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1、一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1 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M 下，乙挂在Q 下，此时甲对地面的压力为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45N1/3，此时甲对地面的压
2、强仍为3750PaD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，根据压强 pF列出甲在两种情况下的压强，联立解答甲的重力；SF(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3
3、l 15N 3l ，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，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，345NF24l1115N3l，3解得 F2 37.5N，由 A 中条件可知此时甲对地面的压强为3750Pa，故 C 正确；D
4、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 G2l ，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，同时运用到方
5、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2 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持平衡，然后向右缓慢转动 F 至水平方向，这一过程中（ ）F，使杠杆保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，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F11 2 2可知，动力先变小后变大。l =F l故
6、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。3 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F1l 1=F2l2，l 1l 2F 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
7、 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 L F L 可知，12F1(L+l1) F 2(L+l2)，故 C 不符合；D使动力、阻力的大小增加相同的倍数时，由F 1l 1=F2l 2 可知，nF1 l 1=nF2 l 2，故 D 正确。故选 D 。4 一根粗细均匀的铁棒挂在中点时刚好处于平衡，如图（a）所示，如果将右端弯成如图（b ）所示的情况，铁棒将（）A顺时针转动可能【答案】 B【解析
8、】【分析】【详解】B逆时针转动C静止不动D以上三种情况均有图 a 中，水平铁棒在水平位置处于平衡状态，根据杠杆平衡条件可知G左 l左G右l 右图 b 中，将铁棒右端弯折，此时铁棒右边的重力不变，右端铁棒的重心将向左移动，力臂l右 减小，而左边的力和力臂不变；因此G左l左G右l 右所以铁棒左端下沉，右端上升，即铁棒将沿逆时针转动。故选 B。5 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
9、杆的平衡条件知道，此时 G甲l1G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。6 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】A
10、B扁担在左端挂了m1 的水桶，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 L1F2 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。7 如图所示，重力为G 的均匀木棒竖直悬于O 点，在其下端施一始终垂直于棒的拉力F，让棒缓慢转到图中间虚线所示位置，在转动
11、的过程中（）A动力臂逐渐变大B阻力臂逐渐变大C动力 F 保持不变D动力 F 逐渐减小【答案】 B【解析】【分析】先确定阻力臂、动力臂的变化，然后根据杠杆平衡的条件（动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂）分析动力的变化。【详解】A由图示可知，木棒是一个杠杆，力F 是动力，力F 始终垂直与木棒，则木棒的长度是动力臂，木棒长度保持不变，动力臂保持不变，故A 不符合题意；B木棒的重力是阻力，阻力大小不变，木棒在竖直位置时，重力的力臂为后，重力力臂（阻力臂）逐渐增大，故B 符合题意；0，转过 角CD已知 G、 L 保持不变， LG 逐渐变大，由杠杆平衡条件有GLG=FL动力 F 逐渐增大，故CD不符合题意。
12、故选 B。【点睛】本题考查了杠杆平衡条件的应用，知道杠杆平衡的条件，会熟练应用杠杆平衡的条件分析问题解决问题是关键。8 如图是上肢力量健身器示意图，杠杆AB 可绕 O 点在竖直平面内转动，AB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3BO ，配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
13、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 （ GFN） G动2FB1即FB4 （ GFN） 2G动当压力为 85
14、N 时（）2G动F1 4 120N -85N当压力为 60N 时F2（）2G动4120N - 60N因为F1 : F22 : 3所以F14（）2G动2120N -85NF24（）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40
15、0N4 （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 （120N - 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。9 如图所示的轻质杠杆OA上悬挂着一重物GO为支点，在A端用力使杠杆平衡。下列，叙述正确的是（）A此杠杆一定是省力杠杆B沿竖直向上方向用力最小C沿杆 OA 方向用力也可以使杠杆平衡D此杠杆可能是省力杠杆，也可能是费力杠杆【答案】 D【解析】【分析】【详解】A因为无法确定动力臂的大小，所以无法确定是哪种杠杆，故A 错误；
16、B沿垂直杠杆向上的方向用力，动力臂最大，动力最小，最省力，故B 错误；C沿 OA 方向动力臂是零，杠杆无法平衡，故C 错误。D因为杠杆的动力臂无法确定，所以它可能是省力杠杆，也可能是费力杠杆，故D 正确。故选 D。10 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
17、，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。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， AC 硬棒质量忽略不计，
18、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
19、知力 F 变小，故D 正确。故选 D 。F 力臂不变，则由杠杆平衡公式F 1l1=F 2l 2 可13 如图所示，在等臂杠杆两端各挂等重的实心铅块和铁块（铅铁 ），杠杆水平平衡，若将铁块和铅块同时浸没在水中（未触底），则（）A杠杆左端上翘B杠杆右端上翘C杠杆仍然水平平衡D不确定【答案】 A【解析】【分析】根据铅块和铁块质量相同，并结合杠杆的平衡条件确定杠杆的类型，即为等臂杠杆；因此当铁块、铅块都浸没水中后，受到浮力较小的一侧，杠杆下沉。【详解】原来杠杆平衡，且铅块和铁块质量相同（重力相同），且杠杆为等臂杠杆；由杠杆平衡条件可知，两侧的力臂相同，铅块和铁块质量相同，因为铁 ，则由 Vm铅可知V铅
20、 V铁 ，当浸没水中后，由F浮水 gV排 可知，铁块受到的浮力大，铅块受到的浮力较小，此时杠杆受到的拉力F拉 G物F浮因重力相同、铅块受到的浮力较小，则可知铅块对杠杆的拉力较大，因两侧的力臂相同，所以铅块一侧拉力与力臂的乘积较大，则铅块一侧将下降，即右端下降，左端上翘。故选 A 。14 如图所示，有一个轻质硬杆，两端分别为AD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
21、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。15 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
22、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；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：FA AB G BD ，即： 6N AB24N BD ，所以：AB 4
23、BD ， 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AOBO，AC所以COOD BD，BC3BD， CD 2BD，由杠杆平衡OC，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16 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
24、 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】【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FlF l ，阻力不变，阻力臂增大，1 12 2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
25、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。17 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。18 如图
26、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A 处的钩码向左移动一格【答案】 C【解析】【分析】【详解】假设一个钩码重力为G，杠杆一格为D将悬挂l，杠杆平衡时A 处的钩码向右移动一格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；
27、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，故故选 C。D 项不符合题意。19 如图所示，轻质杠杆AOB的支点是O，AO=BOA端和B端分别悬挂重力相等的。若在两个重物，则杠杆（）A保持平衡BA 端下沉C B 端下沉D以上均可能【答案】B【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F1 =F2；动力臂为OA，阻力臂为 OC，满足OCOBOA所以可知F1OAF2O
28、C根据杠杆的平衡条件可知，A 端下沉。故选 B。20 如图所示，轻质杠杆 MON 及支架是一个固连在一起的整体，且能绕O 点转动，MO : NO 3: 2 ，图中正方体D 通过细线与 N 点相连且与水平地面的接触面积-S 为 8 102m2。当物体 A 的质量为 8kg 时，杠杆在水平位置上平衡，物体D 对水平地面的压强p1 为4000Pa；当把物体 A 换成质量为 30kg 的物体 B，支点移至 O ，使 MO : NO4:3时，杠杆仍在水平位置上平衡，物体D 对水平地面的压强为p2；此时用物体C 替换物体 B，杠杆仍在水平位置上平衡，物体D 对水平地面的压强为0，（杠杆、支架和托盘的重力不
29、计， g 取 I0N/kg ） 则下列结论正确的是（）A物体 C 的重力为 300NB物体 D 的质量为 32kgC p2 为 500PaD物体 C 对托盘的压力为40N【答案】 C【解析】【分析】【详解】当放物体 A 时，地面对物体的支持力等于物体对地面的压力F1p1S 4000Pa 810 2 m 2320N此时杠杆受到的拉力F2GDF1根据杠杆平衡条件可知mA g OMGDF1 ON解得mA g OM F1 ON8kg10N/kg 3 ON 320N ON2440NGDONON则物体 D 的质量mDGD440Ng44kg10N/kg故 B 错误；放物体 C 时， D 对地面的压强为0，此时支持点在O ，根据杠杆的平衡条件可知GC O MGD O N则GCGD O N440N O NO M330N4O N3故 A 错误；物体 C 对托盘的压力等于 C 的重力为 330N，故 D 错误；当放上物体 B 时，根据杠杆的平衡条件可知mB g O M GDF2 O N则GD O N mB g O M440N O N30kg 10N/kg4 O NF2340NO NO N则物体 D 对地面的压强p2F240N500PaS8 10 2 m2故 C 正确。故选 C。二