2020-2021物理二模试题分类汇编——杠杆平衡条件的应用问题综合附答案解析.docx
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1、一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1 如图所示为建筑工地上常用的吊装工具,物体M 为重 5000N 的配重,杠杆AB 的支点为 O,已知 OA OB=12,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工人对地面的压力为400NB建筑材料P 重为 600NC建筑材料P 上升的速度为3m/sD物体 M 对地而的压力为4400N【答案】 A【解析】【分析】【详解】A当工人用300N 的力竖直向下拉绳子时,绳子对工人会施加竖直向上的拉力,其大小也为 300N,此时人受竖直向下的重力
2、 G、竖直向上的拉力 F、竖直向上的支持力 F 支 ,由力的平衡条件知道F+F 支 =G即F 支 =G-F=700N-300N=400N由于地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力,大小相等,所以,工人对地面的压力F 压=F 支 =400N故 A 正确;B由图知道,绳子的有效段数是n=2,且滑轮组摩擦均不计,由F1 G物G动知道,2建筑材料 P 的重力G=2F-G动 =2 300N-100N=500N故 B 错误;C因为物重由 2 段绳子承担,所以,建筑材料P 上升的速度v1 v绳 = 11m/s=0.5m/s22故 C 错误;D以定滑轮为研究对象,定滑轮受向下的重力、3 段绳子向下的
3、拉力、杆对定滑轮向上的拉力,由力的平衡条件知道FA =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=FA =1000N由杠杆的平衡条件知道FA OA=FB OB又因为 OA: OB=1: 2,所以FB = FAOA1000NOA500NOB2OA由于物体间力的作用是相互的,所以,杠杆对物体M 的拉力等于物体M 对杠杆的拉力,即F =F =500NBB物体 M 受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力,则物体M 受到的支持力为FM 支持 =GM -FB =5000N-500N=4500N因为物体间力的作用是相
4、互的,所以物体M 对地面的压力FM 压 =FM 支持 =4500N故 D 错误。故选 A。2 如图所示的轻质杠杆OA上悬挂着一重物GO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
5、。D 正故选 D。3 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Fl1 1F2 l2 可得Fmin 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
6、平位置平衡,在 B 点施加的力F2N故选 D。4 如图所示,一根均匀木尺放在水平桌面上,它的一端伸出桌面的外面,伸到桌面外面的部分长度是木尺长的1,在木尺末端的B 点加一个作用力F,当力F=3N 时,木尺的另一端4A 开始向上翘起,那么木尺受到的重力为()A3NB 9NC 1ND 2N【答案】 A【解析】【分析】【详解】设直尺长为l ,如图所示:从图示可以看出:杠杆的支点为O,动力F=3N动力臂1OB=l4阻力为直尺的重力G,阻力臂111CO=l -l= l244由杠杆平衡的条件得FOB=GOC113Nl= Gl44G=3N故选 A。5 悬挂重物 G 的轻质杠杆,在力的作用下倾斜静止在如图所示
7、的位置,若力施加在A点,最小的力为FA,若力施加在B 点或 C 点,最小的力分别为FB、 FC、且 AB=BO=OC下列判断正确的是()(忽略O 点的位置变化)A FA GB FB = GC FC FC【答案】 C【解析】【详解】在阻力和阻力臂不变的情况下,动力臂越大,动力最小;若力施加在A 点,当 OA 为动力臂时,动力最小为 Fa;若力施加在B 点,当 OB 为力臂时动力最小,为bF ;若力施加在 C点,当 OC为力臂时,最小的力为Fc,从支点作阻力的力臂为Gl,如图所示:A Fa 的力臂AOGl,根据杠杆的平衡条件可知,Fa G, A 错误。B Fb 的力臂BOGl,根据杠杆的平衡条件可
8、知,Fb G, B 错误。C Fc 的力臂CO Gl,根据杠杆的平衡条件可知,Fc G, C 正确。D Fb 的力臂BO=OC,根据杠杆的平衡条件可知,Fb=Fc, D 错误。6 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
9、,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。7 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 1 F 2。A 使动力、阻力的大小减少相同的数值F 时,由
10、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 Fl可知,12(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 L F L 可知,12F1(L+l1) F 2(L+l2),故 C 不符合;D使动力、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 。8 如图所示装置,杆的两端A、B 离支点 O 的距离之比 OA : OB1: 2 , A 端接一重为 GA的物体, B 端连一滑轮,滑轮上
11、挂有另一重为GB 的物体。现杠杆保持平衡,若不计滑轮重力,则 GA 与 GB 之比应是()A1 4B 12C 1 1D 2 1【答案】 C【解析】【分析】【详解】由杠杆平衡条件可知GA OAF OB即F GA OA OB因OA : OB1: 2所以F 1 GA2由图和动滑轮的特点可知F 1 GB2故GA1:1GB故选 C。9 如图所示,杠杆挂上钩码后刚好平衡,每个钩码的质量相同,在下列情况中,杠杆还能平衡的是A左右钩码各向支点移一格B左右各减少一个钩码C左右各减少一半钩码D左右各增加两个钩码【答案】 C【解析】设杠杆的分度值为L,一个钩码的重为G原来 4G2L=2G4L;左、右钩码各向支点移动
12、一格,左边=4GL=4GL,右边=2G3L=6GL,左边右边,杠杆向右端下沉,A 不符合题意;左右各减少一个钩码,左边=3G2L=6GL,右边=G4L=4GL,左边右边,杠杆向左下沉,B不符合题意;左、右钩码各减少一半法码,左边=2G2L=4GL,右边=G4L=4GL,左边=右边,杠杆平衡;C 符合题意;左右各增加两个钩码,左边=6G2L=12GL,右边=4G4L=16GL,左边右边,杠杆右边下沉, D 不符合题意,故选C10 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】
13、 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 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。11 如图所示,轻质杠杆AOB的支点是O,AO=BO。若在 A 端和 B 端分别悬挂重力相等的两个重物,则杠杆()A保持平衡BA 端下沉C B 端下沉D以上均可能【答案】 B【解析】【分析】【详解】轻质杠杆 AOB 的重力可不计,杠杆的示意图如下所示:动力和阻力大小均等于物体的重力,两个重
14、物的重力相等,则F1 =F2;动力臂为OA,阻力臂为 OC,满足OCOBOA所以可知F1OAF2OC根据杠杆的平衡条件可知,A 端下沉。故选 B。12 将打足气的篮球和套扎在气针上的未充气的气球,一起悬挂在杠杆右端,左端挂适量钩码使杠杆水平平衡。将气针插入篮球气孔中,篮球中的部分空气充入气球后,杠杆左端下降,如图所示。这个现象说明()A大气压的存在B钩码重大于篮球与气球总重C空气充入气球后,钩码对杠杆的拉力与其力臂的乘积变大D空气充入气球后,篮球和气球受到总的空气浮力变大【答案】 D【解析】【分析】【详解】开始杠杆平衡,由杠杆平衡条件得G 钩码 L 左=F 绳拉力 L 右篮球与气球受到竖直向下
15、的重力G、竖直向上的绳子拉力F、空气的浮力F 浮作用而静止,处于平衡状态,由平衡条件得G=F+F 浮则F=G- F 浮将气针插入篮球的孔中,篮球中的部分空气就充入气球后,篮球与气球受到的浮力F 浮 变大,而重力 G 不变,绳子的拉力 F 变小,因为球对杠杆的拉力 F 绳拉力 等于球受到的拉力 F,所以杠杆右端受到的拉力 F 绳拉力 变小,而 G 钩码 、 L 左、 L 右 不变,因此G 钩码 L 左F 绳拉力 L 右杠杆左端下沉。故A、 B、 C 不符合题意,D 符合题意。故选 D。13 如图所示,轻质杠杆左侧用细绳挂着正方体甲,正方体甲放在水平放置的电子测力计上,右侧挂着重为 1N 的钩码乙
16、, O 为支点,正方体甲的边长为 0.1m 。在杠杆水平平衡的条件下,当只改变动力臂 l1 ,电子测力计的示数 T 随之改变, T- l1 的关系如图所示。则下列判断正确的是()A阻力臂l2 为 6cmB正方体甲受到的重力为6NC当动力臂l1 =2cm 时,左侧细绳对杠杆的拉力为2ND当动力臂l1=4cm 时,正方体甲对电子测力计的压强为100Pa【答案】 D【解析】【分析】通过甲物体处于平衡条件的分析确定杠杆所受的拉力大小,再根据杠杆平衡条件结合图像上不同的点来解题。【详解】A根据题意,甲始终处于静止状态,甲受到绳子的拉力,甲物体自身的重力,电子秤对甲物体的支持力GF支F拉物体拉杠杆的力和杠
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