《上海物理杠杆平衡条件的应用问题的专项培优练习题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《上海物理杠杆平衡条件的应用问题的专项培优练习题.docx（32页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1 小军利用如图所示的装置测量某液体的密度，他将同种材料制成的甲、乙两物块分别悬挂在轻质硬杆AB 的两端，把甲浸没在待测液体中，调节乙的位置到C 处时，硬杆AB 恰好水平平衡。已知：OC=2OA，甲、乙的体积比为13 2，甲、乙两物块的密度为2.6g/cm 3。不计硬杆AB 的重力，则下列说法中正确的是（）33A 0.8 10kg/m33B 1.0 10kg/m33C 1.8 10kg/m33D 2.6 10kg/m【答案】 C【解析】【分析】【详解】乙物体对杠杆的作用力为F乙G乙 m乙 g = 物V乙 g甲物体对杠杆的作用力为F甲G甲F浮物V甲 gV排 g
2、= 物V甲 gV甲 g杠杆平衡时F甲 OAF乙OC即（物V甲 g）物V乙 g OCV甲 g OA又知OC， 2OAV甲V乙 =13 2解得33 1.8 10kg/m选项 A、 B、 D 错误，不符合题意；选项C 正确，符合题意故选 C。2 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
3、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，拉力先变小后变大，故选D 。3 生活中，小华发现有如图甲所示的水龙头，很难徒手拧开，但用如图乙所示的钥匙，安装并旋转钥匙就能正常出水（如图丙所示）下列有关这把钥匙的分析中正确的是A在使用过程中可以减小阻力臂B在使用过程中可以减小阻力C在使用过程中可以减小动力臂D在使用过程中可以减小动力【答案】 D【解析】【详解】由图可知，安装并旋转钥匙，阻力臂不变，阻力不变，动力臂变大，根据杠杆平衡的条件 F1L 1 =F2L 2 可知，动力变小，故选 D 。4 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
4、34A F和 F13B F和 F24C F和 F12D F和 F【答案】 A【解析】【详解】因为力 F3 的作用线所在的直线过支点O，所以力 F3 的力臂为 0，又因为 0 乘以任何数都为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。5 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
5、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，F 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 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。6 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（
6、 ）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。7 一根粗细均匀的铁棒挂在中点时刚好处于平衡，如图（b ）所示的情况，铁棒将（）a）所示，如果将右端弯成如图A顺时针转动B逆时针转动C静止不动D以上三种情况均有可能【答案】B【解析】【分析】【详解】图 a 中，水平铁棒在水平位置处于平衡状态，根据杠杆平衡条件可知G左 l左G右l 右图 b
7、中，将铁棒右端弯折，此时铁棒右边的重力不变，右端铁棒的重心将向左移动，力臂l右 减小，而左边的力和力臂不变；因此G左l左G右l 右所以铁棒左端下沉，右端上升，即铁棒将沿逆时针转动。故选 B。8 能使杠杆OA 水平平衡的最小力的方向为（）A ABB ACC ADD AE【答案】 A【解析】【分析】根据杠杆平衡的条件，F1L=F L，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的122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
8、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
9、置保持不变，由（4+1） N 3cm（ 3+1）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（得，杠杆的左端下沉，故 C 不符合题意；4-1） N 3cm（ 3-1） N 4cmD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D甲失去平衡，乙仍保持平衡【答案】B【解
10、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 gV1 L1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 L1L2 ，结合可
11、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。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
12、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，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【答案】B【解析】
13、【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G F OB 40N 0.75m =120NOC0.25m故 B 正确。故选 B。13 如图所示， AC 硬棒质量忽略不计，在棒的B 点悬挂一个重物，在棒的C 点施加一个方向沿 OO 的力 F ，棒在力 F 的作用下从水平位置被缓慢提升到图示位置。则下列相关描述正确的是（）A力 F 的方向沿 OO 向
14、下BABC 是费力杠杆C阻碍杠杆转动的力是悬挂在杠杆上的物体的重力D在提升过程中，力 F 变小【答案】 D【解析】【详解】A F1 对杠杆的拉力向下，则为了将杠杆抬起，力F 的方向应沿 OO 向上，故 A 错误；B由于力 F 的方向应沿 OO 向上，则动力臂为2S ，阻力臂小于动力臂，则杠杆为省力杠杆，故 B 错误；C与杠杆接触的是悬挂在杠杆上的绳子，则阻碍杠杆转动的力是绳子对杠杆的拉力，故C 错误；D在移动过程中，F的力臂逐渐变小，拉力F 力臂不变，则由杠杆平衡公式Fl=F l可1112 2知力 F 变小，故D 正确。故选 D 。14C 点为硬棒AD 的重心，硬棒可绕A 点转动。在棒的B 点
15、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SD F 方向沿 OO线向下11【答案】 A【解析】【分析】【详解】AB由图像可得， A 点到 F1的距离为 s2，若令 A 点到重力的距离为s3，根据杠杆的平衡条件“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，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
16、竖直向下，所以F符合题意。15 如图所示，轻质均匀杠杆分别挂有重物GA和GB（GAGB,） 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 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=GB
17、lB+GlB由于 lAlB，所以 GlAGlB；所以：GAlA+GlAh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 项错误；C悬挂点从A 点移至 B 点，阻力臂增大，根据公式动力臂不变则动力增大即拉力F 变大，故C 项错误；Fl1 1F l ，阻力不变，阻力臂增大，22D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。18 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
18、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 =1000N0.3300Nl 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）
19、，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 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
20、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。D 正确。【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。二、初中物理功和
21、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】【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
22、 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C 正确；由图乙可知，小球的速度先增大后减小，则小球的动能先增大后减小，故D 错误；故应选 C22 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，
23、势能减小，机械能不变B A 点到 C 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
24、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。23 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（）A木块两次受到的拉力和摩擦力均相等B木块第1 次受到的拉力较大C木块两次的动能一样多D两次拉力对木块做的功一样多【答案】 A【解析】【分析】【详解】AB从图象上可以看出，木块两次都
25、是作匀速直线运动，而做匀速直线运动的物体受平衡力作用。因木板受到的压力大小和接触面的粗糙程度不变，则两次滑动摩擦力大小不变，所以两次木块受到的拉力相等，故A 选项正确， B 选项错误；C从图中可以看出第一次木块运动的速度较大，而木块的质量不变，所以第一次木块具有的动能多，故 C 选项错误；D从图中可以看出，在相同拉力作用下，木块两次运动的距离不同，所以木块两次所做的功不同，故D 选项错误。故选 A。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，动能增大B运载火箭加速升空是
26、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，是利用了物体间力的作用
27、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，故合题意；C 正确，不符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 九年级的小黄同学一口气从一楼跑到四楼教室，所用时间为身重力做功的功率最接近（ ）30 s。他上楼过程克服自A1.5 WB 15 WC 150 WD 1500 W【答案】C【解析】【分析】【详解】一层楼的高度约为 3m，三层高度约为 9m，九年级的同学体重大约为 50
28、kg，则克服自身重力所做的功约为W=Gh=mgh=50kg10N/kg 9m=4500J克服重力做功的功率W4500JP150Wt30s故 ABD，都不符合题意， C 符合题意。故选 C。26 下列关于做功和功率的说法中正确的是（）A有力作用在物体上，力一定对物体做功B物体对外做功越多，功率就越大C在光滑水平面上做匀速直线运动的物体，功率为零物体做功就越多D物体受到的作用力越大，力对【答案】C【解析】【分析】【详解】A有力作用在物体上，没有通过距离，力对物体没有做功，故A 错误；B根据 PWt 可知，功率大小同时跟做功多少和做功时间有关，因此做功越多，功率不一定越大，故B 错误；C在光滑的水平面上，物体依靠物体的惯性做匀速直线运动，水平方向上没有受到力的作用，没有力对物体做功，因此功率为零，故C 正确；D力对物体做功大小WFs ，做功多少同时跟力的大小和在力的方向上通过的距离有关，故 D 错误。故选 C。27 班里组织一次“比一比上楼时的功率”活动，从一楼登上五楼，比谁的功率最大。为此，需要测量一些物理量。下列物理量中必须测量的是() 五楼到一楼的高度H； 从一楼到达五楼所用的时间T； 每个同学的体重G； 四楼到五楼楼梯的长度 L。