资源描述
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杠杆的平衡分析法及其应用
一.选择题(共10小题)
1.AC硬棒质量忽略不计,在棒的B、C两点施加力F1、F2,F2的方向沿OO′线,棒在如图所示位置处于静止状态,则( )
A.F1<F2 B.F1=F2
C.F1力臂小于s1 D.F2方向沿OO′线向下
2.如图是吊车起吊贷物的结构示意图,伸缩撑杆为圆弧状,工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直,使吊臂绕O点缓慢转动,从而将货物提起.下列说法正确的是( )
A.吊臂是一省力杠杆,但要费距离
B.吊臂是一个费力杠杆,但可以省功
C.匀速顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆支持力的力臂变小
D.匀速顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆支持力渐渐变小
3.如图所示,密度均匀的细杆AB与轻杆BC用光滑铰链铰在B端,A、C两端也用光滑铰链铰于墙上,AB=BC,BC杆水平,AB杆与竖直方向成37°,此时AB杆与BC杆之间的作用力为F1.若将两杆的位置互换,AB杆与BC杆之间的作用力为F2,则F1:F2为( )
A.3:5 B.5:3 C.4:5 D.5:4
4.小华通过实验探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系,实验过程中,保持阻力、阻力臂不变,但杠杆水平平衡时,测出每一组动力臂L和动力F的数据,并利用实验数据绘制了F和L的关系图象,如图所示,根据图象可以知道( )
A.阻力的大小 B.阻力臂的大小
C.动力臂为0.1m时的动力大小
D.动力与动力臂的比值为定值
5.如图所示,滑轮下挂重为600N的物体G,滑轮重60N,绳和杠杆都是轻质的.要在图示位置使杠杆平衡,在杠杆的A点所加的竖直向上的力F大小应是(杠杆上标度的间距相等)( )
A.800 N B.540 N C.440 N D.400 N
6.如图所示.均匀木捧AB长为1m,水平放置在O1、O2两个支点上.已知AO1、O2B的长均为0.25m.若把B端竖直向上稍微抬起一点距离.至少要用力20N.则下列说法中正确的是( )
A.木棒自重40N
B.若把B端竖直向下稍微压下一点距离至少要用力60N
C.若把A端竖直向上稍微抬起一点距离至少要用力20N
D.若把A端竖直向下稍微压下一点距离至少要用力40N
7.如图,重力不计的一木板AC可绕O点无摩擦转动,木板AC长9m,在A端挂一边长为50cm的正方体P,一台电动车由B点向C点运动.当车在起点B时,P对地面的压强为4500Pa,且OA=2m,OB=1.5m.若车的质量为50kg,g取10N/kg,则( )
A.若车由B点以0.3m/s的速度向右运动且保持木板静止,车最多可以运动20s
B.木板保持静止情况下,车由B点向右最多可以运动7m
C.若车由B点向右运动2.5m,P对地面的压强为2000Pa
D.物体P重1200N
8.如图所示是小明同学进行杠杆平衡实验的示意图,在该实验中如果把测力计的拉力叫做动力,悬挂钩码的细绳对杠杆的拉力叫做阻力,在使杠杆水平平衡的情况下,下列说法中正确的是( )
A.动力臂和阻力臂之和总是等于杠杆的总长度
B.动力沿b方向时,动力和钩码的重力大小相等
C.动力和竖直方向的夹角为60°时,该杠杆是费力杠杆
D.改变动力的方向但作用点不变时,该杠杆总是省力杠杆
9.如图所示杠杆中,OA=1.6m,OB=0.4米,物体重力G=100N,杠杆自身重力忽略不计,则关于此杠杆,下列说法正确的是( )
A.如图所示的杠杆的F1的力臂L1=1.6m
B.若使杠杆在如图所示位置平衡,则拉力F1=50N
C.F1的方向如图中实线所示时,杠杆在如图所示的位置平衡,则此时杠杆为费力杠杆
D.F1的方向从图示位置转到虚线所示的位置的过程中,F1逐渐变大
10.如图所示,轻质杠杆OE可绕O点转动,其中杆上相邻各点之间距离相等,在C点处挂一重为20牛的物体G,要使杠杆在水平位置平衡,则所用的动力( )
A.一定在E点大小为12N B.可以在B点,大小为24N
C.可以在E点,大小为24N D.可以在E点,大小为8N
二.填空题(共16小题)
11.如图是挖井时从井中提升沙土的杠杆示意图.杠杆AB可以在竖直平面内绕固定点O转动,已知AO:OB=3:2,悬挂在A端的桶与沙土所受的重力为200N,悬挂在B端的配重所受的重力为80N.当杠杆AB在水平位置平衡时,加在配重下面绳端的竖直向下的拉力F是 N.(不计杆重和绳重)
12.用一杆秤称得物体的质量是2kg,如图所示.根据杆秤上秤钩、提纽和秤砣三者的位置关系,估测出秤砣的质量大约是 kg.
13.小柯在测量某铁块的重力时,发现铁块的重力超出了弹簧测力计的量程,一时又找不到其它测量工具,为了测出该铁块的重力,他找来木棒、细铁丝等物品进行如下改进:
步骤一:将细线系在木棒的A位置,在木棒的左端绕上适量细铁丝,使木棒处于水平位置平衡,如图甲;
步骤二:用手指勾住弹簧测力计的B处,对弹簧测力计进行调零,如图乙;
步骤三:在木棒左端挂上铁块,右端用弹簧测力计竖直向下拉,如图丙.
(1)步骤一中“在木棒左端绕上适量的细铁丝,使木棒处于水平位置平衡”是为了防止 对测量结果的影响.
(2)步骤三中,当木棒处于水平位置平衡时,弹簧测力计的示数如图丁所示,则该铁块的重力 牛.
14.如图为水平桌面上的圆形玻璃转盘(转盘半径为50cm),在水平力作用下能绕转盘中心O点自由转动,转动时可视为杠杆.甲在A点施加一个大小为20N的水平力FA,想让转盘转动,对面的乙在距O点40cm处的B点同时施加一个水平力,想让转盘反方向转动,乙应沿图中 (选填“F1”、“F2”、“F3”或“F4”)方向施加一个至少为 N的力,才可能达到目的(假设只有甲、乙两人对转盘施力,忽略其它力对转动的影响).
15.身高相同的两兄弟用一根所受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,重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA=0.8m,如图所示.则若以哥哥的肩为支点,可得出弟弟承担的压力为 N.
16.如图中搬运砖头的独轮车,使用时可视为 (选填“省力”或“费力”)杠杆;若车和砖头所受的总重力G为1000N.独轮车的有关尺寸如图所示,为使推车抬起,人手向上的力F的大小至少为 N.
17.如图所示,秤砣的质量为100g,秤杆的质量忽略不计.秤杆水平静止时,OA=5cm,OB=25cm,则被测物的质量为 kg.若秤砣有缺损时,则杆秤所示的质量值 (填“偏大”或“偏小”).
18.如图所示,A、B两个正方体挂在杠杆的两端,已知物块A的边长为1dm,物块B的边长为2dm,它们的密度分别为ρA=3×103kg/m3,ρB=2×103kg/m3,当杠杆水平平衡时,物块B对地面的压强为2500Pa.则OC:OE= .(g取10N/kg)
19.如图所示,小明同学在做俯卧撑,他的体重为500牛,A点为重心.当他缓慢撑起身体时,地面对双手的作用力为 牛,经过2秒钟,小明肩膀向上移动的距离为0.5米,则地面对小明做功为 焦,功率为 瓦.
20.安全阀常作为超压保护装置.如图是利用 原理设计的锅炉安全阀示意图,阀门的横截面积S为6厘米2,OA:AB=1:2,现B处挂有重为100牛的物体,大气压强为1.01×105帕,则锅炉能承受的最大压强为 帕.若锅炉承受的最大压强减小,为保证锅炉安全,应将重物向 (选填“左”或“右”)移动.
21.小华通过实验探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系.实验过程中,保持阻力、阻力臂不变,在杠杆水平平衡时,测出每一组动力臂L1和动力F1的数据,实验中使杠杆在水平位置平衡的目的是 ,并利用实验数据绘制了F1与L1的关系图象,如图所示.请根据图象推算,当L1为0.1m时,F1为 N.
22.物体A静止在水平桌面上时,对桌面的压强为p1.现将物体A悬挂在轻质杠杆的C端,当在D端悬挂物体B时,杠杆水平平衡,如图所示,此时物体A对桌面的压强为p2.已知:DO=2CO,p1=5p2,物体B的质量为2kg,g取10N/kg,物体A的质量为 kg.
23.一根均匀长木板,质量为M,放在地面上,一个质量为m的人站在板中间,将绳一端拴在板上,人用力拉绳,使板右端刚好离开地面,则人拉绳的力 .
24.如图所示,重力为20N的物体挂在水平轻杆AC的右端C点,水平横杆左端有一可转动的固定轴A,水平轻杆AC长为m,轻绳BD的B端可固定在AC杆上的任一点,轻绳的D端可固定在竖直墙面上的任一点,绳BD长为m,轻杆AC始终保持水平,则当AB间的距离为 m时,轻绳BD的拉力最小值为 N.
25.小丽设计的测量液体密度的装置如图所示.轻质杠杆AB可绕支点O自由转动,调节两侧螺母使杠杆在水平位置平衡.在杠杆左侧距离O点10cm的C点用细绳悬挂一个质量为100g、容积为80cm3的小桶;在杠杆右侧用细绳悬挂一个质量为50g的钩码.在一次测量液体密度时,小丽向小桶中加满待测液体,并改变O点右侧钩码的悬挂位置,当钩码悬绳移至距O为40cm的D点时,杠杆在水平位置平衡.则待测液体密度为 g/cm3.
26.如图所示是某高压蒸气压和控制装置的示意图,当阀门S受到的蒸气压力超过其安全值时,阀门就会被顶起释放一些蒸气来降低压力,该装置相当于一个杠杆,杠杆的平衡条件是 ;若OA=0.2m,AB=0.6m物体,C重25N,那么杠杆平衡时杆上的A点所受的支持力为 N(忽略杆重).
三.解答题(共4小题)
27.如图是某装置利用浮力进行自动控制的原理图.AOB为一杠杆(质量忽略不计),OA:OB=1:2.A端用细线挂一空心铝球,质量为2.7kg.当铝球一半体积浸在水中,在B端施加3.5N的竖直向下的拉力F时,杠杆恰好在水平位置平衡.则铝球实心部分的体积为 m3,铝球受到的浮力为 N,铝球空心部分体积为 m3.(ρ铝=2.7×103 kg/m3,g=10N/kg)
28.小华同学家中给正在装修,地面上堆有几袋水泥,他想知道一袋水泥有多重,但家里只有一个量程不够大的弹簧测力计,他联想学过的物理知识找出了测量的办法.小华将一袋水泥用绳绑住挂在木棒上的B点,将棒的一端(O点)放在窗台上,用挂在A端的弹簧测力计拉起木棒的另一端使木棒刚好达到水平位置,如图所示.弹簧测力计读数F=150N,用刻度尺分别测出OA=1.20m,OB=0.30m,g取10N/kg.则:
(1)请你根据以上数据,计算一袋水泥的重力大约是多少?
(2)如果一袋水泥的实际重力是500N,这袋水泥被拉离地面升高了0.1m,弹簧测力计升高了0.4m,这一过程中弹簧测力计的示数保持不变,则小华使用的这个装置机械效率是多少?
(3)通过上面计算发现利用这种方法测出的水泥的重力比实际重力偏大,你认为产生这种误差的主要原因是什么?
29.如图所示,O为杠杆OA支点.当物体甲挂在动滑轮挂钩上在空中静止,物体乙挂在B点时,杠杆OA保持水平平衡,A端受到竖直向上的拉力为F1,滑轮组的机械效率为η1;将物体甲取下同时把物体丙挂在动滑轮挂钩上在空中静止,物体乙挂在C点时,杠杆OA保持水平平衡,A端受到竖直向上的拉力为F2,滑轮组的机械效率为η2.已知:动滑轮重G0=100N,物体乙重G乙=600N,OB:OA=1:3,OC:OA=2:3.(杠杆、细绳的质量及轮与轴的摩擦均忽略不计.g取10N/kg)
求:(1)拉力F1;
(2)物体甲所受的重力G甲;
(3)机械效率η2与η1之差.
30.图甲所示,杠杆MN可绕固定点O在竖直平面内转动,OM:ON=1:3,物体A用细绳挂在杠杆M端,某同学在杠杆N端通过细绳用F=150N竖直向下的力使物体A离开地面,杠杆在水平位置平衡;如图乙所示,卷扬机固定在工作台上,通过细绳与滑轮组相连,工作时可将滑轮组匀速提升,滑轮组自由端固定在地面上(杠杆和细绳的质量不计,绳与滑轮轴之间的摩擦不计,g取10N/kg).
求:(1)物体A所受到的重力;
(2)把物体A挂在滑轮组下提升3m时,卷扬机上绳子移动的距离;
(3)若每个滑轮的重力为30N,提升物体A时,卷扬机的机械效率.
杠杆的平衡分析法及其应用
参考答案与试题解析
一.选择题(共10小题)
1.AC硬棒质量忽略不计,在棒的B、C两点施加力F1、F2,F2的方向沿OO′线,棒在如图所示位置处于静止状态,则( )
A.F1<F2 B.F1=F2
C.F1力臂小于s1 D.F2方向沿OO′线向下
考点: 杠杆的平衡分析法及其应用.
专题: 简单机械.
分析: ①从支点到力的作用线的垂线段叫力臂;
②杠杆的平衡条件是F1L1=F2L2.
解答: 解:由图知,F2的方向沿OO′线,其力臂最长,为s2;而F1的方向竖直向下,所以其力臂l1是从A点到F1的垂线段,小于s1,更小于s2.故选项C正确;
由F1L1=F2L2知,L1<s2,所以F1一定大于F2.选项A错误;
此时有,而不是.选项B错误;
已知F1的方向是竖直向下的,为保持杠杆平衡,F2的方向应该沿O′O向上.选项D错误.
故选C.
点评: 此题考查的是我们对杠杆平衡条件及力臂的理解和应用,知道力臂是支点到“力的作用线”,而不是到“力的作用点”的垂线段,是解答杠杆问题的第一步.
2.如图是吊车起吊贷物的结构示意图,伸缩撑杆为圆弧状,工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直,使吊臂绕O点缓慢转动,从而将货物提起.下列说法正确的是( )
A.吊臂是一省力杠杆,但要费距离
B.吊臂是一个费力杠杆,但可以省功
C.匀速顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆支持力的力臂变小
D.匀速顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆支持力渐渐变小
考点: 杠杆的平衡分析法及其应用;杠杆的分类.
专题: 简单机械.
分析: 根据杠杆平衡条件,F1×l1=F2×l2,根据动力臂和阻力臂的关系分析是省力杠杆、等臂杠杆、费力杠杆.
根据匀速吊起货物时,阻力不变,阻力臂变化,动力臂不变,再次利用杠杆平衡条件进行判断支持力的大小变化.
解答: 解:
A、如图画出动力臂和阻力臂,动力臂L1小于阻力臂L2,根据杠杆平衡条件,动力大于阻力,吊臂是费力杠杆.故A错误;
B、吊臂是费力杠杆,费力但可以省距离,但不省功,故B错;
CD、由题知,吊车工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直,动力臂不变,阻力不变,阻力臂减小,根据F1×l1=F2×l2可知动力减小,所以伸缩撑杆的支持力逐渐变小.故C错、D正确.
故选D.
点评: 正确确定动力、动力臂、阻力、阻力臂是解决本题的关键,吊车吊起货物时,确定变化量和不变量,根据杠杆平衡条件解决问题
3.如图所示,密度均匀的细杆AB与轻杆BC用光滑铰链铰在B端,A、C两端也用光滑铰链铰于墙上,AB=BC,BC杆水平,AB杆与竖直方向成37°,此时AB杆与BC杆之间的作用力为F1.若将两杆的位置互换,AB杆与BC杆之间的作用力为F2,则F1:F2为( )
A.3:5 B.5:3 C.4:5 D.5:4
考点: 杠杆的平衡分析法及其应用.
专题: 推理法.
分析: BC为轻杆,质量忽略不计,
(1)如左图,以A为支点,画出并求出动力臂和阻力臂,知道阻力G,利用杠杆平衡条件求F1的大小;
(2)如右图,以A为支点,画出并求出动力臂和阻力臂,知道阻力G,利用杠杆平衡条件求F2的大小;
最后求出F1:F2.
解答: 解:
(1)如右图,以A为支点,AD为动力臂,AD=AB×cos37°;
AE为阻力臂,AE=AB×sin37°;
∵杠杆AB平衡,
∴F1×AD=G×AE,
即:F1×AB×cos37°=G×AB×sin37°,
∴F1=×G;
(2)如右图,∠BAN=∠θ=37°,以A为支点,AN为动力臂,AN=AB×cos37°=AB;
AM为阻力臂,AM=AB;
∵杠杆AB平衡,
∴F2×AN=G×AM,
即:F2×AB×cos37°=G×AB,
∴F2=×G;
∴F1:F2=×G:×G=sin37°:1=0.6:1=3:5.
故选A.
点评: 本题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和运用,能确定支点,找出动力臂和阻力臂的大小是本题的关键.
4.小华通过实验探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系,实验过程中,保持阻力、阻力臂不变,但杠杆水平平衡时,测出每一组动力臂L和动力F的数据,并利用实验数据绘制了F和L的关系图象,如图所示,根据图象可以知道( )
A.阻力的大小 B.阻力臂的大小
C.动力臂为0.1m时的动力大小 D.动力与动力臂的比值为定值
考点: 杠杆的平衡分析法及其应用.
专题: 简单机械.
分析: 由于此题中的阻力和阻力臂不变,故据杠杆的平衡条件分析即可解决.
解答: 解:由于此题中的阻力和阻力臂不变,
由杠杆平衡条件:F1L1=F2L2可知,
利用图象中任意一组数据都能得出,
F2L2=F1L1=0.2m×3N=0.6N•m,动力与动力臂的乘积是定值,故D错误;
由于不知道阻力臂大小或阻力大小,不能求出阻力或阻力臂具体数据,故AB错误;
故若当L1为0.1m时,F1===6N,故C正确;
故选:C.
点评: 本题不能直接运用杠杆平衡条件求解,首先根据数据推出当阻力和阻力臂的乘积不变时,动力跟动力臂的乘积也不变.然后根据动力跟动力臂的乘积表示出动力和动力臂的关系.
5.如图所示,滑轮下挂重为600N的物体G,滑轮重60N,绳和杠杆都是轻质的.要在图示位置使杠杆平衡,在杠杆的A点所加的竖直向上的力F大小应是(杠杆上标度的间距相等)( )
A.800 N B.540 N C.440 N D.400 N
考点: 杠杆的平衡分析法及其应用.
专题: 简单机械.
分析: 根据动滑轮的特点,求出对杠杆左端的力,又知道杠杆所受力的力臂关系,利用杠杆的平衡条件求拉力的大小.
解答: 解:如图,提升物体需要的拉力:
F=(G+G轮)=(600N+60N)=330N,
力的作用是相互的,杠杆左端受到的拉力:F′=F=330N,
杠杆平衡,OA:OB=3:4,
由杠杆平衡条件得:F′×OB=F×OA,
解得:F==330N×=440N;
故选C.
点评: 本题综合考查了动滑轮的工作特点、杠杆的平衡条件、力的作用是相互的,考虑动滑轮重求对杠杆的拉力是本题的关键.
6.如图所示.均匀木捧AB长为1m,水平放置在O1、O2两个支点上.已知AO1、O2B的长均为0.25m.若把B端竖直向上稍微抬起一点距离.至少要用力20N.则下列说法中正确的是( )
A.木棒自重40N
B.若把B端竖直向下稍微压下一点距离至少要用力60N
C.若把A端竖直向上稍微抬起一点距离至少要用力20N
D.若把A端竖直向下稍微压下一点距离至少要用力40N
考点: 杠杆的平衡分析法及其应用.
专题: 简单机械.
分析: 若把B端竖直向上稍微抬起一点距离,确定支点为O,找出动力臂和阻力臂,知道动力大小,利用杠杆平衡条件求木棒重;
知道了木棒重,确定把B端竖直向下稍微压下一点距离、把A端竖直向上稍微抬起一点距离、把A端竖直向下稍微压下一点距离时杠杆的支点,和相应的动力臂、阻力臂,利用杠杆的平衡条件分别求各自的动力.
解答: 解:A、如图1,支点为O,OC=0.25m,OB=0.75m,
木棒平衡,
F×O1B=G×O1C,
G===60N,故A错误;
B、如图2,支点为O2,O2C=0.25m,O2B=0.25m,
木棒平衡,
F×O2B=G×O2C,
则F===60N,故B正确;
C、如图3,支点为O2,O2C=0.25m,O2A=0.75m,
木棒平衡,
F×O2A=G×O2C,
F===20N,故C正确;
D、如图4,支点为O1,O1C=0.25m,O1A=0.25m,
木棒平衡,
F×O1A=G×O1C,
F===60N,故D错误.
故选BC.
点评: 本题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和运用,能找出不同情况下的支点、相应的力和力臂是本题的关键.
7.如图,重力不计的一木板AC可绕O点无摩擦转动,木板AC长9m,在A端挂一边长为50cm的正方体P,一台电动车由B点向C点运动.当车在起点B时,P对地面的压强为4500Pa,且OA=2m,OB=1.5m.若车的质量为50kg,g取10N/kg,则( )
A.若车由B点以0.3m/s的速度向右运动且保持木板静止,车最多可以运动20s
B.木板保持静止情况下,车由B点向右最多可以运动7m
C.若车由B点向右运动2.5m,P对地面的压强为2000Pa
D.物体P重1200N
考点: 杠杆的平衡分析法及其应用;速度与物体运动.
专题: 计算题;错解分析题;简单机械.
分析: 首先利用G=mg求出物体P的重力,物体P对木板的压力与物体P的重力相等;
根据杠杆平衡条件求出当车在起点B时物体P对A点的拉力;利用F=pS求出物体P对地面的压力,由于物体P处于静止,根据合力为零求出物体P的重力;
车由B点向右移动的最大距离时,要木板保持静止情况下,即此时物体P对A点的拉力与物体P的重力相等,利用杠杆平衡条件求出向右移动的最大距离;
利用t=求出车此时可以运动的时间;
若车由B点向右运动2.5m,先利用杠杆平衡条件求出A点受到的拉力,再合力为零求出物体P对地面的压力,
利用p=求压强.
解答: 解:由于木板处于水平平衡状态,则车对木板的压力F1=G车=m车g=50kg×10N/kg=500N;
当车在起点B时,由杠杆平衡条件F1L1=F2L2得:FA×OA=F车×OB,
物体P对A点的拉力FA===375N;
由于物体P对地面的压强为4500Pa,受力面积为S=50cm×50cm=2500cm2=0.25m2;
根据p=得:压力为F=pS=4500Pa×0.25m2=1125N;
由于压力F=G﹣FA,则物体P的重力为G=F+FA=1125N+375N=1500N,故D错误;
若车由B点向右运动2.5m,则OB′=1.5m+2.5m=4m,
由杠杆平衡条件F1L1=F2L2得:FA′×OA=F车×OB′,
物体P对A点的拉力FA′===1000N;
则此时的压力F′=G﹣FA′=1500N﹣1000N=500N,
压强p′===2000Pa,故C正确;
车由B点向右移动的最大位置B″时,木板仍保持静止情况下,即此时物体P对A点的拉力与物体P的重力相等;
由杠杆平衡条件F1L1=F2L2得:GP×OA=F车×OB″,
则OB″===6m,
则车由B点向右最多可以运动的距离为s=OB″﹣OB=6m﹣1.5m=4.5m;故B错误;
当若车由B点以0.3m/s的速度向右运动且保持木板静止,由v=得:车的运动时间为t===15s,故A错误.
故选C.
点评: 本题考查学生对杠杆平衡条件和压强公式的理解和运用;应用杠杆平衡条件与压强公式即可正确解题.
8.如图所示是小明同学进行杠杆平衡实验的示意图,在该实验中如果把测力计的拉力叫做动力,悬挂钩码的细绳对杠杆的拉力叫做阻力,在使杠杆水平平衡的情况下,下列说法中正确的是( )
A.动力臂和阻力臂之和总是等于杠杆的总长度
B.动力沿b方向时,动力和钩码的重力大小相等
C.动力和竖直方向的夹角为60°时,该杠杆是费力杠杆
D.改变动力的方向但作用点不变时,该杠杆总是省力杠杆
考点: 杠杆的平衡分析法及其应用.
专题: 简单机械.
分析: (1)支点到力的作用线的垂直距离叫力臂;
(2)动力沿b方向时,读出力臂的大小,根据杠杆的平衡条件判断动力和钩码重力大小之间的关系;
(3)根据三角函数求出动力和竖直方向的夹角为60°时动力臂的大小,然后与阻力臂相比较判断杠杆的类型;
(4)改变动力的方向但作用点不变时,动力臂可能大于阻力臂,也可能等于阻力臂,还可能小于阻力臂.
解答: 解:A.图中测力计按a的方向施加拉力时,动力的力臂不等于作用点到支点O的水平距离,此时动力臂和阻力臂之和不等于杠杆的总长度,故A错误;
B.动力沿b方向时,由图可知动力臂的大小为5个格的长度,阻力臂为4个格的长度,由F1L1=F2L2可知,动力小于钩码的重力大小,故B错误;
C.动力和竖直方向的夹角为60°时,动力臂L1=5个格×cos60°=5个格×=2.5个格,动力臂小于阻力臂4个格,所以杠杆是费力杠杆,故C正确;
D.改变动力的方向但作用点不变时,动力臂可能大于阻力臂,也可能等于阻力臂,还可能小于阻力臂,该杠杆可能是省力杠杆、可能是费力杠杆、还可能是等臂杠杆,故D错误.
故选C.
点评: 本题考查了学生对力臂、杠杆平衡条件、杠杆分类的理解与掌握,关键是动力和竖直方向的夹角为60°时力臂大小的确定.
9.如图所示杠杆中,OA=1.6m,OB=0.4米,物体重力G=100N,杠杆自身重力忽略不计,则关于此杠杆,下列说法正确的是( )
A.如图所示的杠杆的F1的力臂L1=1.6m
B.若使杠杆在如图所示位置平衡,则拉力F1=50N
C.F1的方向如图中实线所示时,杠杆在如图所示的位置平衡,则此时杠杆为费力杠杆
D.F1的方向从图示位置转到虚线所示的位置的过程中,F1逐渐变大
考点: 杠杆的平衡分析法及其应用;杠杆的平衡条件.
专题: 简单机械.
分析: A、根据力臂的概念结合三角函数得出L1的力臂;
B、得出L1的力臂,根据杠杆平衡条件计算出F1的大小;
C、根据动力臂与阻力臂的大小关系确定杠杆的种类;
D、阻力和阻力臂不变,根据动力臂的大小变化,由杠杆平衡条件分析动力的变化.
解答: 解:
A、F1的力臂如图所示:
则L1=OAsin30°=1.6m×=0.8m,A错误;
B、若使杠杆在如图所示位置平衡,由F1L1=G•OB得,
F1===50N,故B正确;
C、由A分析知,动力臂为0.5m,阻力臂为0.4m,动力臂大于阻力臂,动力小于阻力,为省力杠杆,C错误;
D、F1的方向从图示位置转到虚线所示的位置的过程中,动力臂变大,F1逐渐变小,D错误.
故选B.
点评: 本题主要考查了杠杆平衡条件的应用,关键能够正确得出动力臂的大小.
10.如图所示,轻质杠杆OE可绕O点转动,其中杆上相邻各点之间距离相等,在C点处挂一重为20牛的物体G,要使杠杆在水平位置平衡,则所用的动力( )
A.一定在E点大小为12N B.可以在B点,大小为24N
C.可以在E点,大小为24N D.可以在E点,大小为8N
考点: 杠杆的平衡分析法及其应用.
专题: 简单机械.
分析: 判定杠杆是否平衡关键是它是否满足杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂.
解答: 解:可以在B点作用一个竖直向上的力,因为物体G所受的重力和力臂的乘积为20N×3L=60N×L,所以在B点的力与力臂的乘积为FB×2L=60N×L,则B点力的大小是30N,故B错误;
也可以在E点作用一个竖直向上的力,因为物体G所受的重力和力臂的乘积为20N×3L=60N×L,所以在E点的力与力臂的乘积为FE×5L=60N×L,则E点力的大小是12N,故A正确,CD错误;
故选:A.
点评: 根据杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,逐一分析即可.
二.填空题(共16小题)
11.如图是挖井时从井中提升沙土的杠杆示意图.杠杆AB可以在竖直平面内绕固定点O转动,已知AO:OB=3:2,悬挂在A端的桶与沙土所受的重力为200N,悬挂在B端的配重所受的重力为80N.当杠杆AB在水平位置平衡时,加在配重下面绳端的竖直向下的拉力F是 220 N.(不计杆重和绳重)
考点: 杠杆的平衡分析法及其应用.
专题: 简单机械.
分析: 应用杠杆平衡条件可以求出拉力大小.
解答: 解:由杠杆平衡条件得:GAAO=(GB+F)OB,
即:220N×AO=(80N+F)×OB,
已知:AO:OB=3:2,解得:F=220N;
故答案为:220.
点评: 本题考查了求拉力大小,应用杠杆平衡条件可以解题,本题是一道基础题.
12.用一杆秤称得物体的质量是2kg,如图所示.根据杆秤上秤钩、提纽和秤砣三者的位置关系,估测出秤砣的质量大约是 0.5 kg.
考点: 杠杆的平衡分析法及其应用.
专题: 简单机械.
分析: 根据图示估算出动力臂与阻力臂间的关系,然后由杠杆平衡条件分析解答即可.
解答: 解:
由图示可知,秤砣和物体对杆秤拉力大小等于其重力,秤砣对杆秤力的力臂L2约为物体对杆秤力的力臂L1的4倍,
根据杠杆平衡条件,m物g×L1=m秤砣g×L2,
即:2kg×g×L2=m秤砣×g×4L2,
可得:m秤砣=0.5kg.
故答案为:0.5.
点评: 由图是确定动力臂与阻力臂的关系、熟练应用杠杆平衡条件即可正确解题.
13.小柯在测量某铁块的重力时,发现铁块的重力超出了弹簧测力计的量程,一时又找不到其它测量工具,为了测出该铁块的重力,他找来木棒、细铁丝等物品进行如下改进:
步骤一:将细线系在木棒的A位置,在木棒的左端绕上适量细铁丝,使木棒处于水平位置平衡,如图甲;
步骤二:用手指勾住弹簧测力计的B处,对弹簧测力计进行调零,如图乙;
步骤三:在木棒左端挂上铁块,右端用弹簧测力计竖直向下拉,如图丙.
(1)步骤一中“在木棒左端绕上适量的细铁丝,使木棒处于水平位置平衡”是为了防止 木棒自身重力 对测量结果的影响.
(2)步骤三中,当木棒处于水平位置平衡时,弹簧测力计的示数如图丁所示,则该铁块的重力 6.6 牛.
考点: 杠杆的平衡分析法及其应用.
专题: 探究型实验综合题.
分析: (1)为消除杠杆重力对实验效果的影响,实验中应调节杠杆在水平位置平衡;
(2)读出测力计的示数,根据杠杆平衡调节求出铁块的重力.
解答: 解:(1)在木棒左端绕上适量的细铁丝,使木棒处于水平位置平衡,是为了防止木棒自身重力对测量结果的影响;
(2)由图丁知,测力计的分度值为0.2N,示数为2.2N;
根据杠杆的平衡条件:G×=F×(1﹣)
解得:G=3F=3×2.2N=6.6N.
故答案为:(1)木棒自身重力;(2)6.6.
点评: 本题主要考查了测力计的读数及杠杆平衡条件的应用,要得出物体的重力,关键是能够正确读出测力计的示数,并分析出对应的力臂大小.
14.如图为水平桌面上的圆形玻璃转盘(转盘半径为50cm),在水平力作用下能绕转盘中心O点自由转动,转动时可视为杠杆.甲在A点施加一个大小为20N的水平力FA,想让转盘转动,对面的乙在距O点40cm处的B点同时施加一个水平力,想让转盘反方向转动,乙应沿图中 F2 (选填“F1”、“F2”、“F3”或“F4”)方向施加一个至少为 25 N的力,才可能达到目的(假设只有甲、乙两人对转盘施力,忽略其它力对转动的影响).
考点: 杠杆的平衡分析法及其应用.
专题: 简单机械.
分析: 观察图,从中找出杠杆的几个要素,再根据杠杆的平衡条件可知,要想得到一个最小的力,应使力臂达到最大,可判断力的方向.并结合已知条件计算所施加力的大小.
解答: 解:读图可知,图中AB相当于杠杆,O为支点,FA可视为动力,阻力施到B点,此时为了使用力最小,应使力臂最长,且所施力的方向应阻碍杠杆的转动,故想让转盘反方向转动,乙应沿图中F2方向施力.
此时动力的力臂为L1=50cm=0.5m,阻力的力臂L2=40cm=0.4m,
由杠杆的平衡条件得,FA•L1=F2•L2,
则F2===25N.
故答案为:F2;25.
点评: 通过观察图片,明确杠杆的五要素,再结合杠杆的平衡条件进行计算,是解答此题的关键.
15.身高相同的两兄弟用一根所受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,重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA=0.8m,如图所示.则若以哥哥的肩为支点,可得出弟弟承担的压力为 400 N.
考点: 杠杆的平衡分析法及其应用.
专题: 简单机械.
分析: 根据杠杆平衡的条件(F1L1=F2L2)计算出弟弟对杠杆的支持力,然后根据相互作用力的关系求出压力的大小.
解答: 解:以哥哥的肩A为支点,由F1L1=F2L2可知,弟弟对杠杆的支持力:
F1===400N;由于压力和支持力是一对相互作用力,因此弟弟承担的压力为400N.
故答案为:400.
点评: 本题考查了学生对杠杆平衡条件的理解和灵活运用,根据图示得出已知力和力臂的大小是本题的解题关键,.
16.如图中搬运砖头的独轮车,使用时可视为 省力 (选填“省力”或“费力”)杠杆;若车和砖头所受的总重力G为1000N.独轮车的有关尺寸如图
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