《2020-2021中考物理备考之杠杆平衡条件的应用问题压轴突破训练∶培优篇含详细答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020-2021中考物理备考之杠杆平衡条件的应用问题压轴突破训练∶培优篇含详细答案.docx（37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，用橇棒撬起石块并保持平衡，下列说法正确的是()A动力对橇棒的转动效果小于阻力对橇棒的转动效果B手在A 点竖直向下施力时，撬棒是个省力杠杆C手在A 点向不同方向施力时，力的大小都相等D手分别在【答案】 BA、B 两点沿竖直向下方向施力时，在B 点比在A 点费力【解析】【分析】【详解】A因用撬棒撬起石块并保持平衡，根据杠杆的平衡条件，动力乘动力臂等于阻力乘阻力臂。所以动力对撬棒的转动效果等于于阻力对撬棒的转动效，A 选项错误；B手在 A 点竖直向下施力时，动力臂大于阻力臂，根据杠杆的平衡条件，动力小于阻力，撬棒是个省力杠杆，B 选项正确；C手在 A 点向
2、不同方向施力时，动力的力臂大小随方向的改变而改变，而阻力和阻力臂大小不变，所以动力的大小不相等，C 选项错误；D手分别在 A、 B 两点沿竖直向下方向施力时，在 A 点的动力臂小于在 B 点的动力臂，根据杠杆的平衡条件，手在 A 点沿竖直向下方向施力大于在 B 点沿竖直向下方向施加的力，即在A 点比在B 点费力，D 选项错误。故选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 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
3、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【答案】 DD乙方式中滑轮组的机械效率约为88.9%【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F21G G动1500N+50N150N ，22即乙中
4、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%Gh G轮 h400N 50N故 D 正确3 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BF 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
5、，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 先变小后变大。故选A。【点睛】中等题 .失分的原因是：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；不会画动力 F 在不同位置时的动力臂；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；不知道当动力F 与杠杆垂直时，动力臂最大，动力F 最小。4 要使图中的杠杆平衡，分别用FA、 FB、 FC 的拉力，这三个力的关系应是A FA FB FCB FA FB FCC F
6、AFC FBD FA=FB=FC【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 F1 L1 F2 L2 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 C5 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C使动力臂、阻力臂增加相同的长度D使动力、阻力的大小增加相同的倍数【答案】 D【解析】【详解】不等臂杠杆平衡时，满足F1
7、l 1=F2l2， l 1l 2， F 1 F 2。A 使动力、阻力的大小减少相同的数值F 时，由 Fl 1 Fl 2 可知，(F 1- F)l1 (F 2- F)l2 ，故 A 不符合；B使动力、阻力的大小增加相同的数值F 时，由 Fl 1 Fl 2 可知，(F 1+F)l1 (F 2+F)l2 ，故 B 不符合；C使动力臂、阻力臂增加相同的长度L 时，由 F 1L F2L 可知，F(L+l ) F (L+l)，1122故 C 不符合；D使动力、阻力的大小增加相同的倍数时，由F l =Fl可知，1 122nF1 l 1=nF2 l 2，故 D 正确。故选 D 。6 如图所示，杠杆可绕 O 点
8、转动，力 F 作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直；在将杠杆缓慢地由位置 A 拉到位置 B 的过程中，力 F（ ）A变大B变小C不变D先变大后变小【答案】 A【解析】【分析】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。【详解】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Fl1 1F2 l2 分析得出动力变大。故选 A。7 小明探究杠杆的平衡条件，挂钩码前，调节杠杆在水平位置平衡，杠杆上每格距离相等，杆上 A、 B、 C、 D 的位置如图所示，当 A 点挂 4 个钩码时，下列操作中能使杠杆在水平位置平衡
9、的是（ ）A B 点挂 5 个钩码B C 点挂 4 个钩码C D 点挂 1 个钩码D D 点挂 2 个钩码【答案】 D【解析】【分析】【详解】设每个钩码重力为F，每个小格长度为L，则 O 点左侧力与力臂的积为4F3L=12FL杠杆的平衡条件是A若 B 点挂 5 个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为5F2L=10FL 12FL杠杆不能平衡，故A 错误；B若 C点挂 4 个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为4F4L=16FL 12FL杠杆不能平衡，故B 错误；C若 D 点挂 1 个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为F6L=6FL 12FL杠杆不能平衡，故C 错误；D若 D 点挂 2 个钩码时，杠杆右侧力与力臂
10、的积为2F6L=12FL=12FL杠杆能平衡，故D 正确。故选 D8 如图所示，体积之比为12 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（）A1 1B1 2C 43D 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 G甲l1 G乙 l 2 即m甲 g3m乙 g2m甲2所以，又因为 V 甲/ V 乙 1/2，甲、乙两个物块的密度之比是m乙3m甲2V甲4甲1乙m乙33V乙2故 C 正确。故选 C。9 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
11、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，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，
12、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；故故选 C。D 正确，不符合题意。10 身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900N 的重物已知扁担长为 1.8m ，重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA=0.8m，如图所示则A以哥哥的肩 A 为支点，可计算出弟弟承担的压力为400NB以
13、O 为支点，可计算出兄弟二人承担的压力之比为4:9C以 O 为支点，可计算出兄弟二人承担的压力之比为9:5D以弟弟的肩 B 为支点，可计算出哥哥承担的压力为600N【答案】 A【解析】【分析】【详解】A设哥哥承担的压力为 FA，弟弟承担的压力为 FB，以哥哥的肩 A 为支点，由杠杆平衡条件可得：FBAB GOA ，G OA900N0.8mFB400N ，AB1.8mA 选项正确；BC因为支点是固定点，杠杆能绕支点转动，图中的O 不符合支点的特点，B、 C 选项错误，不符合题意D以弟弟的肩B 为支点，由杠杆平衡条件可得：FAAB GOB ,FAG OB900N1.0m =500N ，AB1.8m
14、D 选项错误，不符合题意；11 如图所示，在调节平衡后的杠杆两侧，分别挂上相同规格的钩码，杠杆处于平衡状态。如果在两侧钩码下方各增加一个与原来规格相同的钩码，则（）A左端下降B右端下降C仍然平衡D无法判断【答案】 A【解析】【分析】本题考查杠杆的平衡原理。【详解】杠杆的平衡原理是：动力动力臂=阻力阻力臂。图中，设一个钩码的重为G，杠杆每一小格的长度为L，则有 G?4L=2G?2L，若两侧钩码下方各增加一个与原来规格相同的钩码，则杠杆的左边变成2G?4L=8GL，右边变成3G?2L=6GL，此时 8GL6GL，所以左端下降，故A 符合题意， BCD都不符合题意。故选 A。12 如图是上肢力量健身
15、器示意图，杠杆AB 可绕O 点在竖直平面内转动，AB3BO ，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F1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F2时，杠杆仍在水平位置平衡，配重对地面的压力为60 牛。已知F1 : F22 : 3，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
16、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FGFN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FA2FG动2 （GFN） G动根据杠杆的平衡条件得到FA OAFB OB即2 （ GFN） G动OAFBOB因为AB3BO所以AO2 BO则2 （ G FN） G动 2 FB 1即FB4 （ GFN）2G动当压力为 85N 时F14（）2G动120N -85N当压力为 60N 时F24（）2G动120N - 60N因为F1 : F22 : 3所以F14（）动212
17、0N -85N2GF24（）2G动3120N - 60N解得G动30NA当配重对地面的压力为50N 时， B 点向下的拉力为FB4 （ GFN）2G动4 （120N - 50N）230N = 340N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FB4 （ GFN）2G动4 （120N - 90N）230N = 180N故 B 错误；C健身者在B 点施加 400N 竖直向下的拉力时，根据FB4 （ GFN） 2G动可得400N4 （120NFN） 230N解得FN35N故 C 正确；D配重刚好被拉起，即它对地面的压力为0，根据FB4 （ GFN）2G动可得FB4 （120
18、N - 0N ）230N = 540N 500N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。13 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【答案】 B【解析】【分析】动态杠杆相关判断。【详解】AB因为为杠杆平衡，所以G甲OAG乙OB ，即甲VgOA乙VgOB ，所以甲 OA乙OB 。若分别将甲
19、、乙切去等体积的一小块，则：左边 = G甲G切甲OAG甲OA甲VgOA ，右边G乙G切乙OBG乙OB乙VgOB ，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G ）的一小块，则：左边G甲GOA G甲OA GOA ，右边 = G乙GOB G乙 OB GOB ，因 OA OB ，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甲OA乙OB 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
20、断猎误。14C 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1GBF1s1 GA F= s2C重力的力臂等于S1D F1 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的距离为s ，若令 A 点到重力的距离为s，根据杠杆的平衡条123件“动力动力臂=阻力阻力臂”可知F1 s2Gs3可以推出F1s3 Gs2由于s3s2可得F1G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
21、合题意；D F1 与 G 在支点同侧，重力方向竖直向下，所以的方向应该向上，故D 选项错误，不F符合题意。15 如图所示，轻质均匀杠杆分别挂有重物GABAB） ,杠杆水平位置平衡，当两和 G（G G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： GA AB Bl=G l ；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
22、积：AAA AA(G +G)?l =G l +Gl右边力和力臂的乘积：BB B BB(G +G)?l =G l +Gl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。16 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位置力臂最长B位置力臂最长C弹簧测力计示数先变大后变小【答案】 DD弹簧测力计示数先变小后变大【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
23、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。17 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=B0， 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（）A8NB 12NC 16ND 18N【答案】 C【解析】【分析】在做双支点的题目时，求左边的力应以右边支点为支点，求右边的力应以左边支点为支点
24、；本题 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【详解】设木条重心在盘秤甲的示数是图所示：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，如由杠杆平衡条件有：FA AB G BD ，即： 6N AB24N BD ，所以：AB 4BD ， BD1C 为支点，此时托盘秤乙对AB ，当 C 点放在托盘秤甲上时，仍以4木条 B 处的支持力为FB，因为AO BO，ACOC， CO ODBD，BC3
25、BD， CD 2BD，由杠杆平衡所以条件有： FB BCG CD ，即： FB 3BD 24N2BD ，所以： FB=16N，则托盘秤乙的示数为16N故选 C【点睛】本题考查了杠杆平衡条件的应用，关键正确找到力臂，难点是根据杠杆的平衡条件计算出木条重心的位置18 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：水 1.0103 kg/m3 ，铝 2.7 103 kg/m 3 ， 铜 8.9 103 kg/m 3 ，则下列判断正确的是（）A A 端下降BB 端下降C仍然平衡【答案】 BD无法判断【解析】【分析】【详
26、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OBOA，据杠杆的平衡条件得G 铝 ?OA=G 铜 ?OB即铝 V 铝 g?OA=铜 V 铜 g?OB而 铝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即(铝 V 铝 g-水 V 铝 g)?OA， (铜 V 铜 g-铜 V 铜 g)?OB那么铝 V 铝 g?OA -水 V 铝 g?OA铜 V 铜 g?OB -铜 V 铜 g?OB所以 B 端下沉。故ACD错误， B 正确。故选 B。19 如图，轻质杠杆可绕O 点转动（不计摩擦）A 处挂着一重为8
27、0N、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ps1000Pa20.05m 50N物体 G 对杠杆的拉力FA GF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 C20 能使杠杆 OA 水平平衡的最小力的方向为（）A ABB ACC ADD AE【答案】 A【解析】【分析】根据杠杆平衡的条
28、件， F1L1=F2L2，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二、初中物理功和机械能问题21 如甲图所示，小球从竖直放置的弹簧上方一定高度处由静止开始下落，从a 处开始接触弹簧，压缩至c 处时弹簧最短从a 至 c 处的过程中，小球在b 处速度最大小球的速度 v 和弹簧被压缩的长度 L 之
29、间的关系如乙图所示不计空气阻力，则从a 至c 处的过程中，下列说法中正确的是（）A小球所受重力始终大于弹簧的弹力B小球的重力势能先减小后增大C小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能D小球的动能一直减小【答案】 C【解析】【详解】在小球向下压缩弹簧的过程中，小球受竖直向上的弹簧的弹力、竖直向下的重力；在ab段，重力大于弹力，合力向下，小球速度越来越大；随着弹簧压缩量的增大，弹力逐渐增大，在 b 处弹力与重力相等，小球的速度达到最大；小球再向下运动（bc 段），弹力大于重力，合力向上，小球速度减小；故A 错误；小球从a 至 c 的过程中，高度一直减小，小球的重力势能一直在减小，故B 错误；小球下落压
30、缩弹簧的过程中，不计空气阻力，机械能守恒，则小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能，故C 正确；由图乙可知，小球的速度先增大后减小，则小球的动能先增大后减小，故D 错误；故应选 C22 将皮球从离地某一高度O 点处水平抛出，球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示下列说法正确的是A皮球经过同一高度A、B 两点时，动能相等B皮球第一次反弹后到达最高点P 时，动能为零C皮球在D 点时的机械能大于在C 点时的机械能D若将皮球表面涂黑，则在地面M 点的黑色圆斑大于N 点的黑色圆斑【答案】 D【解析】【详解】A由图可知，每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机械能逐渐变小，在A 点的机械能大于在B 点的机械能；机械能是物体动能与势能的总和，在A、B 两点高度相同则重力势能相同，所以在A 点的动能大于在B 点的动能；故 A 错误。B从轨迹来看，小球既有水平方向的速度又有竖直方向的速度。小球在最高点时，竖直方向速度为零，但是仍然能往右运动，说明小球还具有水平方向速度，动能不为零；故B 错误。C每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机械能逐渐变小。在C 点