《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)及答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《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)及答案.docx（36页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1 如图所示，有一个轻质硬杆，两端分别为A，D点，一重物悬挂于B点，力F作用在D点使硬杆平衡，为了使力F 最小，支点O 应选择在（）A A 点B B 点C C 点D D 点【答案】A【解析】【详解】由题意可知，支点O 不会在B 点，否则有力F 的存在，轻质硬杆不能平衡；支点O 也不会在 D 点，否则无论力F 大小如何，轻质硬杆也不能平衡；假设支点O 在C 点，那么根据杠杆的平衡原理可知Gl BCFl CD ，变换可得FGl BC ；lCD假设支点 O 在 A 位置时，那么根据杠杆的平衡原理可知Gl ABFl AD ，变换可得F Gl AB ，lAD从图中可以看
2、到，动力F 的力臂 l AD 最长，那么力F 最小；故选A。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 F12BO=2AO，图乙中动滑轮重为50N，重物上升速度、 F 始终沿竖直方向；图甲中为 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：L1OB2L2OA1
3、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F11 G1400N 200N22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F21G G动1500N+50N150N ，22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=F2 v 绳 =150N0.06m/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：W有用100%=Gh400N88.9%W总100%=100
4、%Gh G轮 h400N 50N故 D 正确3 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1，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4A 开始向上翘起，那么木尺受到的重力为（）A3NB 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1OB=l4阻力为直尺的重力G，阻力臂111CO=l -l= l244由杠杆平衡的条件得FOB=GOC113Nl= Gl44G=3N故选 A。4 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，
5、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，动力臂l 也随之改变，所作出的“F-”图象和“F-l” 图象中，正确的是ABCD【答案】 C【解析】【详解】A 动力 F 和 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 sin l先变大） ，动力臂后变小，则动力 F 先变小后变大，所以 A 错误；B当 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= F2l 2，由于 F2、l 2 不变，则 F 和 l 成反比，故 Cl正确， D 错误。5
6、 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【答案】 CD先变小后变大【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。6 如图所示，杠杆在水平位置平衡下列操作仍能让杠杆在水平位置保持平衡的是（）A两侧钩码同时向外移一格B两侧钩码同时向内
7、移一格C在两侧钩码下方，同时加挂一个相同的钩码D左侧增加一个钩码，右侧钩码向外移一格【答案】 D【解析】【分析】【详解】设一个钩码的重力为G，横梁上一个格的长度为l，原来杠杆处于平衡状态，则有2G3l3G2lA两侧钩码同时向外移一格, 左边为2G4l8Gl右边为3G3l9Gl8Gl9Gl杠杆右端下沉，故A 项不符合题意；B两侧钩码同时向内移一格，左边为2G2l4Gl右边为3G1l3Gl3Gl4Gl杠杆左端下沉，故B 项不符合题意；C同时加挂一个相同的钩码，左边为3G3l9Gl右边为4G2l8Gl8Gl9Gl杠杆左端下沉，故C 项不符合题意；D左侧增加一个钩码，右侧钩码向外移一格，左边为3G3l
8、9Gl右边为3G3l9Gl9Gl9Gl杠杆平衡，故D 项符合题意。故选 D。7 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F1；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F2，则A F1F2C F1=F2D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，F1lOB=GlOAGlOAF1= lOB=G；（ 2）当 OB 段处于水平位置时，如右图所示最省力，F2lOB=GlOCGl OCGlOCF
9、2=故选 BlOBlOBl OC lOBF2 GF1 F2；8 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【答案】 B【解析】【分析】【详解】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l 2 逐渐增大，在l 2 l1 之前杠杆是省力杠杆，在l2l 1 之后，杠杆变为费力杠杆，故选B。9 如图所示，杠杆处于平衡状态，下列操作
10、中能让杠杆继续保持平衡的是（）A将左边的钩码去掉二个并保持位置不变，同时将右边钩码向左移二格B在左右两边钩码的下方各加一个钩码，位置保持不变C将左右两边的钩码各去掉一个，位置保持不变D将左右两边的钩码均向外移动一格【答案】 A【解析】【详解】设杠杆的一个小格是1cm，一个钩码的重是1N ；A 将左边的钩码去掉二个并保持位置不变，同时将右边钩码向左移二格，（4-2） N 3cm=3N （ 4-2） cm，杠杆仍然平衡，故A 符合题意；B在左右两边钩码的下方各加一个钩码，位置保持不变，由（4+1） N 3cm（ 3+1）N 4cm 得，杠杆的右端下沉，故B 不符合题意；C将左右两边的钩码各去掉一个
11、，位置保持不变，由（4-1） N 3cm（ 3-1） N 4cm得，杠杆的左端下沉，故C 不符合题意；D将左右两边的钩码均向外移动一格，由 4N（ 3+1 ） cm 3N （ 4+1 ） cm 得，杠杆的左端下沉，故 D 不符合题意。10 如图所示， AC 硬棒质量忽略不计，在棒的 B 点悬挂一个重物，在棒的 C 点施加一个方向沿 OO 的力 F ，棒在力 F 的作用下从水平位置被缓慢提升到图示位置。则下列相关描述正确的是（）A力 F 的方向沿 OO 向下BABC 是费力杠杆C阻碍杠杆转动的力是悬挂在杠杆上的物体的重力D在提升过程中，力 F 变小【答案】 D【解析】【详解】A F1 对杠杆的拉
12、力向下，则为了将杠杆抬起，力F 的方向应沿 OO 向上，故 A 错误；B由于力 F 的方向应沿 OO 向上，则动力臂为2S ，阻力臂小于动力臂，则杠杆为省力杠杆，故 B 错误；C与杠杆接触的是悬挂在杠杆上的绳子，则阻碍杠杆转动的力是绳子对杠杆的拉力，故C 错误；D在移动过程中，F的力臂逐渐变小，拉力F 力臂不变，则由杠杆平衡公式Fl=F l可1112 2知力 F 变小，故D 正确。故选 D 。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
13、为乙方法的阻力臂短D F1F2，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。12 如图所示，轻质均匀杠杆分别挂有重物GA 和 GB （GAGB） ,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 GA 和 GB,其对应的力臂分别为 lA 和 lB，如图所示：根据杠杆平
14、衡条件可得： GA AB Bl=G l ；已知 GA BA B，当两端各再加重力相同的物体后，设增加的物重为G，此时左边力G所以 l l和力臂的乘积：(GA+G)?l A=GAlA+GlA右边力和力臂的乘积：(GB+G)?l B=GBlB+GlB由于 lAlB，所以 GlAGlB；所以：GAlA+GlAF2，因为甲中的动力臂长B F1F2，因为乙中的阻力臂短D F1=F2，因为动力臂都是阻力臂的2 倍【答案】 D【解析】【分析】把水泥板看做一个杠杆，抬起一端，则另一端为支点；由于水泥板是一个厚度、密度都均匀的物体，所以，其重力的作用点在其中心上，此时动力F 克服的是水泥板的重力，即此时的阻力臂
15、等于动力臂的一半；在此基础上，利用杠杆的平衡条件，即可确定F1 与 F2 的大小关系。【详解】两次抬起水泥板时的情况如图所示：在上述两种情况下，动力克服的都是水泥板的重力，对于形状规则质地均匀的物体，其重心都在其几何中心上，所以两图中动力臂都是阻力臂的2 倍；依据 Fl 动Gl阻 可得，FG l阻1 G ，l动2所以，前后两次所用的力相同，即F1F2 ，故 ABC 都错误， D 正确。【点睛】本题作为考查杠杆平衡条件应用的一道经典例题，很容易让学生在第一印象中选错，一定要仔细分析，重点记忆！14 如图所示，杠杆始终处于水平平衡状态，改变弹簧测力计拉力F 的方向，使其从，此过程中（）A位置力臂最
16、长B位置力臂最长C弹簧测力计示数先变大后变小D弹簧测力计示数先变小后变大【答案】 D【解析】【分析】【详解】AB力臂是支点到力的作用点的线段，由图可知当弹簧测力计在位置时力臂最大，故AB不符合题意；CD从 时动力臂先变大后变小，由图可知阻力等于钩码重力不变，在水平位置平衡所以阻力臂也不变，根据杠杆平衡的条件可知，弹簧测力计给杠杆的拉力先变小后变大，故 C 不符合题意，D 符合题意。故选 D。15 如图，小明用一轻质杠杆自制简易密度秤的过程中，在 A 端的空桶内分别注入密度已知的不同液体，改变物体 M 悬挂点 B 的位置，当杠杆在水平位置平衡时，在 M 悬挂点处标出相应液体的密度值，下列关于密度
17、秤制作的说法中，正确的是（）A每次倒入空桶的液体质量相同B秤的刻度值分布不均匀C增大 M 的质量，秤的量程会减小D悬点 O 适当左移，秤的量程会增大【答案】 D【解析】【分析】【详解】A轻质杠杆自身的质量不计，假如每次倒入空桶的液体质量相同，那么液体的重力是相同的，根据杠杆的平衡条件可知G液l OAGM lM ， G液 、 l OA 、 GM 不变，则 lM 不变，物体M 悬挂点 B 的位置是不变的，这样不能知道液体的密度，密度秤不能正常使用，A 错误；B每次倒入空桶的液体体积相同，根据杠杆的平衡条件可知G液 lOA GM lM ，即液V液 gl OA GM l MGM l M液 与 lM 成
18、正比，则秤的刻度值分布是均匀的，B 错误；化简可得 液，可知V液 gl OAC增大 M 的质量，根据杠杆的平衡条件G液 lOA GM lM 可知，秤的量程会变大，C 错误；D悬点 O 适当左移，阻力臂是增大的，根据杠杆的平衡条件G液lOA GM l M 可知，秤的量程会变大， D 正确。故选 D。16 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）（）ABCD【答案】 D【解析】【分析】【详解】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
19、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F2h G1 Gs2C图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轮上，则F31 G2D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 F43l=Gl即F41 G3由此可得，最省力的为F4。故选 D。17 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（）A200 NB 300 NC 400 ND 500 N【答案】 B【解析】【分析】【详解】由平衡条件可知Gl1Fl 2则FGl1=
20、1000N 0.3l 2300N m故选 B。18 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BA 端下沉C B 端下沉【答案】 BD以上均可能【解析】【分析】【详解】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，则臂为 OC，满足F1 =F2；动力臂为OA，阻力OCOBOA所以可知F1OAF2OC根据杠杆的平衡条件可知，A 端下沉。故选 B。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=20
21、kg，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m1 向右移，则m2 的力臂不变为1.5m，根据杠杆的平衡条件有m1 gl1m2 gl 2代入数据可得m1 向右移后的力臂m2 gl 220kg 1.5ml11mm1g30kgm1 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
22、， A 项正确。故选 A。20 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B将甲挂于C将甲挂在3750PaM 下，乙挂在 Q 下，此时甲对地面的压力为 45N N 正下方，乙挂于 S，放手后甲被拉离地面N 的下方，乙挂于R，再将乙沿水平方向切去1/
23、3，此时甲对地面的压强仍为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 Fl1 1F2l2 求出甲上方的绳上的拉力，再分析甲的受力情况，根据压F列出甲在两种情况下的压强，联立解答甲的重力；强 pSF(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p计算S【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：F甲6lG乙2l15N2l ，解得 F甲5N ，此时甲对地面的压强为FG5Np4000Pa；SS同理可得：F
24、甲 6lG乙3l 15N 3l ，解得 F甲7.5N ，此时甲对地面的压强为FG7.5Np3750Pa；SS两式联立解得：G45N ，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F1 ，此时，GF14lG乙7l ，45NF14l15N7l解得 F1 18.75N，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F2 ，此时，GF24l11G乙3l ，345NF24l1115N 3l，3解得 F2 37.5N ，由 A 中条件可知此时甲对地面的压强为3750Pa
25、，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F3 ，且假设甲的重心仍在M 正下方，此时，4F36lG乙12lGG，55445NF36l15N145N2l ，55解得 F3 28N ，由 A 中条件可求出甲的底面积为S45N5N0.01m2，4000Pa此时甲对地面的压强为p3F328N2800Pa，S0.01m2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，
26、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二、初中物理功和机械能问题21 一位初中生用30s 从坡底爬上了9m高的山坡他爬坡时的功率与下列哪一个最接近()A几瓦B十几瓦C一百多瓦D一千多瓦【答案】C【解析】【分析】【详解】中学生的质量约50kg，体重约 500N 左右，山坡的高度为9m 登楼的功率：WGh500N 9m150W ，Pt30st可见，他爬坡时的功率与C 选项最接近；故选 C。22 利用如图所示的滑轮组将重为20N 的物体在2s 内匀速提升2m，拉力 F 等于 12N。此过程中，下列说法不正确的是（）A拉力所做的有用功为40JB拉力
27、所做的总功为48JC拉力 F 的功率大小为20WD滑轮组的机械效率为83.3%【答案】 C【解析】【详解】A根据公式可得W有用Gh20N2m40J故 A 正确，不符合题意；B由图可知s2h22m4m根据公式可得W总Fs12N4m48J故 B 正确，不符合题意；C拉力的功率PW总48J =24Wt2s故 C 错误，符合题意；D滑轮组的机械效率W有100%40J 100% 83.3%W总48J故 D 正确，不符合题意。故选 C。23 举重比赛要求运动员将杠铃举过头顶后，在空中至少静止3 秒钟，在这3 秒钟内（）A杠铃受到的重力和人对它的支持力是平衡力B运动员所受的重力和地面对他的支持力是平衡力C运
28、动员在用力向上支持杠铃，因此他对杠铃做了功D杠铃对运动员的压力和人对它的支持力是平衡力【答案】 A【解析】【分析】本题要抓住做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离；二者缺一不可；从平衡力和相互作用力的条件判断两个力是平衡力，还是相互作用力；平衡力的条件：大小相等、方向相反、作用在同一个物体上，作用在同一条直线上；相互作用力：大小相等、方向相反、作用在两个物体上，作用在同一条直线上。【详解】A杠铃受到的重力和对它的支持力符号二力平衡的条件，所以是一对平衡力，故A 正确；B运动员所受的重力和地面对它的支持力，大小不相等，所以不是一对平衡力，故B 错误；C因为做功需要对物体
29、施力，并且在力的方向上需要移动距离，而运动员向上支持杠铃，但没有发生位移，故 C 错误；D杠铃对运动员的压力和人对它的支持力，作用在两个物体上，是一对相互作用力，不是平衡力，故D 错误。故选 A。24 小红在操场上将一皮球抛出，皮球被抛出后的运动轨迹如图所示，高度则下列判断中正确的是（ ）a、 c 两点处于同一A皮球由a 到 b 时，动能逐渐增大B皮球由c 到 d 时，机械能一直减小C皮球在b 点时的机械能最大D皮球在a、 c 两点时动能相等【答案】B【解析】试题分析：皮球由a 到b 时，速度越来越小，所以动能逐渐减小，故A 错；皮球由c 到d时，要克服摩擦力做功，机械能一直减小，故B 正确；
30、皮球在a 点时的机械能最大，故C错；皮球在a、 c 两点时的重力势能相等，而机械能不相等，所以动能不相等，故选 B考点：机械能转化D 错；应25 2019 年 5 月 17 日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭成功发射第45 颗北斗导航卫星。下列说法错误的是（）A运载火箭加速上升过程中，重力势能变小，动能增大B运载火箭加速升空是利用了物体间力的作用是相互的C北斗卫星绕轨道运行时受到非平衡力的作用D北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，动能变小，机械能守恒【答案】 A【解析】【分析】物体由于运动而具有的能叫动能，质量越大，速度越大，动能就越大；物体由于被举高而具有的能叫重力势能，质量越大，高度越高，重力势能就越大；物体间力的作用是相互的；物体受平衡力的作用处于平衡状态；在太空中，卫星绕地球运动时，没有阻力作用，没有克服摩擦做功，机械能守恒。【详解】A火箭上升过程中高度增大，重力势能增大，速度增大，动能增大，故A 错误，符合题意；B火箭升空时向后喷出高温气体给空气一个向后的力，空气给火箭以反作用力，是利用了物体间力的作用是相互的，故 B 正确，不符合题意；C