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1、一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1 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：根据杠杆平衡条件可得： GAlA=GBl B；已知 GAGB 所以 lAlB，当两端各再加重力相同的物体后，设增加的物重为G，此时左边力和力臂的乘积：(GA+G)?l A=GAlA+GlA右边力和力臂的乘积：(GB+G)?l
2、B=GBlB+GlB由于 lAlB，所以 GlAGlB；所以：GAlA+GlAGBl B+GlB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。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；图甲中为 0.02m/s 不计杠杆重、绳重和摩擦BO=2AO，图乙中动滑轮重为,则下列说法正确的是()50N，重物上升速度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
3、力重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值是：F1 的方向也是竖直向下的，在提升L1OB2L2OA1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F211G G动500N+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
4、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%Gh G轮 h400N 50N故 D 正确3AC 硬棒质量忽略不计，在棒的B、 C 两点施加力F1、 F2，F2 的方向沿OO线，棒在图所示位置处于静止状态，则（）A F1l 右 ，故有 G 左F2，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，即此时的阻力臂等于动力臂的
5、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！13 如图所示，七块完全相同的砖块按照图示的方式叠放起来，每块砖的长度均为L，为保证砖块不倒下，6 号砖块与7 号砖
6、块之间的距离S将不超过（）31B 2L57ALC LD L1524【答案】 A【解析】【分析】因两部分对称，则可只研究一边即可；1 砖受 2 和 3 支持力而处于平衡状态，则可由力的合成求得 1 对 2 的压力；而 2 砖是以 4 的边缘为支点的杠杆平衡，则由杠杆的平衡条件可得出 2 露出的长度，同理可求得 4 露出的长度，则可求得 6、 7 相距的最大距离。【详解】1 处于平衡，则1 对 2 的压力应为G ；当 1 放在 2 的边缘上时距离最大； 2 处于杠杆平衡2状态，设 2 露出的长度为x，则 2 下方的支点距重心在L -x2处；由杠杆的平衡条件可知L GG-xx22解得xL3设 4 露
7、出的部分为x1；则 4 下方的支点距重心在L-x1处； 4 受到的压力 为GG2则由杠杆的平衡条件可知G 4 - x1GG x152解得Lx15则 6、 7 之间的最小距离应为L 2 x x1L 2 L L31 L3515故选 A。14 如图所示，小凯用拉力F 提着重为G 的物体匀速缓慢上升h，下列关于杠杆的有关说法正确的是（）A拉力 F 所做的总功为FhB杠杆的机械效率是Gh/Fh 100%C若把悬挂点从A 点移至 B 点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，拉力的大小与原来相同D若把悬挂点从 A 点移至 B 点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，拉力所做的总功与原来相同【答案】 D【解析】【
8、分析】【详解】A重为 G 的物体匀速缓慢上升 h，总功应为拉力 F 与力的方向上的位移 s 的乘积，由图可知sh则总功WFsFh故 A 项错误；B物体重力做的功为有用功是W有Gh而拉力做的功大于Fh，故B 项错误；C悬挂点从A 点移至B 点，阻力臂增大，根据公式Fl1 1F l ，阻力不变，阻力臂增大，22动力臂不变则动力增大即拉力F 变大，故C 项错误；D把悬挂点从A 点移至 B 点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，理想状态下，没有额外功，所以拉力所做的总功与原来相同，故D 项正确。故选 D。15 如图所示，粗细均匀的铁棒AB 静止在水平地面上，小明用力至竖直立起此过程中，力F 作用在 B
9、 端且始终与铁棒垂直，则力F 将铁棒从水平地面拉F 将（）A逐渐变大B逐渐变小C保持不变D先变小后变大【答案】 B【解析】【详解】如下图所示： 在抬起的过程中，阻力F2 不变， F 与铁棒始终垂直，所以动力臂l1 不变，由于铁棒的位置的变化，导致了阻力F2 的阻力臂 l2 在变小，根据杠杆的平衡条件可得：Fl =F l可知， l1、 F都不变， l变小，所以 F 也在变小。 故选 B。12 22216 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【
10、答案】 CA 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【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3G2l2G3l6Gl若在 B 处下方再挂一个钩码，则右边为3G3l9GlA减少一个悬挂在A 处的钩码，则左边为2G2l4Gl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4G2l8Gl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3G3l9Gl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3G1l3Gl左边小于右边，杠杆能再次平衡
11、，故故选 C。D 项不符合题意。17 如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体是重为 O，已知长度 OA OB=1 2，滑轮下面挂有建筑材料5000N 的配重，杠杆 AB 的支点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5000NC工人对地面的压力为400ND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= 1 v 绳= 1 1m/s=0.5m/s22故 A 错误；B定滑轮
12、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FAOA=FB OB，且 OA:OB=1:2，所以OAOA=500NFB=FA=1000NOB2OA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=4
13、500N因为物体间力的作用是相互的，所以物体M 对地面的压力M 压M 支持=4500NF=F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1P 重F= (G+G 动 )可得，建筑材料2G=2F-
14、G 动=2300N-100N=500N故 D 错误。故选 C。18 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 500cm 2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A50NB 30NC 10ND 90N【答案】 C【解析】【分析】【详解】地面对物体G 的支持力F支F压ps1000Pa 0.05m250N物体 G 对杠杆的拉力FAGF支80N50N30N已知OB=3OA，由杠杆平衡的条件FOBFAOA 可得：F FA OA =30N 1 =10N OB3故选
15、 C19 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 = 1000N 0.3300Nl 2 m故选 B。20 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
16、悬挂在杠杆上的物体的重力【答案】 DD在提升过程中，力F 变小【解析】【详解】A F1 对杠杆的拉力向下，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S2，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 1 的力臂逐渐变小，拉力知力 F 变小，故D 正确。F 力臂不变，则由杠杆平衡公式F 1l1=F 2l 2 可故选D 。二、初中物理功和机械能问题21 建昌一中科学教室有个“逆天”的“锥体上滚”实验，V 形轨道两根导轨相距较小那端低
17、，另一端高，静止的双锥体从低端往高端滚（由右向左），小明仔细观察后发现锥体在低端时重心高度 h1 反而比高端时高度 h2 要大，下面说法正确是（）A本实验不遵循能量守恒定律B双锥体在轨道“低端”（右端）时重力势能最小C当双锥体从轨道低端向高端滚的过程中重力势能转化为动能D当双锥体从轨道低端向高端滚的过程中动能转化为重力势能【答案】 C【解析】【详解】A 自然界中能量是守恒的，本实验也遵循能量守恒定律的，故A 错误；B由题意可知，锥体重心高度 h1 比高端时高度 h2 要大，所以锥体在右端时重力势能大，故 B 错误CD当双锥体从轨道“低端”（右端）向“高端”滚的过程中，重心高度越来越低，重力势能转化为动，故C 正确， D 错误。故选 C。22 举重是我国的优势体育项目，如图所示，运动员需将杠铃举过头顶，等到裁判判定站稳之后才能算成绩有效。在抓举时，两位运动员用相同时间把同样重的杠铃举起，一位运动员将杠铃举起1.9m， 另一位运动员将杠铃举起1.8m 。如果他们对杠铃所做的功分别为W1 和W2 ，功率分别为P1 和P2，则下列关系式中正确的是（）