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1、一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1C 点为硬棒 AD 的重心，硬棒可绕 A 点转动。在棒的 B 点施加力 F1， F1 的方向沿 OO 线，棒在图所示位置处于静止状态。则1GBF1s1 GA F=s2C重力的力臂等于S1D F1 方向沿 OO线向下【答案】 A【解析】【分析】【详解】AB由图像可得，1的距离为23，根据杠杆的平衡条A 点到 Fs ，若令 A 点到重力的距离为s件“动力动力臂=阻力阻力臂”可知F1 s2G s3可以推出F1s3 Gs2由于s3s2可得F1G故 A 选项正确，符合题意，B 选项错误，不符合题意；C重力的力臂为支点 A 到重力的距离，重力竖直向下，因此力臂为水平方向
2、，故C 选项错误，不符合题意；1的方向应该向上，故D 选项错误，不D F 与 G 在支点同侧，重力方向竖直向下，所以F符合题意。2 如图所示，轻质杠杆成水平且 A 点与圆弧形架OA 的 B 点挂着一个重物， PQ 的圆心重合，那么当环A 端用细绳吊在圆环M 从 P 点逐渐滑至M 下，此时 OA 恰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
3、变小后变大，故选D 。3 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】AF1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
4、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F111G400N 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F21G G动1500N+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%=Gh100%=400N100%88.9%W总Gh G轮 h400N 50N故 D 正确4 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
5、F，使杠杆保持平衡，然后向右缓慢转动F 至水平方向，这一过程中（）A F 先变小后变大BF 逐渐变大C动力臂逐渐变小【答案】 AD动力臂逐渐变大【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
6、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。5 如图所示为等刻度轻质杠杆，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 B 点用垂直 OB 竖直向下的力使杠杆在水平位置平衡，此时所用的力最小，根据杠杆平衡条件FlF l 可得1 12 2Fmin 4LG 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
7、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 D。6 如图所示，杠杆在水平位置处于平衡状态。下列操作仍能使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左侧的钩码向左移一格，右侧增加一个钩码C在两侧钩码下方，同时加挂一个相同的钩码D在两侧钩码下方，同时减去一个相同的钩码【答案】 B【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两边各向外移一格，左边2G4L8GL右边3G3L9GL由于8GL9GL杠杆右端下沉，故A 不符合题意；B左侧的钩码向左移
8、一格，右侧增加一个钩码，因左边2G4L右边4G2L因2G4L4G2L故 B 符合题意；C在两侧钩码下方，同时加挂一个相同的钩码，左边3G3L9GL右边4G2L8GL因为9GL8GL杠杆左端下沉，故C 不符合题意；D在两侧钩码下方，同时减去一个相同的钩码，左边G3L3GL右边2G2L4GL由于3GL4GL杠杆右端下沉，故D 不符合题意。故选 B。7 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
9、，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 段处于水平位置时，如右图所示最省力，F2lOB=GlOCGl OCGlOCF2=故选 BlOBlOBl OC lOBF2 GF1 F2；8 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】
10、 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，A 点沿竖直向下方向施力大于在 D 选项错误。B
11、点沿竖直向下方向施加的力，故选 B。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）
12、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，长1m 的粗细均匀的光滑金属杆可绕O 点转动，杆上套一滑环，用测力计竖直向上拉着滑环缓慢向右移动，并保持金属杆处于水平状态。则测力计示数F 与滑环离开 O 点的距离s 之间的关系图像为（）ABCD【答案】 B【解析】【分析】【详解】由题意可知，测力计竖直向上拉着滑环缓慢向
13、右移动的过程中，金属杆处于水平状态，处于平衡状态，根据杠杆的平衡条件可得GOA1 lOAFs k2金属杆的重力和金属杠的长度大小不变，即k 是定值，那么可得到F1ks从上式可知随着距离s 的变大，测力计示数F 在变小，两者是成反比的，两者的关系图像是 B 图像。故选 B。11 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
14、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。12 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【答案】 DD弹簧测力计示数先变
15、小后变大【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。13 如图甲，轻质杠杆AOB可以绕支点O转动，AB两端分别用竖直细线连接体积均为、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6000cm3 的水 (甲并未与水
16、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,若已知圆柱形容器的底面积为200cm 2，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 1000cm3 =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
17、 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/m10N/kg甲落入水中静止时水面上升的高度V排=810-4 m
18、32 =0.04m，h=20010-4mS容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=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14 如图所示，在探究杠杆平衡条件的
19、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 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
20、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，
21、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，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，
22、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D 项不符合题意。故选 C。17 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A
23、50NB 30NC 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 C18 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 = 100
24、0N 0.3300Nl 2 m故选 B。19 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D无法判定【答案】B【解析】【详解】如图 1，设 O 点到粗端的距离为 L，在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
25、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G 右， 再加上被取走的部分，仍有左端的重力小于右端重力，即粗端重力大，质量大。故选 B 。20 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：
26、NLABGLAD则：N25cos2G30cos解得：G 5 N 3故 A 项符合题意；BCD项不符合题意；C 正确；由图乙可知，小球的速 D 错误；故应选 C二、初中物理功和机械能问题21 如甲图所示，小球从竖直放置的弹簧上方一定高度处由静止开始下落，从a 处开始接触弹簧，压缩至c 处时弹簧最短从a 至 c 处的过程中，小球在b 处速度最大小球的速度 v 和弹簧被压缩的长度 L 之间的关系如乙图所示不计空气阻力，则从a 至c 处的过程中，下列说法中正确的是（）A小球所受重力始终大于弹簧的弹力B小球的重力势能先减小后增大C小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能D小球的动能一直减小【答案】 C【解析
27、】【详解】在小球向下压缩弹簧的过程中，小球受竖直向上的弹簧的弹力、竖直向下的重力；在ab段，重力大于弹力，合力向下，小球速度越来越大；随着弹簧压缩量的增大，弹力逐渐增大，在 b 处弹力与重力相等，小球的速度达到最大；小球再向下运动（bc 段），弹力大于重力，合力向上，小球速度减小；故A 错误；小球从a 至 c 的过程中，高度一直减小，小球的重力势能一直在减小，故B 错误；小球下落压缩弹簧的过程中，不计空气阻力，机械能守恒，则小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能，故度先增大后减小，则小球的动能先增大后减小，故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
28、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 ，功率分别为P1 和P2，则下列关系式中正确的是（）A W1 W2C P1= P2D P1 W2。故 A 错误， B 正确；CD他们用相同时间把同样重的杠铃举起，相同的时间内，做的功越多，功率越大。由上可知 W1 W2 ，所以 P1 P2。故 CD 错误。故选 B。23 利用如图所示的滑轮组将重为20N 的物体在2s 内匀速提升2m，拉力 F 等于 12N。此过程中，下列说法不正确的是（）A拉力所做的有用功为40JB拉力所做
29、的总功为48JC拉力 F 的功率大小为20WD滑轮组的机械效率为83.3%【答案】 C【解析】【详解】A根据公式可得W有用Gh20N2m40J故 A 正确，不符合题意；B由图可知s2h22m4m根据公式可得W总Fs12N4m48J故 B 正确，不符合题意；C拉力的功率W总48J =24WPt2s故 C 错误，符合题意；D滑轮组的机械效率W有100%40J 100% 83.3%W总48J故 D 正确，不符合题意。故选 C。24 2019 年 5 月 17 日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭成功发射第45 颗北斗导航卫星。下列说法错误的是（）A运载火箭加速上升过程中，重力势能变小，动能增
30、大B运载火箭加速升空是利用了物体间力的作用是相互的C北斗卫星绕轨道运行时受到非平衡力的作用D北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，动能变小，机械能守恒【答案】 A【解析】【分析】物体由于运动而具有的能叫动能，质量越大，速度越大，动能就越大；物体由于被举高而具有的能叫重力势能，质量越大，高度越高，重力势能就越大；物体间力的作用是相互的；物体受平衡力的作用处于平衡状态；在太空中，卫星绕地球运动时，没有阻力作用，没有克服摩擦做功，机械能守恒。【详解】A火箭上升过程中高度增大，重力势能增大，速度增大，动能增大，故A 错误，符合题意；B火箭升空时向后喷出高温气体给空气一个向后的力，空气给火箭以反作用力，
31、是利用了物体间力的作用是相互的，故 B 正确，不符合题意；C火箭入轨后做圆周运动运动状态不断改变，故受到非平衡力的作用，故C 正确，不符合题意；D北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，速度减小，高度增加，所以动能减小，势能增加；北斗卫星在地球大气层外运行，不受空气阻力的作用，只有动能和势能之间的转化所以机械能守恒，故D 正确，不符合题意。故选 A。25 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 随时间减小得越来越慢，故D 错误。故选 C。26 下列估测最接近实际的是（）A中学生的正常体温约为38.6B中学生站立在地面上对地面的压强大约为103PaC中学生游泳时受到的浮力大约