内容正文:
19 备考精练2 杠杆 杠杆平衡条件及应用
题组一 基础通关练
1. B 2. B 3. D 4. D 5. B
6.费力 距离 增大摩擦
7. A 省力
8. 30 费力
9.(1)钓鱼竿 (2)40 (3)大
10.如图所示
11.(1)平衡 测量力臂的大小 右 (2)右侧钩码向右移动一个格 (3)小于
12.解:(1)设此时细绳作用于A的拉力为FA,由杠杆的平衡条件可得FA·OA=G2·OB,则绳子的拉力:
FA=G2=×40 N=20 N
(2)此时G1对地面的压强为2×104 Pa,则由p=可得,G1对地面的压力:
F1=pS1=2×104 Pa×(0.05 m)2=50 N
正方体G1的重力:
G1=F1+FA=50 N+20 N=70 N
(3)G1对地面的压力恰好为零时,绳子的拉力FA′=G1=70 N,设此时G2向右运动到D位置,由杠杆的平衡条件可得:
FA′·OA=G2·OD
则OD=·OA=×0.2 m=0.35 m
G2向右运动的距离:
s=OD-OB=0.35 m-0.1 m=0.25 m
由v=可得,G2向右匀速直线运动的时间:
t===5 s
题组二 能力提升练
1. D 2. D 3. A 4. ACD
5. 50 4
6. 1 000 12.5
7. 50 1.75
8.(1)右 便于测力臂 (2)2 (3)1 变大 2
9.(1)将木棒放在水平地面上,将细绳系好在木棒的A端,然后再用弹簧测力计垂直于木棒向上拉,当木棒刚好被提起时,读出弹簧测力计的示数F1 取下绳子,将细绳系好在木棒的C端,然后再用弹簧测力计垂直于木棒向上拉,当木棒刚好被提起时,读出弹簧测力计的示数F2 (2)F1+F2
(3)杠杆平衡条件
10.解:(1)正方体D的底面积:
S=a2=100 cm2=0.01 m2
物体D对水平地面的压强:
P===400 Pa
(2)根据杠杆的平衡条件GC·OA=FB·OB得
FB==GC
F压+FB′=GD,即F压+FB=GD
由GC=GD得F压+FB=GC
4 N+GC=GC
解得GC=16 N
故物体C的质量:
mC===1.6 kg
(3)正方体底面积:S=10 cm×10 cm=100 cm2=0.01 m2
露出水面的高度为2 cm时,则浸入水中的高度:
h=10 cm-2 cm=8 cm=0.08 m
排开水的体积:
V排=0.01 m2×0.08 m=8×10-4 m3
C浸入水中所受浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×8×10-4 m3=8 N
D对地面的压强不变,故B端的拉力FB也不变,即FB=
GC=12 N,乙图中根据杠杆的平衡条件得:
(GC-F浮)·OA′=FB·OB′
代入得(16 N-8 N)×OA′=12 N×(70 cm-OA′)得,
OA′=42 cm,
则OA=AB=×70 cm=30 cm
ΔL=OA′-OA=42 cm-30 cm=12 cm
故支点O应向右移动12 cm。
11.解:(1)S=20 cm2=0.002 m2;物体N的密度为:
ρ====2×103 kg/m3
.(2)水槽中无水时,物体N下端与水槽的底部恰好接触且压力为零,此时压力传感器的示数也为零,此时杠杆处于平衡状态,根据杠杆的平衡条件可知:
m1 g×AO=m2 g×BO
则:m1=m2×=4 kg×4=16 kg
(3)M的重力为:
G1=m1 g=16 kg×10 N/kg=160 N
则A端受到的拉力:
FA=G1-F=160 N-40 N=120 N
根据杠杆的平衡条件可知:FA×AO=FB×BO,则B端受到的拉力:
FB==120 N×=30 N
N的重力:
G2=m2 g=4 kg×10 N/kg=40 N
N浸入水中,受到竖直向上的拉力和浮力、竖直向下的重力,则浮力:
F浮=G2-FB=40 N-30 N=10 N
N排开的水的体积:
V排===10-3 m3
则N浸入水中的深度即水的深度为:
h===0.5 m
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基础通关练
1.(2021·北京)如图所示的四种工具中,正常使用时属于费力杠杆的是( )
A.园艺剪 B.筷子
C.瓶盖起子 D.核桃夹
2.(2021·潍坊)“节约用水,人人有责”,应养成随手关闭水龙头的好习惯。水龙头手柄可视为如图所示杠杆,O为支点,F为阻力,分别用力沿a、b、c、d方向关闭水龙头,其中用力最小的是( )
A. a B. b C. c D. D
3.(2021·泰州)如图,在均匀杠杆的A处挂3个钩码,B处挂2个钩码,杠杆恰好在水平位置平衡。