《2020-2021备战中考物理二模试题分类汇编——杠杆平衡条件的应用问题综合附详细答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020-2021备战中考物理二模试题分类汇编——杠杆平衡条件的应用问题综合附详细答案.docx（40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，轻质杠杆左侧用细绳挂着正方体甲，正方体甲放在水平放置的电子测力计上，右侧挂着重为1N 的钩码乙， O 为支点，正方体甲的边长为0.1m 。在杠杆水平平衡的条件下，当只改变动力臂l1 ，电子测力计的示数T 随之改变， T- l1 的关系如图所示。则下列判断正确的是（）A阻力臂l2 为 6cmB正方体甲受到的重力为6NC当动力臂l1 =2cm 时，左侧细绳对杠杆的拉力为2ND当动力臂l1=4cm 时，正方体甲对电子测力计的压强为100Pa【答案】 D【解析】【分析】通过甲物体处于平衡条件的分析确定杠杆所受的拉力大小，再根据杠杆平衡条件结合图像上不同的
2、点来解题。【详解】A根据题意，甲始终处于静止状态，甲受到绳子的拉力，甲物体自身的重力，电子秤对甲物体的支持力GF支F拉物体拉杠杆的力和杠杆拉物体的力是一对相互作用力F拉F2电子测力计对物体甲的支持力和物体甲对电子测力计的压力是一对相互作用力F支T即F2GT根据杠杆的平衡条件F1L1F2 L2得F1 L1GT L2根据图像可知当T1=2N， L1=2cm1N2cmG2NL2根据图像可知当T1=1N， L1=4cm1N4cmG1NL2解得 L2=2cm， G=2N， A、B 选项错误；C由图像可知，当L1=2cm，此时 T1=2NF2GT13N2N1N细绳对杠杆的拉力是1N，C 选项错误；D由图像
3、可知，当L1=4cm，此时 T1=1N，由公式F1NP100PaS0.1m 0.1mD 选项正确。故答案选择 D。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
4、升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值是：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不计绳重和摩擦，乙方式中滑轮组的机械效率是：
5、W有用100%=Gh400N88.9%W总100%=100%Gh G轮 h400N 50N故 D 正确3 生活中，小华发现有如图甲所示的水龙头，很难徒手拧开，但用如图乙所示的钥匙，安装并旋转钥匙就能正常出水（如图丙所示）下列有关这把钥匙的分析中正确的是A在使用过程中可以减小阻力臂B在使用过程中可以减小阻力C在使用过程中可以减小动力臂D在使用过程中可以减小动力【答案】 D【解析】【详解】由图可知，安装并旋转钥匙，阻力臂不变，阻力不变，动力臂变大，根据杠杆平衡的条件F1L 1 =F2L 2 可知，动力变小，故选D 。4AC 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
6、OO线，棒在图所示位置处于静止状态，则（）A F1 GBB F = GCC F F【答案】 C【解析】【详解】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bF ；若力施加在 C点，当 OC为力臂时，最小的力为Fc，从支点作阻力的力臂为Gl，如图所示：A Fa 的力臂AOGl，根据杠杆的平衡条件可知，Fa G， A 错误。B Fb 的力臂BOGl，根据杠杆的平衡条件可知，Fb G， B 错误。C Fc 的力臂CO Gl，根据杠杆的平衡条件可知，Fc G， C 正确。D Fb 的力臂BO
7、=OC，根据杠杆的平衡条件可知，Fb=Fc， D 错误。6 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 FC【答案】 C【解析】【分析】【详解】B FA FB FCC FAFC FBD FA=FB=FC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 C7 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
8、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
9、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，杠杆右侧力与力臂的积为2F6L=12FL=12FL杠杆能平衡，故D 正确。故选 D8 如图所示，小明利用一根长为L 的扁担挑水，他在扁担的左端挂上质量为m1 的水桶，在右端挂上质量为m2 的水桶，右手扶着扁担右侧。已知m1 m2 ，不计扁担自重，下列说法正确的是（）A若要右手不使力，小明的肩应靠近扁担左端B若要右手不使力，小明的肩应靠近扁担右端C小明的肩位于扁担中点时，右手需要给扁担施加向上的力D扁担与肩的接触面积越小，肩受到的压强越小【答案】 A【解析】【分析】【详解】AB扁担在左端挂了m1 的水桶
10、，右端挂了m2 的水桶，左端的重力大于右端的重力，根据杠杆的平衡条件 F1 L1 F2 L2 可知，若要扁担平衡右手不使力，人的肩膀应靠近扁担左端，故 A 正确， B 错误；C小明的肩位于扁担中点时，左端的重力大于右端的重力，根据杠杆的平衡条件F1L1 F2 L2 可知，左端下沉，为了使扁担在水平位置平衡，右手需要给扁担施加向下的力，故 C 错误；FD根据压强的公式p可知，压力一定时，扁担与肩的接触面积越小，肩受到的压强S越大，故D 错误。故选 A。9 如图所示，杠杆处于平衡状态，下列操作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
11、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，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
12、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 如图所示甲乙两杠杆处于水平位置平衡，甲图上有两个体积不同的铁球，乙图上有两个体积相向的铝球和铁球，如果把他们都浸没在水中，则杠杆将发生的变化是A仍保持平衡B甲仍保持平衡，乙失去平衡C都失去平衡D甲失去平衡，乙仍保持平衡【答案】B【解析】【详解】甲杠杆：浸入水中之前，由杠杆平衡条件可得G铁1L1G铁 2 L2即铁 gV1L1铁 gV2L2所以V1L1V2 L2浸入水中后左端力和力臂的乘积为：铁 gV1水 gV1L1铁水 gV1L1浸入水中后右端力和力臂的乘积为：铁 g
13、V2水 gV2L2铁水 gV2L2所以浸入水中后，左右两端力和力臂的乘积相等，故杠杆仍然平衡。乙杠杆：浸入水中之前，由杠杆平衡条件可得G铝 L1G铁 L2即铝 gVL1铁 gVL2 浸入水中后左端力和力臂的乘积为：铝 gV水 gVL1铝 gVL1水 gVL1 浸入水中后右端力和力臂的乘积为：铁 gV水 gVL2铁 gVL2水 gVL2 由于 L1L2 ，结合可知，左端力和力臂的乘积小于右端力和力臂的乘积，故杠杆失去平衡、右端下沉，故选B。【点睛】本题考查了学生对阿基米德原理、杠杠平衡条件的掌握和运用，利用好力臂大小关系和受到的浮力大小关系是本题的关键。11 用如图所示的杠杆提升重物 ，设作用在
14、 A 端的力 F 始终与杆垂直，那么，在将重物提升到最高处的过程中，力 F 的大小将 ( )A逐渐变小B先变小，后变大C逐渐变大D先变大 ，后变小【答案】 D【解析】【分析】【详解】由题知，当慢慢提升重物时，重力 (阻力 )不变 ，阻力臂增大 (水平时最大 )，动力臂不变，即： G 不变、 L1 不变 ,， L2 增大 FL1 GL2力 F 逐渐变大；故选 C.12 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
15、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1/3，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
16、，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pFG5N4000Pa；SS同理可得：F甲6lG乙3l15N3l ，解得 F甲7.5N，此时甲对地面的压强为pFG7.5N3750Pa；SS两式联立解得：G 45N ，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，GF1
17、4l G乙7l ，45NF14l15N7l解得 F118.75N ，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F237.5N，由A 中条件可知此时甲对地面的压强为3750Pa，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，4 G F36lG乙1 G 2l ，554F36l15N145N45N 2l ，55解得 F3 28N
18、，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，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13 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
19、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从图中可以看到，动力F 的力臂 l AD 最长，那么力F 最小；故选A。14 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
20、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 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+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
21、下沉。故选C。15 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。16 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
22、为1000cm 3 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6000cm 3 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2已知圆柱形容器的底面积为200cm ，则下列说法中正确的是（）A杠杆平衡时，乙对地面的压力为50N33B甲的密度为2 10kg/mC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400PaD甲落入水中静止时，水对容器底部的压力为14N【答案】 C【解析】【分析】【详解】A乙的边长L 乙 = 3 V乙 = 3 1
23、000cm3 =10cm=0.1m ，乙的底面积S乙 = L 乙 2=（ 0.1m ） 2=0.01m 2，杠杆平衡时，乙对地面的压力F 乙 =p 乙 S 乙 =3000Pa0.01m2=30N，故 A 错误；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 = OB FB= 220N =8N，OA5甲的密度m甲G甲8N33甲=-6m3 =0.8 10kg/mV甲gV甲 10N/kg1000 10故 B 错误；C因为甲 水，甲落
24、入水中静止时，处于漂浮状态，F 浮甲 = G 甲 =8N，排开水的体积F浮甲38N-43V 排甲 =3=8 10m，水 g1 10 kg/m 10N/kg甲落入水中静止时水面上升的高度V排810-4 m3h=S容=10-4 m 2=0.04m，200水对容器底部的压强比未放入甲时增加了33p=gh=1 10kg/m 10N/kg 0.04m=400Pa，故 C 正确；D原来容器中水的深度V水6000cm3h= S容 = 200cm 2 =30cm=0.3m ，甲落入水中静止时，水的深度h1= h+ h=0.3m+0.04m=0.34m ，甲落入水中静止时，水对容器底部的压强33p1= gh1=
25、1 10kg/m 10N/kg 0.34m=3400Pa，甲落入水中静止时，水对容器底部的压力 -42F= p1S 容 =3400Pa20010m =68N，故 D 错误17 如图所示，在探究杠杆平衡条件的实验中，杠杆处于水平平衡状态，所用钩码完全相同。下列做法中能使杠杆再次平衡的是A分别在两边钩码下再增加一个相同钩码B左边减少1 个钩码，右边减少2 个钩码C两边钩码均向支点移动相同的距离D左边钩码向左移1.5cm，右边钩码向右移1cm【答案】 D【解析】【详解】设一个钩码的重力为 G，左边钩码到支点的距离为 3l ，因为杠杆正处于水平平衡，所以由杠杆平衡条件可得2G 3l3G l右 ，解得
26、l右2l ，即右边钩码到支点的距离为2l ；A若分别在两边钩码下再增加一个相同钩码，则3G3l4G2l ，此时杠杆不再平衡，不符合题意；B若左边减少1 个钩码，右边减少2 个钩码，则G3lG2l ，此时杠杆不再平衡，不符合题意；C若两边的钩码均向支点移动相同的距离l，则2G2l3Gl ，此时杠杆不再平衡，不符合题意；D若左边钩码向左移1.5cm，右边钩码向右移1cm，则2G(3l1.5)3G(2l1) ，此时杠杆平衡，符合题意。18 如图所示，粗细均匀的铁棒AB 静止在水平地面上，小明用力F 将铁棒从水平地面拉至竖直立起此过程中，力F 作用在 B 端且始终与铁棒垂直，则力F 将（）A逐渐变大B
27、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：Fl1=F2 l2 可知， l 1 、 F2 都不变， l2 变小，所以 F 也在变小。 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 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 30N
28、C 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 C20 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【解析】【分析】【详解】由图可知车厢绕着点C转动
29、,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.二、初中物理功和机械能问题21 一个木块放在粗糙程度相同的水平地面上，如果对木块施加的水平拉力为F，如图甲所示； F 的大小与时间t 的关系如图乙所示；木块的运动速度v 与时间 t 的关系如图丙所示。以下说法正确的是（）A当 t=1s 时，木块受到的摩擦力是0B当 t 在 24s 内，木块做匀速直线运动，受到的摩擦力为5NC当 t 在 46s 内，拉力 F 的功率为6WD当 t 在 26s 内，木块的机械能保持不变【答案】 C【解析】【分析】【详解】A由图乙可知，物体在t=1s
30、时受到的拉力为1N，由图丙可知此时物体处于静止状态，所以受到的摩擦力等于拉力为1N，故 A 错误；B由图乙可知，物体在46s 内受到的拉力为3N，由图丙可知 46s 内物体做匀速运动直线运动，在 46s 内受到的摩擦力等于此时的拉力为3N；由图乙可知在 24s 内，物体做加速直线运动，接触面粗糙程度、受到的压力不变，所以在24s 内受到的摩擦力为 3N。故B 错误；C由图乙可知，物体在46s 内受到的拉力为3N，由图丙可知 46s 内物体做速度为2m/s的匀速运动直线运动，此时拉力的功率PWFsFv3N2m/s6Wtt故 C 正确；D在26s 内，木块受到拉力和摩擦力的作用，机械能在不断变化，故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