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1、一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1 在我国古代书籍墨经中，对杠杆有精辟论述，并有许多巧妙的应用如下图所示是在井上汲水的桔槔，下列对其在使用中正确的解释是A桔槔是等臂杠杆，不省力也不费力B向井内放送水桶时，人用的力气一定小于水桶的重力，所以省力C桔槔是不等臂杠杆，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆D往上提水时，人用的力气一定小于桶与水的总重，所以省力【答案】 D【解析】【分析】杠杆的分类：省力杠杆，动力臂大于阻力臂；费力杠杆，动力臂小于阻力臂；等臂杠杆，动力臂等于阻力臂；要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力（用力点、支点和阻力点）的大小跟它们的力臂成反比。【详解】AC由图可见，桔槔是不等臂杠杆，动力臂
2、大于阻力臂，是省力杠杆，故AC 错误；B向井内放送水桶时，人用的力通过杠杆原理，与石头的重力相关，一般比木桶的重力要大，故 B 错误；D往上提水时，因为有石头帮忙，人的力气比水和桶的总重力小，故故选 D。【点睛】此题主要考查了对简单机械的认识，要掌握杠杆的要素。D 正确。2 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
3、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，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
4、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D 正确，不符合题意。故选 C。3 如图所示，作用在A 点的各个力中，不可能使杠杆平衡的力是A F3 和 F4B F1 和 F3C F2 和 F4D F1 和 F2【答案】 A【解析】【详解】因为力 F3的作用线所在的直线过支点30，又因为0 乘以任何数都为O，所以力 F 的力臂为0，所以力F3 不能使杠杆平衡；力F4 使杠杆转动方向与重物使杠杆的转动方向相同，所以力 F4不能使杠杆平衡；力F1 和 F2 使杠杆转动方向与重物使杠杆转动方向相反，所以力F1和 F2可以使杠杆平衡；故选A。4 如图所示为
5、等刻度轻质杠杆，A 处挂4 牛的物体，若使杠杆在水平位置平衡，则在B 处施加的力（）A可能为0.5 牛B一定为2 牛C一定为3 牛D可能是4 牛【答案】 D【解析】【分析】【详解】设杠杆每小格的长度为L，若在所用的力最小，根据杠杆平衡条件B 点用垂直 OB 竖直向下的力使杠杆在水平位置平衡，此时FlF l1 12 2 可得Fmin4LG 2L则有G 2L4N 22NFmin44L若在 B 点斜拉使杠杆在水平位置平衡，由杠杆平衡条件FlF l 可知1 12 2F1F2l 2l1则此时杠杆左边的阻力与阻力臂的乘积不变，动力臂减小，故动力将增大，故若使杠杆在水平位置平衡，在 B 点施加的力F2N故选
6、 D。5 悬挂重物 G 的轻质杠杆，在力的作用下倾斜静止在如图所示的位置，若力施加在A点，最小的力为FA，若力施加在BCB 点或 C 点，最小的力分别为 F、 F 、且 AB=BO=OC下列判断正确的是（）（忽略O 点的位置变化）A FA GB FB = GC FC FC【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Fb；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，F
7、a 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=OC，根据杠杆的平衡条件可知，Fb=Fc， D 错误。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】【解析】【详解】CA 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，F
8、对应的动力臂l=OAsin ，动力臂l 先变大后变小，则动力F 先变小后变大，所以A 错误；B当90B错误；等于时，动力臂最大，动力最小但不为零，所以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 小明做探究杠杆平衡条件的实验时将手中的5 个钩码挂成了如图所示的情况，则（）A由图可以得到杠杆平衡条件为F1L1=F2L2B小明在F1 和 F2 的下方各再挂一个钩码杠杆仍能平衡C小明取下F1 下的一个钩码并将F2 的钩码取下杠杆仍能平衡D小明取下F2 下的钩码并将F3 的钩码向右移至20cm 处杠
9、杆仍能平衡【答案】 D【解析】【分析】【详解】A假设一个钩码的重力为GF1=2G， F2=G， F3=2G各力力臂为L1 =20， L2=10， L3=15F1L1=2G 20=40GF2L2=G 10=10GF3L3=2G 15=30G杠杆平衡的条件为F1L1 =F2L2+F3L3故 A 不符合题意；B在 F1 和 F2 的下方各再挂一个钩码后F1L1=3G 20=60GF2L2=2G 10=20GF3L3=2G 15=30GF1L1 F2L2+F3L3杠杆失去平衡，故B 不符合题意；C取下 F1 下的一个钩码并将F2 的钩码取下后F1L1=G 20=20GF2L2=0F3L3=2G 15=
10、30GF1L1 GB） ,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 B=GBlB+GlB由于 lAlB，所以 GlAGlB；所以：GAlA+G
11、lAF2，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，l阻 1G
12、，F Gl动2所以，前后两次所用的力相同，即F1 F2 ，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！16 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
13、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GL -xG x22解得Lx3设 4 露出的部分为x1；则 4 下方的支点距重心在L -x12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。17 如图所示，杠杆恰好处于水平平衡状态，若在B 处下方
14、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D将悬挂A 处的钩码向右移动一格【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3
15、G3l9Gl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D 项不符合题意。故选 C。18 如图所示，用不同的机械匀速提升同一物体时，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2F s=Gh所以F2h G1 Gs2C图中为
16、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1F4G3由此可得，最省力的为F4。故选 D。19 如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体是重5000N的配重，杠杆AB 的支点为 O，已知长度OA OB=1 2，滑轮下面挂有建筑材料700N，杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计。当工人用匀速拉动绳子时（）P，每个滑轮重100N，工人体重为300N 的力竖直向下以1m/s 的速度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
17、【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B AOAOA=500NF =F =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 =F =500N
18、BB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=4500N因为物体间力的作用是相互的，所以物体M 对地面的压力FM 压 =FM 支持 =4500N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
19、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- G 动=2300N-100N=500N故 D 错误。故选 C。20 如图所示，杠杆在水平位置平衡下列操作仍能让杠杆在水平位置保持平衡的是（）A两侧钩码同时向外移一格B两侧钩码同时向内移一格C在两侧钩码下方，同时加挂一个相同的钩码D左侧增加一个钩码，右侧钩码向外移一格【答案】 D【解析】【分析】【详解】设一个钩码的重力为G，横梁上一个格的长度为l，原来杠杆处于平衡状态，则有2G3l3G2lA两侧钩码同时向外移一格, 左边为2G4l8Gl右边为3G
20、3l9Gl8Gl9Gl杠杆右端下沉，故A 项不符合题意；B两侧钩码同时向内移一格，左边为2G2l4Gl右边为3G1l3Gl3Gl4Gl杠杆左端下沉，故B 项不符合题意；C同时加挂一个相同的钩码，左边为3G3l9Gl右边为4G2l8Gl8Gl9Gl杠杆左端下沉，故C 项不符合题意；D左侧增加一个钩码，右侧钩码向外移一格，左边为3G3l9Gl右边为3G3l9Gl9Gl9Gl杠杆平衡，故D 项符合题意。故选 D。二、初中物理功和机械能问题21 如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿人罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定。做好后将它从不太陡的斜面滚到水平面。下列说法正
21、确的是（）A罐子从斜面滚下，重力势能只转化为动能B罐子从斜面滚下的过程中，只有动能和弹性势能的相互转化C因为能量之间可以相互转化，所以罐子滚下后可能再次滚上斜面D如果水平面是光滑的，则罐子会一直滚动下去【答案】 C【解析】【分析】【详解】A罐子从斜面滚下，要克服摩擦力做功而使重力势能转化为内能，故A 错误；B罐子从斜面滚下的过程中，重力势能转化为动能和内能，故B 错误；C罐子从不太陡的斜面上滚下，罐子的高度减小，速度先增大后减小，橡皮筋的弹性形变逐渐增大，则罐子的重力势能减小，动能先增大后减小，橡皮筋的弹性势能增大，即该过程中罐子的重力势能会转化为动能和橡皮筋的弹性势能；发生形变的橡皮筋由于要
22、恢复原状，故罐子可能再次滚上斜面，故C 正确；D罐子在滚动的过程中，由于和斜面之间存在摩擦，机械能会转化为内能，所以整个罐子的机械能不守恒，机械能会逐渐变小，最终罐子会停止运动，故D 错误。故选 C。22 关于能的概念，以下说法正确的是（）A在空中飞行的子弹，因为它能够做功，所以子弹具有能B悬吊着的小球，从竖直方向拉开一个角度后，因为小球不能做功，所以小球不具有能C甲物体比乙物体的速度大，则甲物体的动能一定比乙物体的动能大D甲物体的位置比乙物体的位置高，则甲物体的势能一定比乙物体的势能大【答案】 A【解析】【分析】【详解】A在空中飞行的子弹，因为它能够做功，所以具有能，A 正确；B悬吊着的小球
23、，从竖直方向拉开一个角度后，尽管小球不能做功，但是它具有一定高度，具有重力势能， B 错误；C甲物体比乙物体的速度大，但是如果甲物体的质量比乙物体的质量小很多，那么甲物体的动能将会比乙物体的动能小，C 错误；D甲物体的位置比乙物体的位置高，但是如果甲物体的质量比乙物体的质量小，那么甲物体的势能可能比乙物体的势能小，D 错误。故选A。23 如图所示，木块以一定的速度滑过A、B 点，到 C点滑出下落至D 点， A 和 B、C 和 D之间的垂直距离均为 h。若空气阻力忽略不计，则对木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是 ( )A D 点与 A 点相比，动能增大，势能减小，机械能不变B A 点到 C
24、 点减少的重力势能大于C 点到 D 点减少的重力势能C B 点的动能可能等于A 点的动能，但可能大于C 点的动能D B 点的动能可能等于D 点的动能，但一定大于A 点的动能【答案】 C【解析】【详解】A D 点与 A 点相比，动能增大，势能减少，因为存在摩擦，机械能转化为内能，机械能减小，故 A 错误；B A 和 C、C 和 D 之间的垂直距离均为 h，则 A 点到 C 点减少的重力势能等于C 点到 D点减少的重力势能，故B 错误；C斜面粗糙，则 AB 段有可能匀速，但因摩擦力的存在B 的速度一定大于 C 的速度，所以， B 点的动能可能等于 A 点的动能，一定大于C 点的动能，故 C 正确；D木块从 B 到 C，因为有摩擦，则 C 处的动能小于B 处的动能，从 C 到 D，由于忽略空气阻力，木块的重力势能减小，动能增加，故D 点动能大于 C 点动能， B 点的动能可能等于 D 点的动能，但与A 点的动能大小不确定，故D 错误。故选 C。24 如图甲所示，小明用弹簧测力计拉木块，使它沿水平木板匀速滑动，图乙是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图象下列说法正确的是（）