(物理)物理-杠杆平衡条件的应用问题的专项-培优练习题及答案.doc
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- 物理 杠杆 平衡 条件 应用 问题 专项 练习题 答案
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1、一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1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( )AB点挂5个钩码BC点挂4个钩码CD点挂1个钩码DD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=10FL12FL杠杆不能平衡,故A错误;B若C点挂4个钩码时,杠杆右侧力与力臂的积为4F4L=16FL12FL杠杆不能平衡,故B错误;C若D点
2、挂1个钩码时,杠杆右侧力与力臂的积为F6L=6FL12FL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D2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( )AF先变小后变大BF逐渐变大C动力臂逐渐变小D动力臂逐渐变大【答案】A【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
3、先增大后减小,由杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,动力先变小后变大。故选A。【点睛】中等题.失分的原因是:不知道动力方向变化的过程中阻力和阻力臂的大小不变;不会画动力在不同位置时的动力臂;不会利用杠杆平衡条件通过动力臂的变化分析出动力的变化;不知道当动力与杠杆垂直时,动力臂最大,动力最小。3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 AF3和F4BF1和F3CF2和F4DF1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
4、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,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,甲物体的底面积为0.2m2,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
5、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则甲物体对水平地面的压强故C项错误,D项正确。故选D。5如图甲是制作面团的情景,把竹竿的一端固定在绳扣中,人骑在另一端施加一个向下的大小为F的力,面团被不断挤压后变得更有韧性,图乙为压面团原理图关于压面团过程的叙述正确的是( )A面团对杆的作用力方向向下B面团对杆的作用力大小等于FC面团被压扁说明力能使物体发生形变DA点向下移动的距
6、离小于B点向下移动的距离【答案】C【解析】【分析】【详解】A杆对面团的作用力向下,面团对杆的作用力向上,故A错误;B由于面团B点到支点C的距离小于A点到C的距离,根据杠杆定律F1L1=F2L2,可知面团对杆的作用力大于F,故B错误;C面团被压扁说明力能使物体发生形变,故C正确;DC为支点,A点向下移动的距离大于B点向下移动的距离,故D错误;故选C。6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,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A开始向上翘起,那么木尺受到的重力为()A3NB9NC1ND2N【答案】A【解析】【分析】【
7、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OB=l阻力为直尺的重力G,阻力臂CO=l-l=l由杠杆平衡的条件得FOB=GOC3Nl= GlG=3N故选A。7如图,一个长方体木箱,重心在它的几何中心,其高度为H、正方形底面的边长为L、重为G。想把这个木推倒(木箱较重,不会移动),在其中部的中心最初施加一个水平推力大小是()ABCD【答案】D【解析】【分析】【详解】由图示可知,把这个木箱推倒,它右下端与地面的接触点是支点,当小孩水平推木箱时,力臂为,阻力为木箱的重力,阻力臂为,如图所示:根据杠杆的平衡条件可得G=FF=故选D。8如图所示,在探究“杠杆平衡条件”
8、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
9、【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如图杠杆用细线悬挂起来,分别在A 、B两端分别挂上质量为、的重物时,杠杆平衡,此时AO
10、恰好处于水平位置,不计杠杆重力,则、的关系为A B C D无法判断【答案】C【解析】【详解】杠杆示意图如下:根据杠杆的平衡条件:可知,即因为力与相应的力臂成反比关系,从图中可以看出力臂,所以物体的重力,即,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、L1不变,,L2增大FL1GL2力F逐渐变大;故选C.12如图所示,杠杆在水平位置平衡下
11、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,则有A两侧钩码同时向外移一格,左边为右边为杠杆右端下沉,故A项不符合题意;B两侧钩码同时向内移一格,左边为右边为杠杆左端下沉,故B项不符合题意;C同时加挂一个相同的钩码,左边为右边为杠杆左端下沉,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,左边为右边为杠杆平衡,故D项符合题意。故选D。13在我国古代书籍墨经中,对杠
12、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
13、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D正确。故选D。【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。14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【解析】【详解】甲杠杆:浸入水中之前,由杠杆平衡条件可得即所以浸入水中后左端力和力臂的乘积为:浸入水中后右端力和力臂的乘积为:所以浸入水中后,左右两端力和力臂的乘积相等,
14、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即浸入水中后左端力和力臂的乘积为:浸入水中后右端力和力臂的乘积为:由于,结合可知,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。15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 132,甲、乙两物块的密度为2.6g/cm3。不
15、计硬杆 AB 的重力,则下列说法中正确的是( )A0.8103kg/m3B1.0103kg/m3C1.8103kg/m3D2.6103kg/m3【答案】C【解析】【分析】【详解】乙物体对杠杆的作用力为甲物体对杠杆的作用力为杠杆平衡时 即又知解得1.8103kg/m3选项A、B、D错误,不符合题意;选项C正确,符合题意故选C。16如图所示,有一个轻质硬杆,两端分别为A,D点,一重物悬挂于B点,力F作用在D点使硬杆平衡,为了使力F最小,支点O应选择在( )AA点BB点CC点DD点【答案】A【解析】【详解】由题意可知,支点O不会在B点,否则有力F的存在,轻质硬杆不能平衡;支点O也不会在D点,否则无论
16、力F大小如何,轻质硬杆也不能平衡;假设支点O在C点,那么根据杠杆的平衡原理可知,变换可得;假设支点O在A位置时,那么根据杠杆的平衡原理可知,变换可得,从图中可以看到,动力F的力臂最长,那么力F最小;故选A。17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1000cm3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200cm2,则下列说法中
17、正确的是( )A杠杆平衡时,乙对地面的压力为50NB甲的密度为2103kg/m3C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=10cm=0.1m,乙的底面积S乙= L乙2=(0.1m)2=0.01m2,杠杆平衡时,乙对地面的压力F乙=p乙S乙=3000Pa0.01m2=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=
18、8N,甲的密度甲=0.8103kg/m3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V排甲=810-4m3,甲落入水中静止时水面上升的高度h=0.04m,水对容器底部的压强比未放入甲时增加了p=gh=1103kg/m310N/kg0.04m=400Pa,故C正确;D原来容器中水的深度h=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p1=gh1=1103kg/m310N/kg0.34m=3400Pa,甲落入水中静止时,水对容器底部的压力F= p1S容=3400Pa2
19、0010-4m2=68N,故D错误18如图所示,小凯用拉力F提着重为G的物体匀速缓慢上升h,下列关于杠杆的有关说法正确的是()A拉力F所做的总功为FhB杠杆的机械效率是Gh/Fh100%C若把悬挂点从A点移至B点,把同一物体匀速缓慢提升相同的高度,拉力的大小与原来相同D若把悬挂点从A点移至B点,把同一物体匀速缓慢提升相同的高度,拉力所做的总功与原来相同【答案】D【解析】【分析】【详解】A重为G的物体匀速缓慢上升h,总功应为拉力F与力的方向上的位移s的乘积,由图可知sh则总功故A项错误;B物体重力做的功为有用功是而拉力做的功大于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,阻力
20、不变,阻力臂增大,动力臂不变则动力增大即拉力F变大,故C项错误;D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。19如图,一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上,用一竖直向上的力,欲使其一端抬离地面,则( )AF1F2,因为甲方法的动力臂长BF1=F2,因为动力臂都是阻力臂的2倍CF1F2,因为乙方法的阻力臂短DF1F2,因为乙方法的动力臂长【答案】B【解析】【分析】【详解】由图示可知,无论用哪种方法来抬,动力臂总是阻力臂的二倍,所用的力总等于阻力的二分之一,由于阻力就是重力,大小是不变的,所以动力的
21、大小也是不变的,故应选B。20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D先变大后变小【答案】A【解析】【分析】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,根据杠杆平衡条件分析得出动力变大。故选A。二、初中物理功和机械能问题21如图所示为运动员投掷铅球的过程示意图,下列有关说法错误的是( )A在a到b的过程中,运动员对铅球做了功B在b到c的过程中,运动员对铅球没有做功C在c到
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