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1、一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1 将打足气的篮球和套扎在气针上的未充气的气球，一起悬挂在杠杆右端，左端挂适量钩码使杠杆水平平衡。将气针插入篮球气孔中，篮球中的部分空气充入气球后，杠杆左端下降，如图所示。这个现象说明（）A大气压的存在B钩码重大于篮球与气球总重C空气充入气球后，钩码对杠杆的拉力与其力臂的乘积变大D空气充入气球后，篮球和气球受到总的空气浮力变大【答案】 D【解析】【分析】【详解】开始杠杆平衡，由杠杆平衡条件得G 钩码 L 左=F 绳拉力 L 右篮球与气球受到竖直向下的重力G、竖直向上的绳子拉力F、空气的浮力F 浮作用而静止，处于平衡状态，由平衡条件得G=F+F 浮则F=G- F
2、 浮将气针插入篮球的孔中，篮球中的部分空气就充入气球后，篮球与气球受到的浮力F 浮 变大，而重力 G 不变，绳子的拉力 F 变小，因为球对杠杆的拉力 F 绳拉力 等于球受到的拉力 F，所以杠杆右端受到的拉力 F 绳拉力 变小，而 G 钩码 、 L 左、 L 右 不变，因此G 钩码 L 左F 绳拉力 L 右杠杆左端下沉。故A、 B、 C 不符合题意，D 符合题意。故选 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
3、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5
4、00N+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%Gh G轮 h400N 50N故 D 正确3 如图所示，杠杆挂上钩码后刚好平衡，每个钩码的质量相同，在下列情况中，杠杆还能平衡的是A左右钩码各向支点移一格B左右各减少一个钩码C左右各减少一半钩码D左右各增加两个钩码【答案】 C【解析】设杠杆的分度值为L，一个钩码的重为G原来 4G2L
5、=2G4L；左、右钩码各向支点移动一格，左边=4GL=4GL，右边 =2G3L=6GL，左边右边，杠杆向右端下沉， A 不符合题意；左右各减少一个钩码，左边=3G2L=6GL，右边=G4L=4GL，左边右边，杠杆向左下沉，B不符合题意；左、右钩码各减少一半法码，左边=2G2L=4GL，右边=G4L=4GL，左边=右边，杠杆平衡；C 符合题意；左右各增加两个钩码，左边=6G2L=12GL，右边=4G4L=16GL，左边右边，杠杆右边下沉， D 不符合题意，故选C4 如图所示，杠杆在水平状态保持静止，要使弹簧测力计的示数变为原来的1 ，下列措2施中可行的是A去掉三个钩码B把钩码向左移动2 小格C把
6、钩码向右移动2 小格D把弹簧秤测力计向左移动2 小格【答案】 B【解析】【分析】【详解】根据杠杆平衡条件F1 12 2得，LF L4G 4LF2 8L，解得F2 2G，要使弹簧测力计的示数变为原来的12，即 F2 G。A去掉三个钩码，根据杠杆平衡条件F1L1 F2L2 得，G4L F28L，1所以 F 2G，不符合题意；2B把钩码向左移动2 小格，根据杠杆平衡条件F1L1 F2L2 得，4G2L F28L，所以 F 2 G，故 B 符合题意；C把钩码向右移动2 小格，根据杠杆平衡条件F1L1 F2L2 得，4G6L F28L，所以 F 2 3G，故 C 不符合题意；D把弹簧秤测力计向左移动2
7、小格，根据杠杆平衡条件F1L1 F2L2 得，4G4L F26L，8所以 F 2G，故 D 不符合题意。3故选 B。5 如图所示，为提升重物，现选用轻质杠杆，不考虑杠杆支点O 点处的摩擦，每次利用杠杆把同一重物匀速提升相同高度，下列说法正确的是A当重物悬挂在A 点，动力作用在C 点时，该杠杆一定是省力杠杆B当重物悬挂在C 点，动力作用在B 点时一定比作用在A 点时要省力C无论重物挂在A 点还是 B 点时，利用该机械所做的有用功都相等D如果动力作用在C 点且方向始终保持与杆保持垂直，则提升重物过程动力大小不变【答案】 C【解析】【分析】灵活运用杠杆平衡公式分析即可；【详解】AB 不论重物悬挂在
8、A 点或 C 点，也不论动力作用在 C 点还是 B 点，判断杠杆是省力还是费力，需要根据杠杆平衡公式，不仅与力的作用点有关，还与力的方向有关，因此无法在只知道力的作用点的情况下判断是否省力，故AB 错误；C无论重物挂在A 点还是 B 点时，由于物体质量相同，上升高度相同，则根据可知，该机械所做的有用功都相等，故C 正确；WGhD动力作用在C 点且方向始终保持与杆保持垂直时，可得动力臂大小始终不发生变化，但由于物体上升，重物的阻力臂会逐渐减小，则由杠杆平衡公式可知动力会减小，故误。D 错6 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，使右侧弹簧测力计的作用点A 固定，改变测力计与水
9、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，后变小，则动力F 先变小后变大，所以AF 对应的动力臂错误；l=OAsin，动力臂l 先变大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。7 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
10、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 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，F1(L+l1) F 2(L+
11、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 。8 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
12、水平位置时，如右图所示最省力，F2lOB=GlOCGl OCGlOCF2=故选 BlOBlOBl OC lOBF2 GF1 F2；9 如图所示，轻质杠杆OA 的 B 点挂着一个重物，A 端用细绳吊在圆环M 下，此时 OA 恰成水平且 A 点与圆弧形架PQ 的圆心重合，那么当环M 从 P 点逐渐滑至Q 点的过程中，绳对 A 端的拉力大小将（）A保持不变B逐渐增大C逐渐减小D先变小再变大【答案】 D【解析】【详解】作出当环 M 位于 P 点、圆弧中点、Q 点时拉力的力臂l 1、l 2l3如下、由图可知，动力臂先增大，再减小，阻力与阻力臂不变，则由杠杆平衡公式F 1l 1=F 2l2 可知，拉力先变
13、小后变大，故选D 。10 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A、B 两点沿竖直向下方向施力时，在B 点比在 A 点费力【答案】 B【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 点向不同
14、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，手在即在 A 点比在 B 点费力，故选 B。A 点沿竖直向下方向施力大于在 D 选项错误。B 点沿竖直向下方向施加的力，11 有一根一端粗一端细的木棒，用绳子拴住木棒的O 点，将它悬挂起来，恰好在水平位置平衡，如图所示，若把木棒从绳子悬挂处锯开，则被锯开的木棒（）A粗细两端质量一样B粗端质量较大C细端质量较大【答案】 B【解析】【详解】D无法判定如图 1，设 O 点到粗端的距离为L，在
15、O 点左侧对称地割取长也为L 的一段（图1）。现再次利用对称割法，在O 点右侧割取与O 点左侧所割等大的一部分（图2 虚线部分），将两次所割取的部分（各自重力显然是相等的）取走，则原木棒只剩下图2 所示部分。设左端剩下的重力为G 左 ，力臂为l 左，右端剩下的重力为G 右 ，力臂为 l 右 ，由杠杆平衡条件有：G 左 l 左G 右 l 右 ，很明显 l 左l 右 ，故有 G 左 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，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
16、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【答案】 BD先是费力的，后是省力的【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。14 如图，粗细均匀木棒AB 长为1m ，水平放置在O、 O两个支点上已知AO、OB 长度均为0.25m。若把B 端竖直向上稍微抬起一点距离，至少需要用力40N；则木棒的重力为（）A160NB 120NC 80ND 4ON【
17、答案】 B【解析】【分析】【详解】设木棒AB 的重心在C点，抬起B 端时的支点为O，由于AO0.25m ，则抬B 端的力的力臂OB AB- AO 1m-0.25m 0.75m木棒 AB 的重心距离支点的距离，即重力的力臂OC O C1 ABAO 11m0.25m 0.25m22木棒平衡，则有FOB GOC木棒的重力FOB40N0.75mG=120NOC0.25m故 B 正确。故选 B。15 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
18、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、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GOAG甲OAGOA ，右边 = G乙GOBG乙 OBGOB ，因 OAOB ，则左边小于右边，则杠杆
19、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断猎误。16 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 大小如何，轻质硬杆也不
20、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。17 如图所示，直径为 50cm 的半球形碗固定在水平面上，碗的端口水平。一根密度分布均匀，长度为 60cm 的光滑杆 ABC搁置在半球碗上，碗的厚度不计，平衡时杆受到的重力与杆在 B 点受到的弹力大小之比为 ( )A5 ： 3B 6 ： 5C 3 ：2D 4 ：3【答案】 A【解析】【详解】以 AC棒
21、为研究对象受力如图所示：根据几何关系可得：OABOBABAD设杆在 B 点受到的弹力为N，根据力矩平衡可得：NLABGLAD则：N25cos2G30cos解得：G5N3故 A 项符合题意；BCD项不符合题意；18 如图所示，一块厚度很薄、质量分布均匀的长方体水泥板放在水平地面上，若分别用一竖直向上的动力F1、 F2 作用在水泥板一端的中间，欲使其一端抬离地面，则（）A F1F2，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
22、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，Fl阻1GG ，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！19 如图所示，用不同的机械匀速提升
23、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F41G3由此可得，最省力的为F4。故选 D。20 能使杠杆 OA 水平平衡的
24、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 一位质量约50kg 的同学从一楼走到五楼，他上楼过程中克服重力所做的功可能为A 60JB 600JC
25、6000JD 0000J【答案】 C【解析】【分析】【详解】上楼过程中要克服重力所做的功，根据题意知道，该同学的质量是50kg，所以体重是：G=mg=500N，楼层高度越是3m ， 一楼走到五楼的高度大约是：h=4 3m=120m，所以 ，上楼过程中克服重力所做的功是：W=Gh=500N12m=6000J，故选C【点睛】本题考查的是做功的计算，关键是公式的应用，重点是对楼层的估测，难度不大22 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
26、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 点在在 D 点之前，故在D 点的机械能小于在C 点的机械能；故C 错误。D弹性势能大小与弹性形变程度有关，黑色圆斑的大小能反应小球弹性形变程度，圆斑越大，形变越大。在 M 点与在 N 点小球的动能与重力势能都为零，又因为小球在M 点机械能大于N 点机械能，故小球在M 点的弹性势能大于在N 点的弹性势能，故在M 点的圆斑要大于在N 点的圆斑；故D 正确。23 工人用如图所示的滑轮组，在4s 内将重为1500N 的物体沿水平方向匀速移动