2020-2021中考物理专题复习杠杆平衡条件的应用问题的综合题及详细答案.docx
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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,用轻质材料制成的吊桥搭在河对岸一个人从桥的左端匀速走到桥的右端,桥面始终是水平的,不计吊桥和绳的重力,人从吊桥左端出发时开始计时则人在吊桥上行走过程中,吊桥右端所受地面支持力F 与人行走时间t 的关系图像是 ( )ABCD【答案】 B【解析】【详解】吊桥相当于一个杠杆,以吊桥的左端为支点,人从吊桥左端出发,匀速走到桥的右端,杠杆受到人的压力(阻力)等于人的重力,动力臂为OA=L,杠杆受到物体的压力(阻力)F=G,阻力臂为OB =vt,因为杠杆平衡,所以满足FOA=FOB=Gvt,即:FL=Gvt,FGvtL由此可知,当t=0 时, F=0当 t
2、增大时, F 变大, F 与人行走时间t 是正比例关系,故图象B 正确,符合题意为答案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 如图
3、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3O,所以力 F 的力臂为 0,又因为 0 乘以任何数都为0,所以力 F 不能使杠杆平衡;力F 使杠杆转动方向与重物使杠杆的转动方向相同,所以34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,杠杆在水平状态保持静止,要使弹簧测力计的示数变为原来的1 ,下列措2施中可行的是A去掉三个钩码B把钩码向左移动2 小格C把钩码向
4、右移动2 小格D把弹簧秤测力计向左移动2 小格【答案】 B【解析】【分析】【详解】根据杠杆平衡条件F1L1F2L2 得,4G 4LF2 8L,解得F2 2G,要使弹簧测力计的示数变为原来的1 ,2即 F2 G。A去掉三个钩码,根据杠杆平衡条件1122F L F L 得,2G4L F 8L,所以 F 21G,不符合题意;2B把钩码向左移动2 小格,根据杠杆平衡条件F1L1 F2L2 得,4G2L F28L,所以 F 2 G,故 B 符合题意;C把钩码向右移动2 小格,根据杠杆平衡条件F1L1 F2L2 得,4G6L F28L,所以 F 2 3G,故 C 不符合题意;D把弹簧秤测力计向左移动2 小
5、格,根据杠杆平衡条件F1L1 F2L2 得,4G4L F26L,8所以 F 2G,故 D 不符合题意。3故选 B。5 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G乙OB390NFA30NOA1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FA150N90N60N则甲物体对水平地面的压强F压60N300Pap甲0.2m2S甲故 C 项错误, D 项正确。故选 D。6 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
7、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Fl1 1F l 可得22Fmin4LG 2L则有G 2L4N2Fmin42N4L若在 B 点斜拉使杠杆在水平位置平衡,由杠杆平衡条件Fl1 1 F2l 2 可知F1F2l 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 D。7 要使图中的杠杆平衡,分别用FA、 FB、 FC 的拉力,这三个力的关系应是
8、A FA FB FCB FA FB FCC FAFC FBD FA=FB=FC【答案】 C【解析】【分析】【详解】分别从支点向三条作用线做垂线,作出三个力的力臂,如图;从图可知,三个方向施力, F B 的力臂 L OB 最长,其次是 L OC 、 L OA ,而阻力和阻力臂不变,由杠杆平衡条件 F1 L1 F2 L2 可知,动力臂越长动力越小,所以三个方向施力大小:F A F C F B 故选 C8 如图所示,在探究“杠杆平衡条件”的实验中,杠杆在力F 作用下在水平位置平衡,现保持杠杆始终在水平位置平衡,将弹簧测力计绕B 点从 a 转动到 b 的过程中,拉力F 与其力臂的乘积变化情况是()A一
9、直变小B一直变大C一直不变D先变小后变大【答案】 C【解析】【分析】【详解】将测力计绕B 点从 a 位置转动到b 位置过程中,钩码的重力不变,其力臂OA 不变,即阻力与阻力臂的乘积不变;由于杠杆始终保持水平平衡,所以根据杠杆的平衡条件可知,拉力 F 与其力臂的乘积也是不变的。故选 C。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
10、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)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 如图所示为一轻质杠杆。机翼模型固定
11、在直杆上,它们总重6N,直杆挂在杠杆上并保持与杠杆垂直。同一弹簧测力计在不同情形下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡。下列说法中正确的是()A测力计在a 位置时的示数为1.5NB测力计从a 位置转到b 位置后,示数将会变小C测力计在 a 位置时示数为 Fa,移至 c 位置时示数为 Fc,则 Fa Fc=41 D测力计在 c 位置时,对模型水平向右吹风,示数将会变大【答案】 C【解析】【分析】【详解】A我们将杠杆左边受到的拉力定义为阻力,右边受到的拉力定义为动力。因为动力臂为阻力臂的 1 ,根据杠杆平衡条件FlF l2 我们可以知道,动力应为阻力6N的 4 倍,即为41 1224N,A 选项错误,不符
12、合题意;B测力计 a 位置时,动力臂等于支点到力的作用点的距离;当测力计在b 位置时,动力臂与支点到力的作用点的距离为直角三角形的一条直角边与斜边的关系,即测力计从a 位置转到 b 位置,动力臂变小了。根据杠杆平衡条件Fl1 1F2l2 可以知道,在阻力与阻力臂均不变的情况下,动力臂减小,要使杠杆继续平衡,动力应该增大。B 选项错误,不符合题意;C当测力计从 a 位置转到 c 位置时,动力臂变为原来的4 倍。由杠杆平衡条件Fl1 1 F2l 2可以知道,在阻力与阻力臂均不变的情况下,动力臂变为原来的4 倍,要使杠杆继续平衡,动力应变为原来的1 ,即 Fa Fc=4 1。C 选项正确,符合题意;
13、4D对模型向右吹风,根据流体压强与流速的关系可以知道,模型会受到一个向上的升力,即杠杆左边受到的拉力会减小。根据杠杆平衡条件Fl1 1F2l2 可以知道,在力臂均不变的情况下,阻力减小了,要使杠杆继续平衡,动力也应减小。D 选项错误,不符合题意。故选 C。11 用如图所示的杠杆提升重物,设作用在 A 端的力 F 始终与杆垂直,那么,在将重物提升到最高处的过程中,力F 的大小将()A逐渐变小B先变小,后变大C逐渐变大D先变大 ,后变小【答案】 D【解析】【分析】【详解】由题知,当慢慢提升重物时,重力(阻力 )不变 ,阻力臂增大 (水平时最大 ),动力臂不变,即: G 不变、 L1212C.不变
14、,, L 增大 FLGL力 F 逐渐变大;故选12 小明探究杠杆的平衡条件,挂钩码前,调节杠杆在水平位置平衡,杠杆上每格距离相等,杆上A、 B、 C、 D 的位置如图所示,当A 点挂 4 个钩码时,下列操作中能使杠杆在水平位置平衡的是()A B 点挂 5 个钩码B C 点挂 4 个钩码C D 点挂 1 个钩码D D 点挂 2 个钩码【答案】 D【解析】【分析】【详解】设每个钩码重力为F,每个小格长度为L,则 O 点左侧力与力臂的积为4F3L=12FL杠杆的平衡条件是A若 B 点挂 5 个钩码时,杠杆右侧力与力臂的积为5F2L=10FL 12FL杠杆不能平衡,故A 错误;B若 C点挂 4 个钩码
15、时,杠杆右侧力与力臂的积为4F4L=16FL 12FL杠杆不能平衡,故B 错误;C若 D 点挂 1 个钩码时,杠杆右侧力与力臂的积为F6L=6FL 12FL杠杆不能平衡,故C 错误;D若 D 点挂 2 个钩码时,杠杆右侧力与力臂的积为2F6L=12FL=12FL杠杆能平衡,故D 正确。故选 D13 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
16、,则有2G3l3G2lA两侧钩码同时向外移一格, 左边为2G4l8Gl右边为3G3l9Gl8Gl9Gl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。14 身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900N 的重物已知扁担长为 1.8m ,重物悬挂点与
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