A.F1<F2B.F1>F2C.F2<GD.F1=G
【分析】由题知,O为支点,当阻力、阻力臂不变时,由杠杆的平衡条件知:
动力和动力臂的乘积一定,当动力臂较大时,动力将较小;
动力臂较小时,动力将较大。
因此先判断出F1、F2的力臂大小,即可判断出两力的大小关系从而比较出F1、F2与G的关系。
AB、设动力臂为L2,杠杆长为L(即阻力臂为L);
由图可知,F2与杠杆垂直,因此其力臂为最长的动力臂,由杠杆平衡条件可知F2为最小的动力,则Fl>F2,故A错误,B正确;
CD、用力F2使杠杆在水平位置保持平衡时,
由杠杆平衡条件可得:
F2•L2=G•L,
由图知L2<L,
所以F2>G;
故C错误;
因为Fl>F2,F2>G,
所以Fl>F2>G,故D错误。
16.(2018•上海)能使杠杆OA水平平衡的最小力的方向为( )
A.ABB.ACC.ADD.AE
【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。
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。
17.(2018•福建)《墨经》最早记述了秤的杠杆原理。
图中“标”“本”表示力臂,“权“重”
表示力。
以下说法符合杠杆平衡原理的是( )
A.“权”小于“重”时,A端一定上扬
B.“权”小于“重“时,“标”一定小于“本”
C.增大“重”时,应把“权”向A端移
D.增大“重”时,应换用更小的“权”
【分析】杆秤实际是以提纽为支点的杠杆,利用杠杆平衡条件分析力或力臂的变化。
根据杠杆平衡条件知,
权×
标=重×
本。
A、“权”小于“重”时,“本”确定,但“标”是可以改变的,所以A端不一定上扬。
故A错误;
B、“权”小于“重“时,由“权×
本”知,“标”一定大于“本”。
故B错误;
C、增大“重”时,“权”和“本”不变,由“权×
本”知,“标”会增大,所以把“权”向A端移。
故C正确;
D、增大“重”时,“本”不变,由“权×
本”知,可以增大“标”,或增大“权”。
故D错误。
18.(2018•达州)如图所示,光滑带槽的长木条AB(质量不计)可以绕支点O转动,木条的A端用竖直细线连接在地板上,OA=0.6m,OB=0.4m。
在木条的B端通过细线悬挂一个长方体木块C,C的密度为0.8×
103kg/m3,B端正下方放一盛满水的溢水杯。
现将木块C缓慢浸入溢水杯中,当木块浸入水中一半时,从溢水口处溢出0.5N的水,杠杆处于水平平衡状态,然后让质量为300g的小球从B点沿槽向A端匀速运动,经4s的时间系在A端细绳的拉力恰好等于0,下列结果不正确的是(忽略细线的重力,g取10N/kg)( )
A.木块受到的浮力为0.5N
B.木块C受到细线的拉力为0.3N
C.小球刚放在B端时A端受到细线的拉力为2.2N
D.小球的运动速度为0.2m/s
(1)溢水杯内裝满水,当物体放入后,根据阿基米德原理即可求出物体受到的浮力;
(2)根据F浮=ρ水V排g求排开水的体积;
此时木块浸入体积为木块体积的一半,可求木块的体积,又知道木块的密度,利用密度公式和重力公式求木块重;
根据FB=G﹣F浮求杠杆B端受到的拉力FB,
(3)根据杠杆平衡条件得出关系式FA×
OA=FB×
OB求出小球刚放在B端时A端受到细线的拉力;
(4)知道小球的质量可求重力,设小球的运动速度为v,则小球滚动的距离s=vt,可求当A端的拉力为0时,小球到O点距离(s﹣OB=vt﹣OB=v×
4s﹣0.4m),再根据杠杆平衡条件得出G球×
s′=FB×
OB,据此求小球运动速度。
(1)溢水杯内盛满水,当物体放入后,物体受到的浮力:
F浮=G排=0.5N,故A正确;
(2)根据F浮=ρ液gV排可得排开水的体积:
V排=
=5×
10﹣5m3;
因为一半浸入水中,
所以物体的体积:
V物=2V排=2×
5×
10﹣5m3=1×
10﹣4m3;
由G=mg和ρ=
可得,物体的重力:
G=mg=ρ物•V物g=0.8×
103kg/m3×
1×
10﹣4m3×
10N/kg=0.8N,
则B端木块C所受的拉力:
FB=G﹣F浮=0.8N﹣0.5N=0.3N,故B正确;
(3)小球的质量为:
m球=300g=0.3kg,
小球的重:
G球=m球g=0.3kg×
10N/kg=3N,
小球刚放在B端时,B端受到的力为3N+0.3N=3.3N,
根据杠杆平衡条件得出关系式:
FA×
OB
则A端受到细线的拉力:
FA=
=2.2N,故C正确。
(4)设小球的运动速度为v,
则小球滚动的距离s=vt,
当A端的拉力为0时,杠杆再次平衡,此时小球到O点距离:
s′=s﹣OB=vt﹣OB=v×
4s﹣0.4m,
根据杠杆平衡条件可知:
G球×
OB,
即:
3N×
(v×
4s﹣0.4m)=0.3N×
0.4m,
解得:
v=0.11m/s。
19.(2018•烟台)如图所示的杠杆,属于费力杠杆的是( )
A、羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,不符合题意。
B、起子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,不符合题意。
C、镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,符合题意。
D、钳子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,不符合题意。
20.(2018•苏州)如图的常见器具都应用了杠杆,其中属于省力杠杆的是( )
托盘天平
独轮车
船桨
A、托盘天平在使用过程中,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,不省力也不费力;
B、独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
C、筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;
D、船桨在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。
21.(2018•绵阳)如图所示,两个等高的托盘秤甲、乙放在同一水平地面上,质量分布不均匀的木条AB重24N,A、B是木条两端,O、C是木条上的两个点,AO=BO,AC=OC.A端放在托盘秤甲上,B端放在托盘秤乙上,托盘秤甲的示数是6N.现移动托盘秤甲,让C点放在托盘秤甲上。
此时托盘秤乙的示数是( )
A.8NB.12NC.16ND.18N
【分析】A端放在托盘秤甲上,以B点支点,根据杠杆平衡条件先表示出木条重心D到B的距离,当C点放在托盘秤甲上C为支点,再根据杠杆平衡条件计算托盘秤乙的示数。
设木条重心在D点,当A端放在托盘秤甲上,B端放在托盘秤乙上时,以B端为支点,
托盘秤甲的示数是6N,根据力的作用是相互的,所以托盘秤对木条A端的支持力为6N,如图所示:
由杠杆平衡条件有:
AB=G×
BD,即:
6N×
AB=24N×
BD,
所以:
AB=4BD,
BD=
AB,
当C点放在托盘秤甲上时,仍以C为支点,此时托盘秤乙对木条B处的支持力为FB,
因为AO=BO,AC=OC,所以CO=OD=BD,BC=3BD,CD=2BD
FB×
BC=G×
CD,即:
3BD=24N×
2BD,
FB=16N,则托盘秤乙的示数为16N。
22.(2018•衢州)如图所示是汽车起重机,其中A、B组成滑轮组(结构如示意图),C杆伸缩可改变吊臂的长短,D杆伸缩可改变吊臂与水平面的角度,O为吊臂的转动轴,装在E里的电动机牵引钢丝绳,利用滑轮组提升重物,H为在车身外侧增加的支柱,F为吊臂顶端受到竖直向下的力。
下列有关汽车起重机的叙述中错误的是( )
A.滑轮组中A滑轮用于改变力的方向
B.当C杆伸长时吊臂对D杆的压力将变大
C.当D杆伸长时力F的力臂将变小
D.H的作用是工作时以防翻车和避免轮胎受到的压力过大
(1)不随物体一起移动的滑轮是定滑轮,随物体一起移动的滑轮是动滑轮,定滑轮可以改变力的方向,动滑轮可以省力;
(2)当C杆伸长时吊臂阻力臂变长,阻力和动力臂不变时,根据杠杆平衡条件分析解答力的变化;
(3)当D杆伸长时,物体变高,伸长臂的夹角变大,阻力臂F的力臂将变小;
(4)操纵汽车起重机时,应在车身外侧增加支柱,以防翻车,并避免轮胎受到过大的压力,损坏轮胎。
A、A滑轮随物体一起移动是动滑轮,动滑轮可以省力但可以改变力的方向,故A错误;
B、当C杆伸长时吊臂阻力臂变长,在阻力和动力臂一定时,阻力臂越长,动力越大,根据物体间力的作用是相互的知,对D杆的压力将变大,故B正确;
C、当D杆伸长时力,物体变高,阻力臂F的力臂将变小,故C正确;
D、操纵汽车起重机时,应在车身外侧增加支柱即H,以防翻车,并避免轮胎受到过大的压力。
故D正确。
二.填空题(共9小题)
23.(2018•昆明)如图所示,轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动,A点处挂一个重为20N的物体,B点处加一个竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,且OB:
AB=2:
1.则F= 30 N,它是 费力 杠杆。
【分析】已知物体G的重力,再根据杠杆平衡的条件F•OB=G•OA可直接求F的大小,根据拉力F和G的大小判断杠杆的种类。
因为OB:
1,
所以OB:
OA=OB:
(OB+AB)=2:
(2+1)=2:
3
由杠杆平衡的条件F得:
F•OB=G•OA可得:
F=
=30N;
因为F>G,
所以此杠杆为费力杠杆。
故答案为:
30;
费力。
24.(2018•广安)如图,AB是能绕B点转动的轻质杠杆,在中点C处用绳子
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