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1、一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1 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【答案】 BD甲失去平衡，乙仍保持平衡【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 gV2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
2、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 L1 L2 ，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。2 如图所示的轻质杠杆OA 上悬挂着一重物G，O 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
3、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；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，故确。故选 D。D 正3 如图所示，将重150N的甲物体用细绳挂在轻质杠杆的A 端，杠杆的B 端悬挂乙物体，杠杆在水平位置平衡，已知：乙物体所受重力为30N，AO : OB1:3，甲物体的底面积为 0.2m 2， g
4、 取10N/kg 。下列说法正确的是（）A甲物体对杠杆的拉力为 10NB杠杆对甲物体竖直向上的拉力为60NC甲物体对水平地面的压强为750PaD水平地面对甲物体的支持力为60N【答案】 D【解析】【分析】【详解】对物体甲受力分析，甲受到重力、地面给甲的支持力、杠杆施加的拉力的作用，其中杠杆施加的拉力与甲对杠杆的拉力为一对相互作用力，地面给甲的支持力和甲给地面的压力为一对相互作用力。AB根据杠杆平衡条件可知杠杆A 端受到物体的拉力与OA 的乘积等于乙给B 端的拉力与OB 的乘积相等，则有G乙OB30N3FA90NOA1即甲对杠杆的拉力为90N，杠杆施加的拉力与甲对杠杆的拉力为一对相互作用力，故A
5、B 项错误；CD甲给地面的压力等于地面给甲的支持力为F压F支G甲FA150N90N60N则甲物体对水平地面的压强F压60Np甲S甲0.2m2 300Pa故 C 项错误， D 项正确。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 OO线，棒在图所示位置处于静止状态，则（）A F1F2L2+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=30GF1L1 h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
6、误；C悬挂点从 A 点移至 B 点，阻力臂增大，根据公式FlF l2，阻力不变，阻力臂增大，1 12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。14 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
7、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 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。15 如图所示，粗细均匀的铁棒AB 静止在水平地
8、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。16 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
9、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F41 G3由此可得，最省力的为F4。故选 D。17 如图为搬运砖头的独轮车，车箱和砖头所受的总重力G 为1 000 N（车架所受重力忽略不计），独轮车的有关尺寸如图所示，推车时，人手向上的力
10、F 的大小为（）A200 NB 300 NC 400 ND 500 N【答案】 B【解析】【分析】【详解】由平衡条件可知Gl1Fl 2则FGl1 =1000N0.3300Nl 2 m故选 B。18 在一个长 3 米的跷跷板（支点在木板中点）的两端分别放置两个木箱，它们的质量分别为 m1=30kg， m2=20kg，为了使跷跷板在水平位置平衡，以下做法可行的是（）A把 m1 向右移动0.5 米B把 m2 向左移动0.5 米C把 m1 向右移动0.2 米D把 m2 向左移动0.3 米【答案】 A【解析】【分析】【详解】跷跷板的支点在木板中点，根据图中信息可知，木板左边受到的压力比右边大，为了使跷跷
11、板在水平位置平衡，应该将m1 向右移，则m2 的力臂不变为1.5m，根据杠杆的平衡条件有m1 gl1m2 gl 2代入数据可得m1 向右移后的力臂m2 gl 220kg 1.5ml11mm1g30kgm1 的力臂由1.5m 变为 1m，为了使跷跷板在水平位置平衡，把m1 向右移动 0.5 米，所以BCD项错误， A 项正确。故选 A。19 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
12、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。20 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
13、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。二、初中物理
14、功和机械能问题21 为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了如图所示的滑轮组装置。当用图甲所示随时间变化的竖直向下的拉力F 拉绳时，物体的速度v 和物体上升的高度 h 随时间变化的关系分别如图乙和丙所示（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。下列计算结果正确的是（）A0s1s 内，地面对物体的支持力是10NB 1s2s 内，拉力F 做的功是62.5JC 2s3s 内，拉力F 的功率是300WD 2s3s 内，滑轮组的机械效率是62.5%【答案】 C【解析】【分析】【详解】A从图乙可以看到，时间从第 2s 到第 3s 时，速度大小是不变的，这时处于平衡状态，物体受到的拉力大小等于重物
15、和动滑轮的总重，即F拉GG动340N120N由题意可知， 0s1s 内，地面对物体的支持力符合关系式F支3F拉GG动120N从图甲可以看到， F拉30N ，解得 F支30N， A 错误；B从图甲可以看到，1s2s 内，拉力 F 的大小是50N，物体上升的高度是1.25m ，三条绳子托着动滑轮，绳端移动的距离是s3h31.25m 3.75m拉力 F 做的功是WFs50N 3.75m187.5J拉力 F 做的功是187.5J， B 错误；C 2s3s 内，物体匀速运动，绳端也是匀速运动，拉力F 的大小是40N，绳端移动的速度v绳32.5m/s7.5m/s根据 PFv 可知，拉力F 的功率PFv绳4
16、0N7.5m/s300W拉力 F 的功率是300W， C 正确；D 2s3s 内，物体上升的高度h3.75m-1.25m2.5m拉力 F 的大小是40N，则滑轮组的机械效率W有用功100%Gh100N2.5m83.3%W总功100%40N 3100%Fs2.5m滑轮组的机械效率约是83.3%， D 错误。故选 C。22 如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面上，小球由经过另一侧高点 B 后到达最高点 C下列分析不正确的是（A 点以速度）v 沿轨道滚下，A小球在 A、 B、 C 三点的速度大小关系是vC vB vAB小球在 A、 B 两点的动能之差等于小球从A 点到 B 点克服摩擦力做的功C小
17、球在 A、 B 两点具有的重力势能相同D整个过程只有重力对小球做功【答案】 D【解析】【分析】【详解】A小球运动过程中会克服摩擦力做功，且质量不变，故从A 运动到 C的过程中，机械能减小，小球在 A 与 B 点的势能相同，故在A 点的动能大于B 点的动能， C 点最高，故小球在 C 点的势能最大，动能最小，所以vCvB vA ，故 A 正确，不符合题意；BCA、 B 两点高度相同，小球的质量不变，故小球的重力势能相同，小球从A 点运动到 B点，会克服摩擦力做功，动能减小，动能之差等于克服摩擦力所做的功，故B、 C 正确，不符合题意；D整个过程中，摩擦力也会对小球做功，故D 错误，符合题意。故选
18、 D。23 立定纵跳摸高是中学生常见的运动项目，起跳前先屈膝下蹲，然后脚掌用力蹬地，伸展身体，两臂上挥，竖直向上跳起至最高点，小刚同学在一次立定纵跳摸高中消耗的能量约为（ ）2345A3 10JB 3 10JC 3 10JD 3 10J【答案】 A【解析】【分析】【详解】中学生重力的平均值约600N，当起跳后重心升高的高度为： h=0.5m；在起跳时所消耗的能量用来增加了同学的重力势能了，所以当该同学跳起后增加的重力势能最大值是：2E=W=Gh=600N 0.5m=300J=3 J10，故 A 正确， BCD错误；应选 A24 一个小石块从空中的某一高度,由静止开始竖直下落,若不计空气阻力，从小石块开始下落，到刚落到地面的过程中，小石块的重力势能Ep 随着时间的变化图像可能是()ABCD【答案】 C【解析】【分析】【详解】由题意可知，不计空气阻力，从小石块开始下落，到刚落到地面的过程中，石块做加速运动，石块在相同时间内下降的速度越来越大，石块所处的高度减小得越来越快，石块的重力势能 Ep 减小得越来越快，符合这一规律的只有C 图，而 D 图是石块的重力势能Ep 随时间