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一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题
1．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（ ）
A．F1＞F2，因为甲方法的动力臂长
B．F1=F2，因为动力臂都是阻力臂的2倍
C．F1＞F2，因为乙方法的阻力臂短
D．F1＜F2，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，所以动力的大小也是不变的，故应选B。
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l1、l2、l3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F1l1=F2l2可知，拉力先变小后变大，故选D。
3．按如下原理制作一杆可直接测量液体密度的秤，称为密度秤，其外形和普通的杆秤差不多，装秤钩的地方吊着体积为1cm3的较重的合金块，杆上有表示液体密度数值的刻度，当秤砣放在Q点处时秤杆恰好平衡，如图所示。当合金块完全浸没在待测密度的液体中时，移动秤砣的悬挂点，直至秤杆恰好重新平衡，便可直接在杆秤上读出液体的密度，下列说法中错误的是（ ）
A．密度秤的零点刻度在Q点
B．密度秤的刻度都在Q点的左侧
C．密度秤的刻度都在Q点的右侧
D．秤杆上密度读数较大的刻度在较小的刻度的左边
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．合金块没有浸入液体时，液体的密度应为零，所以秤的零刻度应该在Q处；故A正确，不符合题意；
BC．若秤砣由Q向右移动，它的力臂变长，则左边合金块拉秤杆的力应增大，但合金块受到的浮力不可能竖直向下，所以零点的右边应该是没有刻度的，其刻度都在Q点的左侧。故B正确，不符合题意，C错误，符合题意；
D．秤砣的质量不变，由Q向左移动时，它的力臂变短，则左边合金块拉秤杆的力减小，说明合金块受到的浮力增大，而合金块排开液体的体积不变，说明液体的密度变大，所以刻度应逐渐变大，即秤杆上较大的刻度在较小的刻度的左边；故D正确，不符合题意。
故选C。
4．如图所示，为提升重物，现选用轻质杠杆，不考虑杠杆支点O点处的摩擦，每次利用杠杆把同一重物匀速提升相同高度，下列说法正确的是
A．当重物悬挂在A点，动力作用在C点时，该杠杆一定是省力杠杆
B．当重物悬挂在C点，动力作用在B点时一定比作用在A点时要省力
C．无论重物挂在A点还是B点时，利用该机械所做的有用功都相等
D．如果动力作用在C点且方向始终保持与杆保持垂直，则提升重物过程动力大小不变
【答案】C
【解析】
【分析】
灵活运用杠杆平衡公式分析即可；
【详解】
AB．不论重物悬挂在A点或C点，也不论动力作用在C点还是B点，判断杠杆是省力还是费力，需要根据杠杆平衡公式，不仅与力的作用点有关，还与力的方向有关，因此无法在只知道力的作用点的情况下判断是否省力，故AB错误；
C．无论重物挂在A点还是B点时，由于物体质量相同，上升高度相同，则根据可知，该机械所做的有用功都相等，故C正确；
D．动力作用在C点且方向始终保持与杆保持垂直时，可得动力臂大小始终不发生变化，但由于物体上升，重物的阻力臂会逐渐减小，则由杠杆平衡公式可知动力会减小，故D错误。
5．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（ ）
A． B．
C． D．
【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×=F×
F=
故选D。
6．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。
7．如图所示为一轻质杠杆。机翼模型固定在直杆上，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 1.5N
B．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=4∶1
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，根据杠杆平衡条件我们可以知道，动力应为阻力6N的4倍，即为24N，A选项错误，不符合题意；
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，即Fa∶Fc=4∶1。C选项正确，符合题意；
D．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。
8．一根粗细均匀的铁棒挂在中点时刚好处于平衡，如图（a）所示，如果将右端弯成如图（b）所示的情况，铁棒将（ ）
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
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，力臂减小，而左边的力和力臂不变；因此
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。
9．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。
10．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。
11．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，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。
12．如图所示，杠杆始终处于水平平衡状态，改变弹簧测力计拉力F的方向，使其从①→②→③，此过程中（ ）
A．①位置力臂最长 B．③位置力臂最长
C．弹簧测力计示数先变大后变小 D．弹簧测力计示数先变小后变大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．力臂是支点到力的作用点的线段，由图可知当弹簧测力计在②位置时力臂最大，故AB不符合题意；
CD．从①→②→③时动力臂先变大后变小，由图可知阻力等于钩码重力不变，在水平位置平衡所以阻力臂也不变，根据杠杆平衡的条件可知，弹簧测力计给杠杆的拉力先变小后变大，故C不符合题意，D符合题意。
故选D。
13．如图所示，直杆OA的下端挂一重物G且可绕O点转动。现用一个始终与直杆垂直的力F将直杆由竖直位置缓慢转动到水平位置，不计杆的重力，则拉力F大小的变化情况是（ ）
A．一直变小 B．一直不变
C．一直变大 D．先变小后变大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知，由于力F始终与杠杆垂直，则力F所对应的力臂始终不变，大小为力F的作用点到O点的距离，设为l1，在逐渐提升的过程中，重力大小不变，方向竖直向下，则对应力臂逐渐变大，设为l2，由于缓慢转动，视为受力平衡，则由杠杆平衡公式可得
Fl1=Gl2
由于等式右端重力G不变，l2逐渐变大，则乘积逐渐变大，等式左端l1不变，则可得F逐渐变大，故选C。
14．能使杠杆OA水平平衡的最小力的方向为（ ）
A．AB B．AC C．AD D．AE
【答案】A
【解析】
【分析】
根据杠杆平衡的条件，F1×L1=F2×L2，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，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．
15．如图所示，是自卸车的示意图，车厢部分可视为杠杆，则下列分析正确的是
A．B点是支点，液压杆施的力是动力，货物重力是阻力
B．B点是支点，物体A放在车厢前部可省力
C．C点是支点，物体A放在车厢后部可省力
D．C点是支点，物体A放在车厢前部可省力
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知车厢绕着点C 转动,所以 点C为支点;
当物体 放在车厢的后部时,动力臂大于阻力臂,因此省力，所以选项ABD 都不正确，故答案为 C.
16．小军利用如图所示的装置测量某液体的密度 ρ，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/cm3。不计硬杆 AB 的重力，则下列说法中正确的是（ ）
A．ρ＝0.8×103kg/m3
B．ρ＝1.0×103kg/m3
C．ρ＝1.8×103kg/m3
D．ρ＝2.6×103kg/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
ρ＝1.8×103kg/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。
17．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的方向沿向下 B．ABC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的方向应沿向上，故A错误；
B．由于力F的方向应沿向上，则动力臂为S2，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，F1的力臂逐渐变小，拉力F力臂不变，则由杠杆平衡公式F1l1=F2l2可知力F变小，故D正确。
故选D。
18．如图所示，在等臂杠杆两端各挂等重的实心铅块和铁块（），杠杆水平平衡，若将铁块和铅块同时浸没在水中（未触底），则（ ）
A．杠杆左端上翘 B．杠杆右端上翘
C．杠杆仍然水平平衡 D．不确定
【答案】A
【解析】
【分析】
根据铅块和铁块质量相同，并结合杠杆的平衡条件确定杠杆的类型，即为等臂杠杆；因此当铁块、铅块都浸没水中后，受到浮力较小的一侧，杠杆下沉。
【详解】
原来杠杆平衡，且铅块和铁块质量相同（重力相同），且杠杆为等臂杠杆；由杠杆平衡条件可知，两侧的力臂相同，铅块和铁块质量相同，因为，则由 可知，当浸没水中后，由可知，铁块受到的浮力大，铅块受到的浮力较小，此时杠杆受到的拉力
因重力相同、铅块受到的浮力较小，则可知铅块对杠杆的拉力较大，因两侧的力臂相同，所以铅块一侧拉力与力臂的乘积较大，则铅块一侧将下降，即右端下降，左端上翘。
故选A。
19．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（ ）
A．A点 B．B点 C．C点 D．D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。
20．如图所示，轻质均匀杠杆分别挂有重物GA和GB （GA>GB）,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=GBlB；
已知GA>GB所以lA<lB，当两端各再加重力相同的物体后，设增加的物重为G，此时左边力和力臂的乘积：
(GA+G)⋅lA=GAlA+GlA
右边力和力臂的乘积：
(GB+G)⋅lB=GBlB+GlB
由于lA<lB，所以GlA<GlB；
所以：
GAlA+GlA<GBlB+GlB
即右边力和力臂的乘积较大，所以杠杆不能平衡，向右端下沉。故选C。
21．如图所示，一块厚度很薄、质量分布均匀的长方体水泥板放在水平地面上，若分别用一竖直向上的动力F1、F2作用在水泥板一端的中间，欲使其一端抬离地面，则（ ）
A．F1>F2，因为甲中的动力臂长
B．F1<F2，因为乙中的阻力臂长
C．F1>F2，因为乙中的阻力臂短
D．F1=F2，因为动力臂都是阻力臂的2倍
【答案】D
【解析】
【分析】
把水泥板看做一个杠杆，抬起一端，则另一端为支点；由于水泥板是一个厚度、密度都均匀的物体，所以，其重力的作用点在其中心上，此时动力F克服的是水泥板的重力，即此时的阻力臂等于动力臂的一半；在此基础上，利用杠杆的平衡条件，即可确定F1与F2的大小关系。
【详解】
两次抬起水泥板时的情况如图所示：
在上述两种情况下，动力克服的都是水泥板的重力，对于形状规则质地均匀的物体，其重心都在其几何中心上，所以两图中动力臂都是阻力臂的2倍；依据可得，
，
所以，前后两次所用的力相同，即，故ABC都错误，D正确。
【点睛】
本题作为考查杠杆平衡条件应用的一道经典例题，很容易让学生在第一印象中选错，一定要仔细分析，重点记忆！
22．如图所示，小明利用一根长为L的扁担挑水，他在扁担的左端挂上质量为m1的水桶，在右端挂上质量为m2的水桶，右手扶着扁担右侧。已知m1> m2 ，不计扁担自重，下列说法正确的是（ ）
A．若要右手不使力，小明的肩应靠近扁担左端
B．若要右手不使力，小明的肩应靠近扁担右端
C．小明的肩位于扁担中点时，右手需要给扁担施加向上的力
D．扁担与肩的接触面积越小，肩受到的压强越小
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
AB．扁担在左端挂了m1的水桶，右端挂了m2的水桶，左端的重力大于右端的重力，根据杠杆的平衡条件可知，若要扁担平衡右手不使力，人的肩膀应靠近扁担左端，故A正确，B错误；
C．小明的肩位于扁担中点时，左端的重力大于右端的重力，根据杠杆的平衡条件可知，左端下沉，为了使扁担在水平位置平衡，右手需要给扁担施加向下的力，故C错误；
D．根据压强的公式可知，压力一定时，扁担与肩的接触面积越小，肩受到的压强越大，故D错误。
故选A。
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