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1、一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1 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，AB3BO ，配重的重力为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
2、 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 （ G FN）2G动当压力为 85N 时F14（）2G动120N -85N当压力为 60N 时F24（）2G动120
3、N - 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400N4 （120NFN） 230N解得FN35N故 C 正确；D配重刚好被拉起，即它对
4、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。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
5、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。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 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
6、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FAG乙OB30N3OA90N1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AB 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 FA 150N 90N 60N则甲物体对水平地面的压强p甲F压60N300PaS甲0.2m2故 C 项错误， D 项正确。故选 D。4 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
7、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 1F 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+l2)，故 C 不符合；D使
8、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 。5 如图所示，杠杆可绕O 点转动，力F 作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直；在将杠杆缓慢地由位置A 拉到位置B 的过程中，力F（）A变大B变小C不变【答案】 A【解析】【分析】D先变大后变小解答此题，首先要判断杠杆的五要素中，有哪些要素发生了变化，然后再利用杠杆的平衡条件进行分析。【详解】将杠杆缓慢地由位置杠杆平衡条件Fl1 1故选 A。A 拉到位置 B，动力臂不变，阻力G 的力臂变大，而阻力不变，根据F2 l2 分析得出动力变大。6 小明做探究杠杆平衡条件的实验时将手中的
9、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
10、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=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
11、；已知 GA BA B，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G所以 l l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+GlAGBl B+GlB即右边力和力臂的乘积较大，所以杠杆不能平衡，向右端下沉。故选C。15 如图甲，轻质杠杆AOB 可以绕支点O 转动，A、 B 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
12、6000cm 3 的水 (甲并未与水面接触)，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 =300
13、0Pa0.01m2=30N，故 A 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/m 10N/kg甲落入水中
14、静止时水面上升的高度V排810-4 m3h=S容=10-4 m 2=0.04m，200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F= p1S 容 =3400Pa20010-4m2=68N，故 D 错
15、误16 如图，小明用一轻质杠杆自制简易密度秤的过程中，在A 端的空桶内分别注入密度已知的不同液体，改变物体M 悬挂点B 的位置，当杠杆在水平位置平衡时，在M 悬挂点处标出相应液体的密度值，下列关于密度秤制作的说法中，正确的是（）A每次倒入空桶的液体质量相同B秤的刻度值分布不均匀C增大 M 的质量，秤的量程会减小D悬点 O 适当左移，秤的量程会增大【答案】 D【解析】【分析】【详解】A轻质杠杆自身的质量不计，假如每次倒入空桶的液体质量相同，那么液体的重力是相同的，根据杠杆的平衡条件可知G液l OAGM lM ， G液 、 lGlM 不变，物体OA 、 M 不变，则M 悬挂点 B 的位置是不变的，
16、这样不能知道液体的密度，密度秤不能正常使用，A 错误；B每次倒入空桶的液体体积相同，根据杠杆的平衡条件可知G液 lOA GM lM ，即液V液 gl OAGM l MGM l M液 与 lM 成正比，则秤的刻度值分布是均匀的，B 错误；化简可得 液，可知V液 gl OAC增大 M 的质量，根据杠杆的平衡条件G液 lOA GM lM 可知，秤的量程会变大， C 错误；D悬点 O 适当左移，阻力臂是增大的，根据杠杆的平衡条件G液lOA GM l M 可知，秤的量程会变大， D 正确。故选 D。17 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
17、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2G2
18、l3Gl ，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。18 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P，每个滑轮重100N，工人体重为700N，杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计。当工人用300N的力竖直向下以1m/s的速度匀速拉动绳子时（）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【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