
1.(2023?市中區(qū)一模)人在做俯臥撐時可視為一個杠桿。如圖所示,人在用力起身時,下列能正確表示該杠桿的支點(diǎn)、動力和阻力的示意圖的是( )
A.B.
C.D.
【答案】C
【分析】重力G的方向是豎直向下的,支撐力F的作用點(diǎn)在手與地面的接觸點(diǎn),支點(diǎn)是點(diǎn)O。
【解答】解:過重心做豎直向下的重力F2,在手上做豎直向上的支撐力F1,腳與地的接觸點(diǎn)為支點(diǎn)O,故C正確、ABD錯誤。
故選:C。
2.(2023?南充模擬)如圖所示,是人們?nèi)粘I钪谐R姷挠闷鹱娱_瓶蓋的情景。這也是一個杠桿,那么下列關(guān)于這個杠桿的支點(diǎn)、動力作用點(diǎn)、阻力作用點(diǎn)對應(yīng)位置正確的是( )
A.A﹣B﹣CB.A﹣C﹣BC.B﹣C﹣AD.C﹣A﹣B
【答案】B
【分析】杠桿五要素是:
1、支點(diǎn):杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點(diǎn),通常用字母O來表示。
2、動力:使杠桿轉(zhuǎn)動的力,通常用F1來表示。
3、阻力:阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力,通常用F2來表示。
4、動力臂:從支點(diǎn)到動力作用線的距離,通常用L1表示。
5、阻力臂:從支點(diǎn)到阻力作用線的距離,通常用L2表示。
【解答】解:人們?nèi)粘I钪杏闷鹱娱_瓶蓋時,起子繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動,所以這個杠桿的支點(diǎn)是A點(diǎn);手對C點(diǎn)施加的力使杠桿向上轉(zhuǎn)動,即動力,所以動力作用點(diǎn)是C點(diǎn);瓶蓋對B點(diǎn)施加的力阻礙杠桿向上轉(zhuǎn)動,即阻力,所以阻力作用點(diǎn)是B點(diǎn)。
故選:B。
3.(2022秋?永州期末)如圖是一輛裝滿同種貨物的手推車。當(dāng)前輪遇到障礙物A時,售貨員向下壓扶手,這時手推車可以看成杠桿,支點(diǎn)是 C 點(diǎn);當(dāng)后輪遇到障礙物時,售貨員向上提扶手,這時支點(diǎn)是 B 點(diǎn),與前輪遇到障礙物是相比,此時較 省 力(填“省”或“費(fèi)”)
【答案】見試題解答內(nèi)容
【分析】(1)杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點(diǎn)是杠桿的支點(diǎn);
(2)由杠桿的平衡條件可知:當(dāng)動力臂大于阻力臂時,為省力杠桿。
【解答】解:(1)當(dāng)前輪遇到障礙物A時,售貨員向下壓扶手,手推車可看作杠桿,手推車?yán)@著C點(diǎn)轉(zhuǎn)動,C是支點(diǎn);
當(dāng)后輪遇到障礙時,售貨員向上提扶手,手推車?yán)@著B點(diǎn)轉(zhuǎn)動,B是支點(diǎn);
(2)當(dāng)后輪遇到障礙物時,支點(diǎn)是B點(diǎn),當(dāng)前輪遇到障礙物A時,C是支點(diǎn),在這兩種情況下,阻力(手推車重力)與阻力臂相等,后輪遇到障礙物時的動力臂大于前輪遇到障礙物時的動力臂,由杠桿平衡條件可知,在阻力與阻力臂一定時,動力臂越大,動力越小,因此與前輪遇到障礙物時相比,此時較省力。
故答案為:C;B;省。
4.(2023?翼城縣一模)圖甲是一種落地式海報(bào)架,圖乙是海報(bào)架的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。若視海報(bào)架為杠桿,水平向右的風(fēng)將其吹倒的瞬間,支點(diǎn)是 C (選填“A”、“B”或“C”),若要使海報(bào)架抵抗更大的風(fēng)力,可以采取的措施是 增大∠BAC角度 (寫出一條即可)。
【答案】C;增大∠BAC角度。
【分析】(1)可繞固定點(diǎn)(軸)轉(zhuǎn)動的硬棒是杠桿,杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點(diǎn)叫支點(diǎn);
(2)根據(jù)杠桿平衡原理分析使海報(bào)架抵抗更大的風(fēng)力要求時∠BAC角度的變化。
【解答】解:(1)根據(jù)圖片可知,水平向右的風(fēng)將其吹倒的瞬間,只有C點(diǎn)不動,故支點(diǎn)為C點(diǎn);
(2)從支點(diǎn)到動力作用線的距離叫動力臂,重力G的力臂L2,如圖所示:
根據(jù)圖片可知,∠BAC角度越大,重力G的力臂L2越長,重力G大小不變,根據(jù)杠桿平衡原理F1L1=F2L2可知,此時可承受更大的阻力,故若要使海報(bào)架抵抗更大的風(fēng)力,應(yīng)增大∠BAC角度。
故答案為:C;增大∠BAC角度。
5.(2023春?順義區(qū)期中)如圖所示,O點(diǎn)為杠桿支點(diǎn),在杠桿右端施加力F,某同學(xué)畫出力F的力臂l,其中正確的是( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【分析】力臂是從支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離,據(jù)此分析。
【解答】解:力臂是支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離,即力臂與力F的作用線垂直,故A正確,BCD錯誤。
故選:A。
6.(2022春?雙城區(qū)期中)如圖所示,用杠桿提起重物,O點(diǎn)為杠桿的支點(diǎn),F(xiàn)是作用在杠桿B點(diǎn)的力。圖中線段AB與力F的作用線在一條直線上,且AC⊥OB、AB⊥AO。能表示力F力臂的線段是( )
A.ABB.ACC.AOD.OB
【答案】C
【分析】力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離,據(jù)此分析判斷。
【解答】解:
由題知,O點(diǎn)為杠桿的支點(diǎn),動力F作用在B點(diǎn),AB與力F的作用線在一條直線上,根據(jù)力臂的定義知,O點(diǎn)到AB的距離OA為力F的力臂,故C正確,ABD錯誤。
故選:C。
7.(2023?溫江區(qū)校級模擬)品學(xué)兼優(yōu)的小明同學(xué)還非常樂于勞動。圖甲是小明用笤帚在掃地,圖乙是簡化圖,以O(shè)為支點(diǎn),作用在A點(diǎn)的動力為F1。請?jiān)趫D乙中畫出作用在B點(diǎn)的阻力F2的示意圖及動力臂L1。
【答案】見解答
【分析】阻力是阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力,根據(jù)阻力的作用點(diǎn)和方向畫出阻力F2的示意圖;根據(jù)力臂的概念畫出動力F1的力臂L1。
【解答】解:由圖可知動力F1使笤帚(杠桿)沿順時針方向轉(zhuǎn)動,而阻力F2的作用是阻礙其轉(zhuǎn)動,所以阻力F2的方向與F1相反,作用點(diǎn)在B點(diǎn),據(jù)此畫出阻力F2的示意圖;從支點(diǎn)O向動力F1的作用線作垂線段,即為動力臂L1,如圖所示:
8.(2023?錦江區(qū)模擬)疫情線上教學(xué)期間,體育老師為同學(xué)們制定了詳細(xì)的鍛煉計(jì)劃,其中一項(xiàng)是俯臥高抬腿,如圖甲所示,將人看做杠桿;支點(diǎn)在手上,請?jiān)诤唸D乙中畫出地面對腳作用力F的力臂L和人手對地面的壓力F′。
【答案】
【分析】已知支點(diǎn)和動力的方向,過支點(diǎn)作動力作用線的垂線段即可;
根據(jù)壓力的作用點(diǎn)在接觸面上確定壓力的作用點(diǎn),然后根據(jù)壓力的方向與接觸面垂直,再過作用點(diǎn)表示出壓力的方向。
【解答】解:過支點(diǎn)O向力F的作用線作垂線,就是力F的力臂L:
壓力的作用點(diǎn)在接觸面上,過作用點(diǎn)作垂直于水平地面向下的力即為人手對地面的壓力F';如圖所示:
9.(2023春?東坡區(qū)校級期中)如圖所示,輕質(zhì)木桿AC可以繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動,AB:OB=4:1,A端掛著重為300N,底面積100cm2的物體G,當(dāng)木桿在水平位置平衡時,物體G對水平地面的壓強(qiáng)為104Pa,則在B點(diǎn)施加豎直向下的拉力的大小為( )
A.600NB.400NC.800ND.1200N
【答案】A
【分析】利用F=pS求得G對水平地面的壓力,根據(jù)G的重力的大小和G對水平地面的壓力,求出A端對物體的拉力的大??;然后根據(jù)杠桿的平衡條件求出B點(diǎn)F的大小。
【解答】解:G對水平地面的壓力:F壓=pS=104Pa×100×10﹣4m2=100N,
G的重力為300N;物體G對水平地面的壓力為100N,則杠桿的A端對物體的拉力為:F'=300N﹣100N=200N;
AB:OB=4:1,則AO:OB=3:1;
根據(jù)杠桿的平衡條件可知:F'×OA=F×OB,則F==200N×=600N。
故選:A。
10.(2023?臨江市一模)如圖所示,把質(zhì)量為40g的湯匙放在手指上,仔細(xì)調(diào)節(jié)使其在手指上平衡,湯匙在手指上的左側(cè)部分的質(zhì)量 小于 (選填“大于”“小于”或“等于”)右側(cè)部分的質(zhì)量。
【答案】小于
【分析】小勺可以看成是一個杠桿,杠桿平衡時動力臂和動力的乘積等于阻力臂和阻力的乘積,力臂越大,作用力越小。
【解答】解:如圖,小勺看成是一個杠桿,支點(diǎn)在手指接觸位置,小勺在水平位置平衡,左端的力和左端的力臂乘積等于右端的力和右端力臂的乘積,m左g×L左=m右g×L右,即m左×L左=m右×L右,
左端的力臂大于右端的力臂即L左>L右,所以左端的重力小于右端的重力,即m左小于m右。
故答案為:小于。
11.(2023?南岸區(qū)一模)曉歡同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置探究杠桿的平衡條件,在輕質(zhì)杠桿AB的A端懸掛一個質(zhì)量為3.0kg的空桶,AO:OB=3:1。將質(zhì)量分布均勻,重為270N的異形工件M通過細(xì)線與B端相連,已知M的上下兩部分均為正方體,且邊長之比為1:2。此時,杠桿在水平位置平衡,且M對地面的壓強(qiáng)為4500Pa,不考慮機(jī)械的摩擦,此時細(xì)線對M的拉力為 90 N;若在M的下部沿豎直方向截去部分,并將其放入空桶中,使M對地面的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼模瑒t截去部分的質(zhì)量為 1.5 kg。
【答案】90;1.5。
【分析】(1)根據(jù)G=mg求空桶的重力,根據(jù)杠桿平衡條件求出細(xì)線對M的拉力;
(2)根據(jù)力的作用是相互的和力的平衡條件求M對水平地面的壓力,根據(jù)p=求M的底面積,根據(jù)S=a2求出M下部分的棱長,進(jìn)而求出上部分的棱長,根據(jù)體積公式求出M的體積,根據(jù)G=mg求出M的質(zhì)量,根據(jù)密度公式求出M的密度;
根據(jù)M對地面的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?,求出切割后M對地面的壓強(qiáng);根據(jù)密度公式和體積公式表示出剩余部分的底面積,根據(jù)p=表示出M對地面的壓力,根據(jù)力的平衡條件表示出M受到的拉力,根據(jù)杠桿平衡條件列出方程求出切下的質(zhì)量。
【解答】解:(1)空桶重力為:FA=GA=mg=3kg×10N/kg=30N,
由杠桿平衡原理可知:
OA×FA=OB×FB,
細(xì)線對M的拉力為:
FB=×GA=×30N=90N;
(2)地面對M的支持力為:
F支=GM﹣FB=270N﹣90N=180N,
M對地面的壓力與地面對M的支持力是一對相互作用力,大小相等,所以M對地面的壓力為:
F壓=F支=180N,
由p=可知,M的底面積:
S===0.04m2,
則正方體M下半部分的棱長為0.2m,由于M上下兩部分皆為正方體,且棱長之比1:2,所以上半部分的棱長為0.1m,
則整個正方體M的體積為:V=(0.2m)3+(0.1m)3=9×10﹣3m3,
由G=mg可知,M的質(zhì)量:
mM===27kg,
M的密度為:
ρ===3×103kg/m3;
由ρ=可知,切去部分的體積為V切=,
則切去部分的底面積為S切===,
則物體M切去一部分后與地面的接觸面積為S'=S﹣S切=S﹣,
由題意可知,切割后M對地面的壓強(qiáng):p'=p=×4500Pa=3200Pa,
由p=可知,此時地面對M的支持力:F=p'S'=p'(S﹣),
壓力和支持力是一對相互作用力,大小相等,此時的支持力為:
F支=F=p'S'=p'(S﹣)……①
此時B端繩子的拉力為:
FB'=(GM﹣mg )﹣F支……②
由杠桿平衡原理可知:
OA×(GA+mg )=OB×FB',
解得:FB'=×(GA+mg )=3(GA+mg )……③
由①②③解得:
m===1.5kg。
故答案為:90;1.5。
12.(2023春?金安區(qū)校級期中)如圖所示,燈的質(zhì)量為6kg,燈掛在水平橫桿的C端,O為杠桿的支點(diǎn),水平桿OC長2m,桿重不計(jì),BC長0.5m;求:
(1)燈的重量;
(2)要使水平桿在水平位置保持平衡,作用在B點(diǎn)上的動力至少多大?
【答案】(1)燈的重力為60N;
(2)要使水平桿在水平位置保持平衡,作用在B點(diǎn)上的動力至少為80N。
【分析】(1)根據(jù)重力的計(jì)算公式G=mg計(jì)算出重力的大??;
(2)杠桿的平衡條件:動力×動力臂=阻力×阻力臂;本題為杠桿平衡題目,阻力力臂可以求出,只要求出動力力臂就可求出拉力
【解答】解:(1)由G=mg可得,燈的重力為:G=mg=6kg×10N/kg=60N;
(2)如圖所示,由圖看出,當(dāng)在B點(diǎn)的力豎直向上時動力臂最長,動力最小,
由杠桿平衡條件得:G×OC=F×OB,
則F===80N。
答:(1)燈的重力為60N;
(2)要使水平桿在水平位置保持平衡,作用在B點(diǎn)上的動力至少為80N。
13.(2023春?閔行區(qū)校級期中)如圖1是《天工開物》中記載的三千多年前在井上汲水的桔槔,其示意圖如圖2所示。輕質(zhì)杠桿的支點(diǎn)O到左端距離l1=0.5米,到右端距離l2=0.2米,當(dāng)在杠桿左端懸掛質(zhì)量為2千克的物體A,右端掛邊長為0.1米的正方體B。杠桿水平位置平衡時,正方體B對地面的壓力為19.6牛。求:
①此時杠桿左端所受拉力大小F左;
②正方體B的密度ρB;
③該輕質(zhì)杠桿最多能夠提升重物A的質(zhì)量mA。
【答案】①此時杠桿左端所受拉力大小為19.6N;
②正方體B的密度為7×103kg/m3;
③該輕質(zhì)杠桿最多能夠提升重物A的質(zhì)量為2.8kg。
【分析】①此時杠桿左端所受拉力等于物體A的重力,根據(jù)F=G=mg求出其大小;
②利用杠桿平衡條件求出杠桿右端受到的拉力;
正方體B對地面的壓力等于B的重力減去繩子對B的拉力,據(jù)此求出B的重力,根據(jù)重力公式計(jì)算B的質(zhì)量,利用密度計(jì)算公式求得正方體B的密度;
③B對杠桿的最大拉力等于自身重力,根據(jù)杠桿平衡條件計(jì)算物體A的最大重力,根據(jù)重力公式計(jì)算輕質(zhì)杠桿最多能夠提升重物A的質(zhì)量mA。
【解答】解:①杠桿左端受到的拉力:F左=G=mg=2kg×9.8N/kg=19.6N,
②由F左L1=F右L2可得杠桿右端受到的拉力:F右===49N;
根據(jù)力的相互作用可知繩子對B的拉力等于杠桿右端受到的拉力,
因正方體B對地面的壓力等于B的重力減去繩子對B的拉力,所以,B的重力:GB=F右+F壓=49N+19.6N=68.6N;
B的密度為:ρB====7×103kg/m3,
(3)B對杠桿的最大拉力等于自身重力,根據(jù)杠桿平衡條件可得物體A的最大重力:GA=F左′=F右′=×68.6N=27.44N,
則該輕質(zhì)杠桿多能夠提升重物A的最大質(zhì)量mA===2.8kg。
答:①此時杠桿左端所受拉力大小為19.6N;
②正方體B的密度為7×103kg/m3;
③該輕質(zhì)杠桿最多能夠提升重物A的質(zhì)量為2.8kg。
14.(2023?上蔡縣一模)在探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)中,小明進(jìn)行了如圖1﹣2所示的實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是( )
A.圖1中,杠桿處于平衡狀態(tài)
B.在實(shí)驗(yàn)過程中,為使杠桿平衡,除改變鉤碼位置和個數(shù)外,還可以調(diào)節(jié)平衡螺母
C.圖2中杠桿已經(jīng)平衡、如果將兩側(cè)鉤碼分別向遠(yuǎn)離支點(diǎn)O方向移動一格,杠桿仍然能平衡
D.實(shí)驗(yàn)中,多次實(shí)驗(yàn)的目的是減小誤差
【答案】A
【分析】(1)杠桿的平衡狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài);
(2)調(diào)節(jié)杠桿自身水平平衡后,在實(shí)驗(yàn)過程中不能再調(diào)節(jié)平衡螺母;
(3)根據(jù)杠桿平衡條件判斷是否平衡;
(4)在探究型實(shí)驗(yàn)中,多次測量的目的是為了避免實(shí)驗(yàn)的偶然性,得出普遍規(guī)律。
【解答】解:A、杠桿的平衡狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài),當(dāng)杠桿處于靜止時,此時杠桿為平衡狀態(tài),故A正確;
B、杠桿調(diào)節(jié)平衡后,在整個實(shí)驗(yàn)過程中,螺母再調(diào)節(jié)會改變杠桿重心的位置,使杠桿重力對杠桿平衡又產(chǎn)生影響,因此不能再旋動兩側(cè)的平衡螺母,故B錯誤;
C、若兩側(cè)鉤碼同時向遠(yuǎn)離支點(diǎn)的方向移動一個格,則左側(cè)3G×3L=9GL,右側(cè)2G×4L=8GL,因?yàn)?GL>8GL 杠桿不能平衡,故C錯誤;
D、在實(shí)驗(yàn)中,多次改變力的力臂的大小主要是為了避免實(shí)驗(yàn)的偶然性,獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律,故D錯誤。
故選:A。
15.(2023?天長市一模)在“探究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中:
(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母,使之在水平位置平衡,目的是 便于測量力臂大小,同時消除杠桿自重對杠桿平衡的影響 。
(2)如圖是一個加寬的杠桿裝置,此時杠桿處于水平平衡狀態(tài),若只將左側(cè)的鉤碼改掛到A點(diǎn)正上方的B點(diǎn),杠桿 仍能 (選填“仍能”或“不能”)保持平衡。
【答案】(1)便于測量力臂大小,同時消除杠桿自重對杠桿平衡的影響;(2)仍能。
【分析】(1)杠桿在水平位置平衡后,支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離就是力臂,因此在此實(shí)驗(yàn)中我們應(yīng)首先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡,使杠桿在水平位置平衡的目的是為了便于測量力臂,同時消除杠桿自重對杠桿平測量多組數(shù)據(jù)的目的是衡的影響;
(2)力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離,將左側(cè)的鉤碼改掛到A點(diǎn)正上方的B點(diǎn),力臂是線段OA,與原來相比較力和力臂都沒有改變,所以杠桿仍能保持平衡。
【解答】解:(1)在“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母,使杠桿在水平位置平衡,這樣做是為了便于測量力臂,同時消除杠桿自重對杠桿平衡的影響;
(2)力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離,將左側(cè)的鉤碼改掛到A點(diǎn)正上方的B點(diǎn),力臂是線段OA,與原來相比較力和力臂都沒有改變,所以杠桿仍能保持平衡。
故答案為:
(1)便于測量力臂大小,同時消除杠桿自重對杠桿平衡的影響;(2)仍能。
16.(2023?張北縣一模)如圖所示,質(zhì)量分布不均勻的木條AB重24N,A、B是木條兩端,O、C是木條上的兩個點(diǎn),AO=BO,AC=OC。此時彈簧測力計(jì)乙的示數(shù)是6N。現(xiàn)移動彈簧測力計(jì)甲的位置從A點(diǎn)平移到C點(diǎn),下列說法中正確的是( )
A.此時彈簧測力計(jì)乙的示數(shù)變小,大小是0N
B.此時彈簧測力計(jì)乙的示數(shù)變小,大小是2N
C.此時彈簧測力計(jì)甲的示數(shù)變大,大小是18N
D.由于木條質(zhì)量分布不均勻無法判斷彈簧測力計(jì)甲、乙示數(shù)的變化
【答案】A
【分析】彈簧測力計(jì)乙在B上時,以A點(diǎn)為支點(diǎn),根據(jù)杠桿平衡條件先表示出木條重心D到A的距離,當(dāng)彈簧測力計(jì)甲在C點(diǎn)時,以C為支點(diǎn),再根據(jù)杠桿平衡條件計(jì)算彈簧測力計(jì)甲、乙的示數(shù),根據(jù)杠桿平衡條件進(jìn)行判斷。
【解答】解:設(shè)木條重心在D點(diǎn),當(dāng)彈簧測力計(jì)甲在A的位置上,彈簧測力計(jì)乙在B的位置上時,以A端為支點(diǎn),如圖所示:
由杠桿平衡條件有:FB×AB=G×AD,即:6N×AB=24N×AD,
所以:AB=4AD,AD=AB,
根據(jù)AO=BO,AC=OC,則AC=AB;說明木條的重心恰好在C點(diǎn)。
當(dāng)彈簧測力計(jì)甲在由A點(diǎn)平移到C點(diǎn)時,以C為支點(diǎn),且杠桿的重心正好在支點(diǎn),說明杠桿自身能平衡,因而不需要乙彈簧測力計(jì)的拉力;則此時彈簧測力計(jì)乙的示數(shù)變小,大小是0N,故A正確,B錯誤;
此時彈簧測力計(jì)甲的示數(shù)變大,恰好等于杠桿的重力24N,故C錯誤;
綜合以上分析,D錯誤。
故選:A。
17.(2023?南通一模)如圖,小車從處于輕質(zhì)杠桿OB的A點(diǎn)開始勻速向右運(yùn)動,在B端豎直向上方向系一根不可伸縮的細(xì)繩使杠桿始終處于水平位置平衡。下列表示AB間的距離s和細(xì)繩的拉力F隨時間t變化的關(guān)系圖線中,可能正確的是( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【分析】根據(jù)汽車的移動速度分析s與t的關(guān)系;根據(jù)杠桿的平衡條件分析F與t的變化關(guān)系。
【解答】解:AB、AB間的距離s為:s=OB﹣vt,由于OB是一個定值,速度不變,則s隨t的增大而減小,且是一條直線,故AB錯誤;
CD、杠桿始終處于水平位置平衡,根據(jù)杠桿的平衡條件可知,F(xiàn)×OB=G×AB,則F=,所以F﹣t圖像為一條直線,由于從A點(diǎn)開始運(yùn)動,所以A點(diǎn)的F不為零,故D正確、C錯誤。
故選:D。
18.(2023?石阡縣模擬)如圖所示,粗細(xì)均勻的直尺AB,將中點(diǎn)O支起來,在B端放一支蠟燭,在AO的中點(diǎn)C處放兩支完全相同的蠟燭,此時直尺保持平衡;若將三支蠟燭同時點(diǎn)燃,且它們的燃燒速度相同,在燃燒過程中,直尺 能 (選填“能”或“不能”)保持平衡。
【答案】能
【分析】在本題中由于蠟燭對直尺的壓力作用,故而構(gòu)成了一個杠桿:蠟燭對直尺的作用力等于蠟燭的重力,由于杠桿是在水平方向平衡,故而力臂的長度則等于蠟燭距離O點(diǎn)的距離,然后結(jié)合杠桿平衡的條件可以求解。
【解答】解:設(shè)一支蠟燭的質(zhì)量為m,直尺長度為L,根據(jù)杠桿的平衡條件可知:2mg×L=mg×L,
直尺在水平位置平衡;三支蠟燭同時點(diǎn)燃,并且燃燒速度相同,三支蠟燭因燃燒減少的質(zhì)量m′相同,則:2(m﹣m′)g×L=(m﹣m′)g×L,因此在燃燒過程中直尺仍能平衡。
故答案為:能。
19.(2023?南寧一模)如圖所示,人的頭顱也可以看成杠桿,當(dāng)頭顱低下時,頸部肌肉會產(chǎn)生一定的拉力。A點(diǎn)為頭顱模型的重心,B點(diǎn)為肌肉拉力的作用點(diǎn),拉力的方向始終垂直于OB,低頭過程中,重力的力臂逐漸 增大 ,拉力逐漸 增大 (兩空均填“增大”、“減小”或“不變”)。
【答案】增大;增大
【分析】低頭過程中,根據(jù)頭顱重力的力臂的變化,并由題意分析阻力G、動力臂的變化情況,利用杠桿的平衡條件F1L1=F2L2分析拉力的變化。
【解答】解:由題意和圖示可知,O為支點(diǎn),肌肉拉力(動力)的方向始終垂直于OB,則拉力的力臂(動力臂)不變;
低頭過程中,頭顱重力的力臂變大(即阻力臂變大),而阻力G、動力臂不變,根據(jù)杠桿平衡條件F1L1=F2L2可知,動力會變大。
故答案為:增大;增大。
20.(2023?鎮(zhèn)江一模)某實(shí)驗(yàn)小組在“研究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中:
(1)如圖甲所示,杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)。為了實(shí)驗(yàn)時便于 測量力臂 ,應(yīng)向 右 (選填“左”或“右”)調(diào)節(jié)螺母,使杠桿在水平位置平衡。
(2)給杠桿兩側(cè)掛上不同數(shù)量的鉤碼,移動鉤碼的位置,使杠桿重新在水平位置平衡。設(shè)右側(cè)鉤碼對杠桿施的力為動力F1,左側(cè)鉤碼對杠桿施的力為阻力F2;測出杠桿平衡時的動力臂l1和阻力臂l2;把F1、F2、l1、l2的數(shù)據(jù)填入表格中。改變動力F1和動力臂l1的大小,相應(yīng)調(diào)節(jié)阻力F2和阻力臂l2,再做幾次實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示:
分析表中的數(shù)據(jù)得到杠桿的平衡條件: F1l1=F2l2 (用F1、l1、F2、l2表示)。
(3)如圖乙所示,在 C (選填“A”、“B”或“C”)點(diǎn)豎直向 向上 拉,可使杠桿保持水平位置平衡,且為省距離杠桿。
(4)如圖丙,裝有物品的旅行箱整體可視為杠桿,O為行李箱重心,P為拉桿的端點(diǎn),在P點(diǎn)沿 F2 (選填“F1”、“F2”或“F3”)方向施加拉力,可用最小力使旅行箱靜止;若在P點(diǎn)用始終沿豎直向上的力將行李箱拉至虛線位置,則在虛線位置靜止時的拉力與原來相比將 變小 (選填“變大”、“不變”或“變小”)。
【答案】(1)測量力臂;右;(2)F1l1=F2l2;(3)C;向上;(4)F2;變小。
【分析】(1)在調(diào)平杠桿平衡時,杠桿的哪端高,平衡螺母要向哪端移動;
(2)先將數(shù)據(jù)中的各自的力與力臂相乘,然后分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),找出關(guān)系式;
(3)杠桿動力和阻力在同一側(cè)時,兩者力的方向應(yīng)該相反才能保持杠桿平衡,動力臂小于阻力臂時,杠桿為費(fèi)力杠桿,省距離;
(4)根據(jù)杠桿的平衡條件分析拉力的變化即可。
【解答】解:(1)實(shí)驗(yàn)前為方便測量力臂,應(yīng)將杠桿調(diào)節(jié)到水平位置平衡,將杠桿的中點(diǎn)置于支架上,當(dāng)杠桿靜止時,發(fā)現(xiàn)杠桿左端下沉,右端偏高,這時應(yīng)將平衡螺母向右端調(diào)節(jié);
(2)分析表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)動力×動力臂=阻力×阻力臂,用F1、F2、l1和l2分別表示動力、阻力、動力臂和阻力臂,杠桿平衡條件可表示為:F1l1=F2l2;
(3)要使杠桿省距離,則屬于費(fèi)力杠桿,則動力臂應(yīng)小于阻力臂,所以應(yīng)該選擇在C點(diǎn)施加向上的力;
(4)裝有物品的旅行箱整體可視為杠桿,O為行李箱重心,P為拉桿的端點(diǎn),在P點(diǎn)沿F2方向施加拉力,此時力臂最大,可用最小力使旅行箱靜止;
若在P點(diǎn)用始終沿豎直向上的力將行李箱拉至虛線位置,則在虛線位置靜止時的拉力與原來相比將變小。
故答案為:(1)測量力臂;右;(2)F1l1=F2l2;(3)C;向上;(4)F2;變小。
21.(2023?武進(jìn)區(qū)校級模擬)小李利用如圖所示的裝置來探究“杠桿的平衡條件”,實(shí)驗(yàn)中所用鉤碼的質(zhì)量均為50g。請你幫助他完成實(shí)驗(yàn):(g取10N/kg)
(1)杠桿靜止時的位置如圖1甲所示,此時杠桿處于 平衡 (選填“平衡”或“不平衡”)狀態(tài)。為了使杠桿靜止時處于水平位置,接下來的操作是將杠桿的平衡螺母向 左 (選填“左”或“右”)移動;
(2)在杠桿D點(diǎn)用如圖1乙所示的動力F拉杠桿,此時杠桿的類型與 托盤天平 (選填“筷子”、“老虎鉗”或“托盤天平”)相同;
(3)如圖1丙所示,用彈簧測力計(jì)拉杠桿的C點(diǎn),當(dāng)彈簧測力計(jì)由位置1轉(zhuǎn)全位置2的過程中,測力計(jì)示數(shù)變化情況是 先變小后變大 (選填“變小”、“變大”、“先變小后變大”“先變大后變小”或“不變”)。
(4)小紅利用上述的杠桿和鉤碼設(shè)計(jì)了一個“密度秤”。如圖2所示,將容積為100mL的小桶懸掛在杠桿的掛鉤A下,調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡。小桶中裝滿待測液體時,在杠桿的B點(diǎn)懸掛2個鉤碼,杠桿在水平位置平衡;則待測液體的密度是 1.5×103 kg/m3。為了增大“密度秤”的量程,下列措施不可行的是 AB 。
A.增大小桶的容積
B.小桶位置固定,向左側(cè)移動杠桿的支點(diǎn)O
C.增加鉤碼質(zhì)量
D.杠桿支點(diǎn)固定,向右側(cè)移動小桶
【答案】(1)平衡;左;(2)托盤天平;(3)先變小后變大;(4)1.5×103;AB。
【分析】(1)杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動,杠桿都處于平衡平衡狀態(tài);
杠桿傾斜時,杠桿的重心偏向杠桿下沉的一端,左、右兩端的螺母(或一端的螺母)要向杠桿上翹的一端調(diào)節(jié);
(2)當(dāng)動力在D點(diǎn)斜向下拉(與水平方向成30°角)動力臂是OD,比較動力臂和阻力臂,判斷杠桿的類型;
(3)根據(jù)操作中引起力臂的變化,根據(jù)杠桿平衡條件分析測力計(jì)示數(shù)的變化;
(4)根據(jù)杠桿的平衡條件以及實(shí)驗(yàn)原理ρ=分析解答。
【解答】解:(1)杠桿靜止在如圖位置,所以杠桿是處于平衡狀態(tài);
杠桿的左端上翹,左端的平衡螺母或右端的平衡螺母都向上翹的左端移動,才能使杠桿在水平位置平衡。
(2)當(dāng)動力在D點(diǎn)斜向下拉(與水平方向成30°角)動力臂是:L1=OD=×4×5cm=10cm,此時L1=L2=10cm,故杠桿為等臂杠桿,與托盤天平同類型;
(3)如圖丙所示,用彈簧測力計(jì)拉杠桿的C點(diǎn),當(dāng)彈簧測力計(jì)由位置1轉(zhuǎn)至位置2的過程中,動力臂先變大后變小,因?yàn)樽枇?、阻力臂不變,故測力計(jì)的拉力先變小后變大;
(4)根據(jù)杠桿的平衡條件FALA=FBLB可得,
FA==2×0.05kg×10N/kg×=1.5N,
小桶中液體的質(zhì)量m液===0.15kg=150g,
待測液體的密度ρ液===1.5g/cm3=1.5×103kg/m3;
根據(jù)杠桿的平衡條件FALA=FBLB可得,F(xiàn)A=,所以支點(diǎn)固定,向右移動小桶目的是增大或者增大鉤碼的質(zhì)量是增大FB時能使FA增大;
根據(jù)F=G=mg,ρ=可知,V一定時,F(xiàn)A越大,“密度秤”的量程越大,故AB錯誤,CD正確。
故答案為:(1)平衡;左;(2)托盤天平;(3)先變小后變大;(4)1.5×103;AB。
22.(2023?雁塔區(qū)校級二模)在“探究杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中:
(1)實(shí)驗(yàn)前發(fā)現(xiàn)杠桿如圖甲靜止不動,此時杠桿處于 平衡 (選填“平衡”或“非平衡”) 狀態(tài);接下來調(diào)節(jié)平衡螺母,使杠桿處于水平靜止?fàn)顟B(tài)。
(2)圖乙中杠桿恰好處于水平位置平衡,小明嘗試在A點(diǎn)下方再加掛2個相同的鉤碼,為使杠桿保持水平平衡,他可以將掛在B點(diǎn)的鉤碼 向右移動2格 (填具體操作)。
(3)小明又嘗試用彈簧測力計(jì)代替B點(diǎn)懸掛的鉤碼,并始終豎直向下拉彈簧測力計(jì),使杠桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)過一定角度,如圖丙,此過程中彈簧測力計(jì)的示數(shù)會 不變 (選填“變大”、“變小”或“不變”)。(不計(jì)阻力影響)
(4)人類很早以前就會使用杠桿了,圖丁是我們的祖先在建造宮段時利用橫桿撬動沉重木料時的情景。由此過程可知,圖中橫桿屬于 省力 杠桿。
【答案】(1)平衡;(2)向右移動2格;(3)不變;(4)省力。
【分析】(1)杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動,杠桿都處于平衡平衡狀態(tài);
(2)力和力臂的乘積大的一端下沉;設(shè)杠桿的一個小格為L,一個鉤碼重為G,根據(jù)杠桿平衡條件求出鉤碼移動的格數(shù);
(3)力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離,分析前后動力臂與阻力臂的比值變化;
(4)杠桿根據(jù)省力情況可以分為三類:省力杠桿、費(fèi)力杠桿和等臂杠桿,動力臂大于阻力臂的杠桿是省力杠桿。
【解答】解:(1)杠桿靜止在如圖位置,所以杠桿是處于平衡狀態(tài);
(2)設(shè)杠桿的一個小格為L,一個鉤碼重為G,小明嘗試在A點(diǎn)下方再加掛2個相同的鉤碼,(3G+2G)×2L>2G×3L,所以杠桿左端下沉;
為使杠桿保持水平平衡,根據(jù)杠桿平衡條件可得:(3G+2G)×2L=2G×nL,解得n=5,所以應(yīng)該將掛在B點(diǎn)的鉤碼向右移動2格;
(3)用彈簧測力計(jì)代替B點(diǎn)懸掛的鉤碼,并始終豎直向下拉彈簧測力計(jì),使杠桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)過一定角度,則支點(diǎn)左右兩側(cè)動力臂和阻力臂均變小,但阻力臂與動力臂的比值不變,由杠桿平衡條件可知,動力臂與阻力臂之比不變,在阻力不變時,則動力大小不變,即彈簧測力計(jì)的示數(shù)不變;
(4)由圖可知,橫桿在使用的過程中,動力臂大于阻力臂,為省力杠桿。
故答案為:(1)平衡;(2)向右移動2格;(3)不變;(4)省力。
23.(2023?山陽區(qū)一模)如圖,輕繩的一端系有質(zhì)量為2kg的物體C,另一端系在質(zhì)量為1kg的均勻木棒AB的A端;木棒AB可繞B端無摩擦轉(zhuǎn)動,在水平拉力F的作用下木棒AB與墻面的夾角由30°增大到60°(g=10N/kg),則( )
A.拉力F的大小一直不變
B.當(dāng)棒與墻面成30°時拉力F=N
C.當(dāng)棒與墻面成45°時拉力F=25N
D.當(dāng)棒與墻面成60°時拉力F=N
【答案】C
【分析】先根據(jù)G=mg求出物體C和木棒AB的重力,然后根據(jù)杠桿平衡的條件求出F的大小。
【解答】解:GC=2kg×10N/kg=20N;G木=1kg×10N/kg=10N;
設(shè)木棒AB的長度為l,當(dāng)棒與墻面成30°時,力與力臂的關(guān)系如圖所示:
根據(jù)直角三角形的關(guān)系可知,L=l,LG=l,L木=l;
根據(jù)杠桿平衡的條件可得,F(xiàn)×l=20N×l+10N×l,化簡可得:F=N,故B錯誤;
同理,當(dāng)棒與墻面成45°時,L=l,LG=l,L木=l;
根據(jù)杠桿平衡的條件可得,F(xiàn)×l=20N×l+10N×l,化簡可得:F=25N,故C正確;故A錯誤;
同理,當(dāng)棒與墻面成60°時,L=l,LG=l,L木=l;
根據(jù)杠桿平衡的條件可得,F(xiàn)×l=20N×l+10N×l,化簡可得:F=25N,故D錯誤。
故選:C。
24.(2022?華寧縣校級模擬)質(zhì)量相同的銅塊和鋁塊,掛在杠桿AB兩端,杠桿在水平位置平衡,如圖所示。現(xiàn)把銅塊和鋁塊同時浸沒于水中,已知ρ銅>ρ鋁,則有( )
A.杠桿AB仍保持平衡B.杠桿A端會上升
C.杠桿B端會上升D.無法判斷杠桿是否平衡
【答案】C
【分析】根據(jù)鋁塊和銅塊質(zhì)量相同,并結(jié)合杠桿的平衡條件確定杠桿的類型,即為等臂杠桿;因此當(dāng)銅塊、鋁塊都浸沒水中后,受到浮力較小的一側(cè),杠桿下沉。
【解答】解:因鋁塊、銅塊的質(zhì)量相同(重力相同),由杠桿平衡條件可知,兩側(cè)力與力臂的乘積相同,并且杠桿為等臂杠桿;
又因?yàn)閮烧叩馁|(zhì)量相同,且ρ銅>ρ鋁,所以由V=可知V銅<V鋁;當(dāng)同時浸沒于水中后,鋁塊排開水的體積較大,則鋁塊受到的浮力較大(即托起鋁塊的力較大),所以鋁塊一側(cè)上升,銅塊一側(cè)將下降,即A端將下降,B端將上升。
故選:C。
25.(2023?高新區(qū)校級模擬)如圖所示為“硬幣玩轉(zhuǎn)蹺蹺板”裝置,蹺蹺板上相鄰的硬幣放置點(diǎn)間距相等,在放硬幣之前,蹺蹺板在水平位置平衡,說明該蹺曉板的重心在 D 點(diǎn),在A點(diǎn)疊放三枚硬幣時,則可在E點(diǎn)疊放 9 枚硬幣能使蹺蹺板再次水平平衡。保特A點(diǎn)疊放三枚硬幣不變,在蹺蹺板上已標(biāo)出的其余6個點(diǎn)中,有的點(diǎn)上無論疊放多少枚硬幣都無法使蹺蹺板再次水平平衡,這樣的點(diǎn)一共有 4 個。
【答案】D;9;4
【分析】杠桿的重心在支點(diǎn)處時,杠桿會在水平位置平衡;
根據(jù)杠桿的平衡條件分析硬幣的多少;
根據(jù)放置硬幣的重力的方向和杠桿的特點(diǎn)分析。
【解答】解:在刻度均勻的杠桿上放硬幣之前,杠桿已在水平位置平衡,這表明杠桿的重心在支點(diǎn)處,即D點(diǎn),杠桿的重力的力臂為0;
在A點(diǎn)疊放三枚硬幣時,設(shè)每個硬幣的重力為G,杠桿上每一小格的長度為L,根據(jù)杠桿的平衡條件可知:3G×3L=GE×L,解得:GE=9G,即在E點(diǎn)疊放9枚硬幣能使杠桿再次水平平衡;
由圖可知,杠桿的支點(diǎn)在中點(diǎn),保持A點(diǎn)疊放三枚硬幣不變,A點(diǎn)硬幣的重力的方向是豎直向下的;由于放置的硬幣的重力的方向也是豎直向下的,要使杠桿平衡,則硬幣應(yīng)放置在D點(diǎn)的右側(cè),在杠桿的左側(cè)的B、C兩點(diǎn),無論放多少枚硬幣都無法使杠桿再次水平平衡;D點(diǎn)是支點(diǎn),在D點(diǎn)放多少枚硬幣都不會影響杠桿左端下沉;
當(dāng)硬幣放在支點(diǎn)右側(cè)的E、G兩點(diǎn)時,硬幣的壓力的方向是豎直向下的,根據(jù)杠桿的平衡條件可知,這個點(diǎn)上放置合適數(shù)量的硬幣,杠桿可以平衡;
放置到F點(diǎn)時,根據(jù)杠桿的平衡條件可知,此時放置的硬幣的個數(shù)為4.5個,不符合題意;
所以一共有4個點(diǎn)都無法使蹺蹺板再次水平平衡。
故答案為:D;9;4。
26.(2022秋?通州區(qū)期中)桿秤是一種測量物體質(zhì)量的工具。小明嘗試制作了如圖所示的桿秤,秤盤上不放重物時,將秤砣移至O點(diǎn)提紐處,桿秤恰好水平平衡,將此處標(biāo)為0刻度線。當(dāng)秤盤上放一質(zhì)量為2kg的物體時,秤砣移到B處,恰好能使桿秤水平平衡,測得OA=5cm,OB=10cm。
(1)秤砣的質(zhì)量為 1 kg。
(2)若C處的刻度為5kg,則圖中OC= 25 cm。小明所標(biāo)的桿秤刻度線分布 均勻 (選填“均勻”或“不均勻”)。
(3)用該自制桿秤測待測物體時,若換用一個質(zhì)量更大的秤砣,移動秤砣使桿秤再次水平平衡,其讀數(shù)會偏 小 (選填“大”或“小”)。
優(yōu)網(wǎng)【答案】(1)1;(2)25;均勻;(3)小。
【分析】(1)直接應(yīng)用杠桿的平衡條件來計(jì)算;
(2)杠桿平衡時,秤盤上的物體質(zhì)量是多少,則右側(cè)秤桿相應(yīng)的刻度就是多少,主要仍是應(yīng)用杠桿的平衡條件來計(jì)算力和力臂;由杠桿的平衡條件,當(dāng)所測物體的質(zhì)量為m物時,由杠桿的平衡條件分析桿秤的刻度是否均勻;
(3)換大秤砣帶來的是其力臂的變小,力臂變小則讀數(shù)變小。
【解答】解:(1)以O(shè)點(diǎn)為支點(diǎn),當(dāng)秤盤上放一個質(zhì)量為2kg的物體時,秤砣移到B處,恰好能使桿秤水平平衡,根據(jù)杠桿平衡條件有:m物g?OA=m秤砣g?OB,所以m秤砣=?m物=×2kg=1kg;
(2)由于C點(diǎn)的刻度應(yīng)為5kg,因此物體質(zhì)量為5kg時且秤砣在C點(diǎn)時桿秤平衡,
則m′g?OA=m秤砣g?OC,所以O(shè)C=?OA=×5cm=25cm;
桿秤刻度D(D點(diǎn)在O點(diǎn)右側(cè))與O點(diǎn)的距離為OD,刻度D對應(yīng)的物體質(zhì)量即秤盤中的待測物體質(zhì)量為m物,
根據(jù)杠桿的平衡條件可得:m物g?OA=m秤砣g?OD,
OD=?OA,式子中OA和m秤砣為定值,所以O(shè)D與m物成正比,故小明所標(biāo)的桿秤刻度線分布均勻;
(3)當(dāng)秤盤上放一個質(zhì)量為2kg的物體時,若換用一個質(zhì)量更大的秤砣,物體重力不變,重力的力臂不變,秤砣的重力變大,移動秤砣使桿秤再次水平平衡時,根據(jù)杠桿平衡條件可知秤砣重力的力臂變短,即向O點(diǎn)移動;由圖已知O處刻度為0,B處標(biāo)的刻度為2kg,所以移動秤砣使桿秤再次水平平衡時,其讀數(shù)小于2kg,因此桿秤不能隨意更換秤砣。
故答案為:(1)1;(2)25;均勻;(3)小。
27.(2022?湘潭縣校級模擬)(多選)如圖是小華在勞動教育實(shí)踐活動中體驗(yàn)中國傳統(tǒng)農(nóng)耕“舂稻谷”的示意圖。小華若要更省力,下列做法可行的是( )
A.支點(diǎn)不動,腳在桿上的位置后移
B.將支點(diǎn)靠近人,腳在桿上的位置不動
C.將支點(diǎn)靠近人,同時腳在桿上的位置前移
D.將支點(diǎn)遠(yuǎn)離人,同時腳在桿上的位置后移
【答案】AD
【分析】根據(jù)杠桿的平衡條件分析。
【解答】解:A、支點(diǎn)不動,腳在桿上的位置后移,此時阻力、阻力臂不變,動力臂變大,根據(jù)杠桿的平衡條件可知,動力變小,能省力,故A正確;
B、將支點(diǎn)靠近人,腳在桿上的位置不動,此時阻力不變,阻力臂變大,動力臂變小,根據(jù)杠桿的平衡條件可知,動力變大,不能省力,故B錯誤;
C、將支點(diǎn)靠近人,同時腳在桿上的位置前移,阻力不變,阻力臂變大,動力臂變小,根據(jù)杠桿的平衡條件可知,動力變大,不能省力,故C錯誤;
D、將支點(diǎn)遠(yuǎn)離人,同時腳在桿上的位置后移,阻力不變,阻力臂變小,動力臂變大,根據(jù)杠桿的平衡條件可知,動力變小,能省力,故D正確。
故選:AD。
28.(2023?和平區(qū)二模)物理學(xué)的許多概念來自于生產(chǎn)生活,人們對力的認(rèn)識也是從日常生活開始的。下列對力學(xué)知識認(rèn)識正確的是( )
A.微小壓強(qiáng)計(jì)是利用連通器原理工作的
B.雞蛋碰碗,蛋破了而碗不破,說明蛋受到碗施加的力大于碗受到蛋施加的力
C.探究“重力與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時,使彈簧測力計(jì)的彈簧伸長的力與鉤碼的重力是相互作用力
D.為使杠桿在水平位置平衡,在B點(diǎn)施加的最小力應(yīng)該沿BM方向
【答案】D
【分析】(1)連通器是上端開口,下端連通的儀器;
(2)當(dāng)一個物體對另一個物體有力的作用時,另一個物體也同時對這個物體有力的作用,即力的作用是相互的;且一對相互作用力的大小是相等的;
(3)相互作用力的大小相等、方向相反、作用在同一直線上、作用在不同物體上;
(4)根據(jù)杠桿的平衡條件分析。
【解答】解:A、微小壓強(qiáng)計(jì)只有一端開口,不是連通器,故A錯誤;
B、雞蛋碰碗時,雞蛋和碗受的力是一對相互作用力,其大小是相等的,之所以雞蛋破是因?yàn)橥氡入u蛋硬,故B錯誤;
C、使彈簧測力計(jì)內(nèi)的彈簧伸長的力是鉤碼對彈簧的拉力,與鉤碼的重力不是相互作用力,故C錯誤;
D、在阻力和阻力臂一定的情況下,動力臂越大,根據(jù)杠桿平衡條件可知,動力越小,根據(jù)圖示可知,當(dāng)OB為動力臂時,動力臂是最大的,所以在B點(diǎn)施加的最小力應(yīng)該沿BM方向,故D正確。
故選:D。
29.(2023?常州模擬)停放自行車時,若要從如圖四點(diǎn)中選擇一個點(diǎn)施力,將前輪略微提起。可以最省力的點(diǎn)是( )
A.A點(diǎn)B.B點(diǎn)C.C點(diǎn)D.D點(diǎn)
【答案】A
【分析】根據(jù)杠桿平衡的條件,F(xiàn)1×L1=F2×L2,在杠桿中的阻力、阻力臂一定的情況下,要使所用的動力最省力,必須使動力臂最長。
【解答】解:根據(jù)杠桿平衡的條件,F(xiàn)1×L1=F2×L2,在杠桿中的阻力、阻力臂一定的情況下,要使所用的動力最小,必須使動力臂最長.若要從如圖四點(diǎn)中選擇一點(diǎn)施力,將前輪略微提起,是圍繞后輪與地面的接觸點(diǎn)轉(zhuǎn)動,分別作出在A、B、C、D四點(diǎn)施加力并延長,再支點(diǎn)作出垂線,即力臂,如圖所示:
由圖可知,以O(shè)A作為動力臂時動力臂最長,則最省力的點(diǎn)是A。
故選:A。
30.(2023?利州區(qū)模擬)如圖,臺秤上放一只質(zhì)量不計(jì)的三角支架。均勻細(xì)木棒OAB可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動調(diào)整O點(diǎn)高度,使OAB水平靜止,此時臺秤示數(shù)如圖中所示,OA:OB=3:4。則木棒OAB自重為 6 N;若使臺秤示數(shù)為零,B端施加的最小力為 3 N。(g取10N/kg)
【答案】6;3
【分析】由圖知臺秤的示數(shù)為400g,根據(jù)F=mg算出杠桿對臺秤的壓力,根據(jù)臺秤對杠桿的支持力與杠桿對臺秤的壓力是一對相互作用力,大小相等,算出F支持力=F壓,此時的杠桿以O(shè)為支點(diǎn),杠桿的重力為阻力,臺秤對杠桿的支持力為動力,根據(jù)杠桿的平衡條件F支持力×LOA=G×LOB算出杠桿的重力;
當(dāng)在B點(diǎn)豎直向上施加力,此時以O(shè)B為動力臂,力臂最大,用力最小,根據(jù)杠桿平衡條件FB×LOB=G×LOA算出若使臺秤示數(shù)為零時力的最小值。
【解答】解:(1)支架對木棒的支持力:F支=G示=mg=400×10﹣3kg×10N/kg=4N;
均勻細(xì)木棒的重心在木棒OAB的中心,根據(jù)杠桿平衡條件可得,
G×OB=F支×OA;代入OA:OB=3:4,可得杠桿自身的重力G=F支=×4N=6N;
(2)要想在B端施加的力最小時該力的力臂最大,最大力臂就是OB,臺秤示數(shù)為零說明,臺秤給杠桿的支持力為0,根據(jù)杠桿平衡,有G×OB=F×OB;所以施加的最小的力為F=G×=6N×=3N。
故答案為:6;3。
31.(2023春?宜春月考)獨(dú)輪車是生活中搬運(yùn)泥土的輕便工具。如圖所示。在圖乙所示位置時,作用在A點(diǎn)的力沿 垂直O(jiān)A (豎直向上/垂直O(jiān)A)向上方向最小,為了更輕便,可以把車廂內(nèi)泥土適當(dāng)向 左 (左/右)移動。
【答案】垂直于OA;左
【分析】(1)根據(jù)杠桿的平衡條件,阻力和阻力臂一定時,動力臂最長,動力最小;
(2)根據(jù)杠桿的平衡條件進(jìn)行判斷。
【解答】解:因?yàn)楠?dú)輪車在使用過程中,動力臂大于阻力臂,所以是省力杠桿。根據(jù)杠桿的平衡條件,在阻力和阻力臂不變的情況下,當(dāng)動力臂最長時,最省力,故當(dāng)在A點(diǎn)垂直于OA的方向上用力,此時動力臂最長,最省力。
為了更輕便,可以把車廂內(nèi)泥土適當(dāng)向左移動,減小了阻力臂,動力也會減小,能達(dá)到省力的目的。
故答案為:垂直于OA;左。
32.(2023?鄭州二模)圖甲是自行車手閘,其簡化示意圖如圖乙。其中AOB部分可視為杠桿,O為支點(diǎn),剎車線對A點(diǎn)的拉力為阻力F2,請?jiān)谝覉D中畫出阻力的力臂l2和作用在杠桿AOB上的最小動力F1。
【答案】
【分析】(1)力臂的概念:力臂是指從支點(diǎn)到力的作用線的距離。
(2)杠桿平衡條件:動力×動力臂=阻力×阻力臂(F1l1=F2l2),在阻力跟阻力臂的乘積一定時,動力臂越長,動力越小。
【解答】解:(1)從支點(diǎn)O作動力F2作用線的垂線,支點(diǎn)到垂足的距離為阻力臂l2。
(2)由杠桿平衡條件F1l1=F2l2可知,在阻力跟阻力臂的乘積一定時,動力臂越長,動力越??;圖中支點(diǎn)在O點(diǎn),因此OB作為動力臂最長;動力的方向應(yīng)該垂直力臂OB向上,過點(diǎn)B垂直于OB向上作出最小動力F1的示意圖,如圖所示
33.(2023春?龍崗區(qū)期中)如圖所示,是一個密度均勻的呼啦圈,若要以A點(diǎn)為支點(diǎn),用一個最小的力F將呼啦圈滾上臺階,請畫出呼啦圈的重心O,并畫出該力F的方向。
【答案】
【分析】重力的作用點(diǎn)為物體的重心;根據(jù)杠桿平衡條件:動力×動力臂=阻力×阻力臂,在阻力×阻力臂一定的情況下,動力臂越大,動力將越小。
【解答】解:密度均勻的呼啦圈的重心在呼啦圈的重心,用O表示;用一個最小的力F將呼啦圈滾上臺階,此時的A為支點(diǎn),當(dāng)過呼啦圈的重心O做出直徑AB,當(dāng)AB為動力臂時,動力臂是最大的,根據(jù)杠桿的平衡條件可知,此時的動力是最小的,動力的方向垂直于AB斜向上,如圖所示:
34.(2023?平谷區(qū)一模)如圖所示的四種用具中,使用時屬于費(fèi)力杠桿的是( )
A.鋼絲鉗B.羊角錘
C.食品夾D.核桃鉗
【答案】C
【分析】結(jié)合圖片和生活經(jīng)驗(yàn),先判斷杠桿在使用過程中,動力臂和阻力臂的大小關(guān)系,再判斷它是屬于哪種類型的杠桿。
【解答】解:A、鋼絲鉗在使用過程中,動力臂大于阻力臂,是省力杠桿,故A不符合題意;
B、羊角錘在使用過程中,動力臂大于阻力臂,是省力杠桿,故B不符合題意;
C、食品夾在使用過程中,動力臂小于阻力臂,是費(fèi)力杠桿,故C符合題意;
D、核桃鉗在使用過程中,動力臂大于阻力臂,是省力杠桿,故D不符合題意。
故選:C。
35.(2023?碑林區(qū)校級模擬)下列有關(guān)各圖的分析錯誤的是 ( )
A.如圖1所示,牲畜自動飲水器利用了連通器的原理
B.如圖2所示,用吸管從瓶子里吸飲料利用了大氣壓
C.如圖3所示,夾菜時使用的筷子屬于省力杠桿
D.如圖4所示,口吹硬幣跳躍木塊時,硬幣上方空氣流速比下方大,壓強(qiáng)小
【答案】C
【分析】(1)連通器:上端開口下端連通的容器。連通器里只有一種液體,在液體不流動的情況下,連通器各容器中液面的高度總是相平的;
(2)用吸管吸飲料是利用大氣壓的作用;
(3)省力杠桿:動力臂大于阻力臂,省力費(fèi)距離;費(fèi)力杠桿:動力臂小于阻力臂,費(fèi)力省距離;等臂杠桿:動力臂等于阻力臂,這種杠桿不省力也不費(fèi)力,不省距離也不費(fèi)距離;
(4)流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系:對于流體來說,流速越大的地方,壓強(qiáng)越小。
【解答】解:A、圖1中,牲畜自動飲水器是利用連通器原理制成的,故A正確;
B、圖2中,用吸管吸飲料時,用力吸的作用是排出管內(nèi)空氣,使吸管內(nèi)氣壓小于外界大氣壓,在大氣壓的作用下飲料被壓入吸管,故B正確;
C、圖3中,使用的筷子夾菜時,動力臂小于阻力臂,屬于費(fèi)力杠桿,故C錯誤;
D、圖4中,口吹硬幣跳躍木塊時,硬幣上方空氣流速比下方大,則壓強(qiáng)比下方小,故D正確。
故選:C。
36.(2023?市南區(qū)一模)如圖是園林工人使用的修枝剪刀,人手握住剪刀兩個把手的AB位置修剪樹枝。
(1)請?jiān)趫D中標(biāo)出支點(diǎn)O的位置,畫出力F1的力臂。
(2)這個剪刀屬于 省力 (選填“省力”“費(fèi)力”或“等臂”) 杠桿,因?yàn)槠鋭恿Ρ? 大于 阻力臂。
(3)剪枝時彈簧被壓縮,剪完松開手,剪刀會在彈簧的作用下自動張開。在剪刀自動張開的過程中,彈簧的彈性勢能將如何變化? 彈簧的彈性勢能將減小 。
【答案】(1)見解答圖;(2)省力;大于;(3)彈簧的彈性勢能將減小。
【分析】(1)知道力臂是從支點(diǎn)到力的作用線的距離,首先確定支點(diǎn),由支點(diǎn)向力的作用線引垂線,垂線段的長度即為力臂;
(2)根據(jù)動力臂與阻力臂的大小關(guān)系判斷杠桿的類型;
(3)影響彈性勢能大小的因素是彈性形變的程度,在彈性限度內(nèi),形變越大,彈性勢能越大。
【解答】解:(1)由圖可知,修枝剪刀圍繞中間的軸轉(zhuǎn)動,即為支點(diǎn)O;在F1的方向上做出力F1的作用線,然后從支點(diǎn)O向F1的作用線引垂線,垂線段的長度即為力臂L1,如下圖所示:
;
(2)修枝剪刀在使用過程中,動力臂大于阻力臂,屬于省力杠桿;
(3)在剪刀自動張開的過程中,彈簧的形變程度變小,所以彈簧的彈性勢能將減小。
故答案為:(1)見解答圖;(2)省力;大于;(3)彈簧的彈性勢能將減小。
37.(2023春?鋼城區(qū)期中)桿秤,是中國人發(fā)明的最早的衡器,它是華夏國粹,在歷史長河中延續(xù)千年。如圖所示,A和B是桿秤的兩個提紐,分別對應(yīng)兩個不同的量程,L是秤砣懸掛的位置。要使桿秤測量更大質(zhì)量物體,下列做法正確的是( )
A.秤砣向左移或提紐由A換成B
B.秤砣向右移或提紐由A換成B
C.秤砣向左移或提紐由B換成A
D.秤砣向右移或提紐由B換成A
【答案】D
【分析】桿秤利用的是杠桿的平衡條件,根據(jù)杠桿平衡條件F1L1=F2L2分析解答。
【解答】解:桿秤利用的是杠桿的平衡條件,把秤砣對桿秤的拉力作為動力,所稱量的物體對桿秤的拉力作為阻力。
(1)秤砣向左移,動力不變,動力臂變小,阻力臂不變,由杠桿平衡條件F1L1=F2L2可得,阻力變小,即桿秤測量的物體質(zhì)量更??;
秤砣向右移,動力不變,動力臂變大,阻力臂不變,由杠桿平衡條件F1L1=F2L2可得,阻力變小,即桿秤測量的物體質(zhì)量更大;
(2)提紐由A換成B,動力不變,動力臂變小,阻力臂變大,由杠桿平衡條件F1L1=F2L2可得,阻力變小,即桿秤測量的物體質(zhì)量更??;
提紐由B換成A,動力不變,動力臂變大,阻力臂變小,由杠桿平衡條件F1L1=F2L2可得,阻力變大,即桿秤測量的物體質(zhì)量更大;
綜上分析可知,能使桿秤測量更大質(zhì)量物體的是秤砣向右移或提紐由B換成A。
故選:D。
38.(2023?蘭山區(qū)一模)濱河路改建擴(kuò)建工程正在進(jìn)行,工人師傅用如圖所示簡單機(jī)械搬運(yùn)路牙石,下列說法正確的是( )
A.該簡單機(jī)械是一個省力杠桿
B.鋼管長度就是動力臂的長度
C.用車輪運(yùn)送是為了增大與地面的摩擦力
D.手握鋼管的位置越靠近車輪就越省力
【答案】A
【分析】(1)杠桿的種類有三種:①省力杠桿,動力臂大于阻力臂,省力但費(fèi)距離;②費(fèi)力杠桿,動力臂小于阻力臂,費(fèi)力但省距離;③等臂杠桿,動力臂等于阻力臂,既不省距離也不省力;
(2)動力臂是從支點(diǎn)到動力作用線的距離;
(3)減小摩擦的方法:在接觸面粗糙程度一定時,減小壓力;在壓力一定時,減小接觸面的粗糙程度;使接觸面脫離;用滾動代替滑動;
(4)阻力和阻力臂一定時,動力臂越大,越省力。
【解答】解:A、該簡單機(jī)械使用時動力臂大于阻力臂,是一個省力杠桿,故A正確;
B、動力臂是從支點(diǎn)到動力作用線的距離,鋼管長度不一定是動力臂的長度,故B錯誤;
C、用車輪運(yùn)送是變滑動為滾動,減小了摩擦,故C錯誤;
D、手握鋼管的位置越靠近車輪,動力臂越小,在阻力和阻力臂一定時,動力臂越小,越費(fèi)力,故D錯誤。
故選:A。
39.(2023?張店區(qū)一模)許多居民區(qū)內(nèi)都有如圖所示的健身器械,AOB可視為一個杠桿,O是它的支點(diǎn)。小明用力向下拉B點(diǎn)的把手時,重物被抬起。此時AOB是一個 省力 (選填“省力”或“費(fèi)力”或“等臂”)杠桿;他想更容易抬起重物,應(yīng)該將手 遠(yuǎn)離 (選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)O點(diǎn);把手上刻有花紋是為了 增大摩擦 。
【答案】省力;遠(yuǎn)離;增大摩擦。
【分析】(1)杠桿可分為:省力杠桿、費(fèi)力杠桿和等臂杠桿,可以從動力臂和阻力臂的大小關(guān)系進(jìn)行判斷,動力臂越大越省力,阻力臂越大越費(fèi)力;
(2)增大摩擦的方法:在接觸面粗糙程度一定時,增大壓力;在壓力一定時,增大接觸面的粗糙程度。
【解答】解:(1)因?yàn)锳OB的動力臂大于阻力臂,所以AOB是省力杠桿;由杠桿的平衡條件可知,動力臂越大越省力,所以手應(yīng)該遠(yuǎn)離O點(diǎn);
(2)把手上刻有花紋,是為了增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦的。
故答案為:省力;遠(yuǎn)離;增大摩擦。
40.(2023?南海區(qū)一模)港珠澳大橋是一座連接香港、珠海和澳門的巨大橋梁,全長為49.968km,中途經(jīng)過三個人工島,已經(jīng)在去年通車。
(1)大橋采用群樁基礎(chǔ),樁基工程由幾十根大型水下鉆孔灌注樁組成,每根樁的橫截面積約為6m2,平均樁長50m,那么灌注一根樁需要密度為2.5×103kg/m3的混凝土約 7.5×105 kg。
(2)灌注大橋橋墩前,先在水下的基坑灌注寬厚的鋼筋混凝土基礎(chǔ),是為了增大 受力面積 ,從而減小 壓強(qiáng) 。
(3)如圖1甲所示為大橋效果圖,其主通航孔橋采用雙塔雙索面斜拉橋,對大橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化,可以抽象成圖1乙所示的模型。可以看出它用到了 杠桿 (選填“杠桿”或“斜面”)的科學(xué)知識,為了減小鋼索承受的拉力,在需要與可能的前提下,可以適當(dāng) 增加 (選填“增加”或“減小”)橋塔的高度。
(4)在建人工島時,采用鋼沉井基礎(chǔ),如圖2所示是鋼沉井的俯視圖,它是由鋼板焊接成有18個大小相同的方形孔的鋼沉井,鋼沉井的長、寬和高分別為77m、40m和23m,質(zhì)量為6225t。鋼沉井建好后要拖運(yùn)到人工島處,經(jīng)測算,這樣的鋼沉井自行滑入江中穩(wěn)定后(鋼沉井處于漂浮狀態(tài)),水面下的高度會達(dá)到7.5m。為了讓鋼沉井在江中被拖行時能順利通過一些淺灘,下水前用質(zhì)量為31t的鋼板在鋼沉井底部將一部分方形孔密封起來,使鋼沉井水面下的高度降到了3.2m。鋼沉井底部有 9 個的被密封方形孔。(海水的密度取ρ海水=1.0×103kg/m3)
【答案】(1)7.5×105;(2)受力面積;壓強(qiáng);(3)杠桿;增加;(4)9。
【分析】(1)已知橫截面積和高度可求體積,已知體積和密度可求質(zhì)量;
(2)根據(jù)p=分析在壓力相同時,增大受力面積可減小壓強(qiáng);
(3)通過圖示的模型結(jié)合杠桿的定義,即可確定它用到的相關(guān)知識;通過橋高度的變化,結(jié)合圖示模型分析出杠桿五要素中哪個量發(fā)生了變化,然后再利用杠桿平衡條件分析出原因。
(4)鋼沉井自行滑入江中穩(wěn)定后,浮力與重力是一對平衡力,F(xiàn)浮=G鋼,由此列式可求得一個方形孔的面積;
鋼板在鋼沉井底部將一些方形孔密封起來,穩(wěn)定后,浮力、鋼沉井重力和鋼板重三個力平衡,F(xiàn)?。紾鋼+G板,由此列式可求得被密封的方形孔的個數(shù)。
【解答】解:(1)一根樁的體積V=Sh=6m2×50m=300m3,
則由ρ=可得,一根樁的質(zhì)量:
m=ρV=2.5×103kg/m3×300m3=7.5×105kg;
(2)在水下的基坑灌注寬厚的鋼筋混凝土基礎(chǔ),由ρ=可知,是在壓力一定時,增大受力面積,減小壓強(qiáng);
(3)圖乙所示的模型,可以看做是一個在力的作用下靜止在水平位置的硬棒,結(jié)合杠桿的定義,即可知道它就是杠桿的模型,所以用到了杠桿的知識;
由圖可知,若增加塔橋的高度,增加了支點(diǎn)O到鋼索的垂直距離,即增大了動力臂,根據(jù)公式F1=,可以得到,在阻力和阻力臂不變的情況下,動力臂越大,動力越小,即橋?qū)︿撍鞯睦驮叫 ?br>(4)設(shè)每一個方形孔的面積為S,第二次密封的孔有n個,
鋼沉井自行滑入江中穩(wěn)定后,第一次鋼沉井平衡時,F(xiàn)浮=G鋼,
F?。溅阉甮V排,
所以:ρ水g(S整﹣S孔)h=mg,S孔=18S,
1.0×103kg/m3×10N/kg×(77m×40m﹣18S)×7.5m=6225×103kg×10N/kg,
解得:S=125m2;
鋼板在鋼沉井底部將一些方形孔密封起來,第二次平衡時,F(xiàn)浮′=G鋼+G板,
即:ρ水g(S整﹣S未堵)h′=mg+m板g,
1.0×103kg/m3×10N/kg×[77m×40m﹣(18﹣n)S]×3.2m=(6225+31)×103kg×10N/kg,
解得:n=9。
故答案為:(1)7.5×105;(2)受力面積;壓強(qiáng);(3)杠桿;增加;(4)9。
次數(shù)
動力F1/N
動力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
0.5
0.3
1
0.15
2
1.5
0.1
3
0.05
3
3
0.1
1.5
0.2
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