专项素养综合全练(八)练习课件-2023-2024学年浙教版九年级下册科学

专项素养综合全练(八) 初中科学 类型一　杠杆五要素变化判断 1.(学科素养·科学思维)(2024浙江金华月考)如图AB为一可绕 O点转动的杠杆,在A端通过绳子作用一个拉力,使杠杆平衡, 保持重物不动,而使绳绕A点沿图中虚线缓慢逆时针转动,则 F的力臂 (　    ) A.先变大后变小　　　　 B.先变小后变大 C.不变　　　　 D.无法判断 A 初中科学 解析　当绳从图示位置沿逆时针方向旋转时,力臂即O点到F 作用线的垂线段逐渐变化,到竖直方向时,力臂最大且l=OA, 继续转动,力臂逐渐变小,所以力F的力臂先变大后变小。故 选A。 初中科学 2.(学科素养·科学思维)(2024浙江温州天河中学月考)如图所示,有一质量不计的长木板,左端可绕O点转动,并用一竖直向上的力F拉着,在它的右端放一重力为G的物块,当物块向左匀速滑动时,木板始终在水平位置保持静止。在此过程中,拉力F将 (　    ) B A.逐渐变大 B.逐渐变小 C.先逐渐变大,后又逐渐变小 D.先逐渐变小,后又逐渐变大 初中科学 解析　长木板长为l1,则动力臂为l1,杠杆受到物体的压力(阻 力)F'=G,阻力臂为l2,根据杠杆平衡条件可知F×l1=G×l2,由此 可知,当物块向左匀速滑动时,l2变小,G、l1保持不变,故F变 小。故选B。 初中科学 3.(学科素养·科学思维)(2024浙江杭州保俶塔实验学校月考) 如图所示,一根可绕O点转动的均匀硬棒重为G,在棒的一端 始终施加水平力F,将棒从图示位置缓慢提起至虚线位置的 过程中 (　    ) C A.F的力臂变小,F的大小变大 B.F的力臂变大,F的大小变大 C.F的力臂变大,F与它的力臂乘积变小 D.重力G与它的力臂乘积变大 初中科学 解析　将棒从图示位置缓慢提起至虚线位置的过程中,F的 力臂变大,重力G的力臂减小;根据杠杆的平衡条件Fl=Gl'可 知,重力不变,重力的力臂减小,则重力与重力的力臂的乘积 减小,故A、D错误;动力臂变大,动力F减小,故选C。 初中科学 4.(新方法·控制变量法)(2023浙江余姚丰北中学期末)一根均 匀直杆,可绕O点转动,杆下端挂一重物。现用一个始终跟直 杆垂直的力F,使直杆由如图所示位置慢慢转动到水平位置, 在这个过程中直杆 (　    ) C A.始终是省力杠杆 B.始终是费力杠杆 C.先是省力杠杆,后是费力杠杆 D.先是费力杠杆,后是省力杠杆 初中科学 解析　由图可知动力F的力臂l1始终保持不变,物体的重力G 始终大小不变,在直杆从竖直位置向水平位置转动的过程中, 重力的力臂l2逐渐增大,在l2<l1时,杠杆是省力杠杆,在l2>l1时, 杠杆变为费力杠杆。故选C。 类型二　杠杆的动态平衡分析 初中科学 5.(新方法·模型法)如图所示,轻质杠杆OA中点悬挂重为200 N的物体,在A端施加一竖直向上的力F,杠杆在水平位置平 衡,则力F=　　     N,保持F的方向不变,将杠杆从A位置匀速 提升到B位置的过程中,力F将　　　    (填“变大”“变 小”或“不变”)。 100 不变 初中科学 解析       如解析图,杠杆在A位置时,lOA=2lOC,由杠杆平衡条件得,FlOA= GlOC,则有F= = G= ×200 N=100 N; 初中科学 杠杆在B位置时,OA'为动力臂,OC'为阻力臂,阻力不变为G,此 时△OC'D∽△OA'B,得 = = ,由杠杆平衡条件得F'lOA'= GlOC',则有F'= = G=F,由此可知杠杆从A位置到B位置 的过程中,力F大小不变。 初中科学 6.(跨学科·数学)如图是农村曾用的舂米工具的结构示意 图。杆AB可绕O点转动,杆右端均匀柱形物体的长度与杆右 侧的OB相等,杆AB的重力不计,柱形物体较重。   (1)若作用在A点的动力F方向始终竖直向下,则杆从水平位 初中科学 置缓慢转动10°角的过程中,动力F大小的变化是　　　    。 (2)若作用在A点的动力F方向始终与杆垂直,则杆从水平位 置缓慢转动45°角的过程中,动力F大小的变化是　　　          。 增大 先增大后减小 初中科学 解析    (1)杆从水平位置缓慢转动10°角时,因为OB与柱形物 体固定,始终垂直,阻力为柱形物体的重力,阻力臂为L,当转动 后,阻力的作用点提升,所以O点到阻力作用线的距离,即阻力 臂增大,同理可判断F的动力臂减小,根据杠杆平衡原理可知, 当阻力不变、阻力臂增大、动力臂减小时,动力增大;(2)在 杆从水平位置缓慢转动45°角过程中,拉力F的方向始终与杆 垂直,故动力臂不变,阻力臂先增大,当柱形物体的重心上升 到与O点水平的位置时,阻力臂最大,此后阻力臂减小,因此整 个过程中阻力臂先变大后变小,由杠杆平衡条件可知,动力F 先增大后减小。 初中科学 7.(跨学科·数学)(2022浙江杭州西湖模拟)一根长为l,质量为m 的均匀木杆平放在地面上,如图所示,现要使木杆立起来,推 力F与杆始终垂直。设木杆立起来的过程中与水平面的夹角 为θ,试推导出某一时刻F的表达式,并说明随θ增大,F大小如 何改变。   初中科学 答案    F= mgcosθ,力F随θ增大而减小 解析　根据杠杆平衡条件和直角三角形知识可得:Fl=G×  cosθ l F=G× cosθ= mgcosθ 当θ增大到90°的过程中,cosθ值一直减小,故F也一直减小。 初中科学 8.(学科素养·科学思维)如图所示,在轻质杠杆的A、B两点分 别挂有甲和乙两个物体,已知G甲<G乙,杠杆处于水平平衡。若 在甲、乙两物体的下端分别加挂一个质量相等的物体,则杠 杆将  (　    ) A A.左端下降　　　　B.右端下降 C.仍然平衡　　　　D.无法判断 初中科学 解析　原先杠杆平衡,有G甲lOA=G乙lOB,因为G甲<G乙,所以lOA>lOB; 假设增挂的物体重力为G0,则杠杆左边G甲lOA+G0lOA,右边 G乙lOB+G0lOB,因为lOA>lOB,所以G甲lOA+G0lOA>G乙lOB+G0lOB,故杠杆将左端下降,选A。 初中科学 9.(新方法·对比分析法)(2024浙江温州鹿城期末提优)如图所示,AB为一轻质杠杆,O为支点,OA<OB,AB两端分别悬挂体积相同的 甲、乙两实心球,杠杆在水平位置平衡。则两球  (        ) C A.密度相同 B.同时浸没在水中,杠杆仍能平衡 C.切去相同体积,杠杆仍在水平位置平衡 D.同时向O点移动相同的距离,杠杆A端下沉 初中科学 解析　由杠杆平衡条件可知G甲OA=G乙OB,设两球体积为V,则有ρ甲VgOA=ρ乙VgOB,化简得ρ甲OA=ρ乙OB,因为OA<OB,所以ρ甲>ρ乙,A错;同时浸没在水中,由于体积相等,所受浮力F浮相等,故杠杆左边有G甲OA-F浮OA,右边有G乙OB-F浮OB,因为OA<OB,所以G甲OA-F浮OA>G乙OB-F浮OB,杠杆A端下降,B错;切去相同体积时,此时杠杆左边有G甲OA-ρ甲ΔVOA,右边有G乙OB-ρ乙ΔVOB,因为ρ甲OA=ρ乙OB,所以ρ甲ΔVOA=ρ乙ΔVOB,所以G甲OA-ρ甲ΔVOA=G乙OB-ρ乙ΔVOB,故杠杆仍然平衡,C对;假设两球同时向O点移动相同的距离l,则杠杆左边有G甲OA-G甲l,右边有G乙OB-G乙l,因为G甲> G乙,所以G甲OA-G甲l<G乙OB-G乙l,故杠杆B端下沉,D错。故选C。 初中科学 10.(学科素养·科学思维)如图所示,甲、乙两杠杆处于水平位 置平衡,甲上有两个体积不同的实心铁球,乙上有两个体积相 同的实心铝球和铁球,如果把它们都浸没在水中,则杠杆将发 生的变化是 (　    ) A.甲、乙杠杆都保持平衡 B.甲、乙杠杆都右侧下沉 C C.甲杠杆仍保持平衡,乙杠杆右侧下沉 D.甲杠杆右侧下沉,乙杠杆仍保持平衡 初中科学 解析　对于甲杠杆,设两球体积为V1、V2,则未浸没水中前有平衡方程:ρ铁V1gl1=ρ铁V2gl2,可知V1l1=V2l2;浸没水中后受到水的浮力,则甲杠杆左边力与力臂的乘积为ρ铁V1gl1-ρ水V1gl1=(ρ铁-ρ水)V1gl1,杠杆右边力与力臂的乘积有ρ铁V2gl2-ρ水V2gl2=(ρ铁-ρ水)V2gl2;因为 V1l1=V2l2,所以(ρ铁-ρ水)V1gl1=(ρ铁-ρ水)V2gl2,甲杠杆仍然平衡。对于乙杠杆,设两球重分别为G铝、G铁,由于两球体积相等,铝的密度小,所以G铝<G铁;当两球浸入水中前杠杆平衡:G铝l铝=G铁l铁,因为 G铝<G铁,所以l铝>l铁;浸没水中后,两球所受浮力F相等,则乙杠杆左边力与力臂乘积为G铝l铝-Fl铝,乙杠杆右边力与力臂乘积为G铁l铁-Fl铁,因为l铝>l铁,G铝l铝=G铁l铁,故G铝l铝-Fl铝<G铁l铁-Fl铁,所以乙杠杆右侧下沉。综上所述,选C。 初中科学 11.(学科素养·科学思维)(2024浙江杭州余杭联盟学校月考) 如图,一根足够长的轻质杠杆水平支在支架上,将边长5 cm的 正方体甲通过轻质细绳系于正上方杠杆A点,将物体乙(G2=4 0 N)放在B点时,甲对地面的压强为2×104 Pa,已知OA=0.2 m, OB=0.1 m,求: 初中科学 (1)此时细绳作用于A的拉力。 (2)正方体甲的重力。 (3)现用F=5 N的水平拉力使乙以0.05 m/s的速度从B点向右 匀速直线运动,经过一段时间使甲对地面的压力恰好为零,在 这段时间内拉力做的功。 答案    (1)20 N    (2)70 N    (3)1.25 J 初中科学 解析    (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,则细绳的拉力:FA= = =20 N; (2)此时甲对地面的压力:F1=pS1=2×104 Pa×(0.05 m)2=50 N;因 正方体对地面的压力等于自身的重力减去绳子的拉力,所以, 正方体甲的重力:G1=F1+FA=50 N+20 N=70 N; (3)甲对地面的压力恰好为零时,细绳的拉力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知FA'·OA=G2· 初中科学 OD,则OD= OA= ×0.2 m=0.35 m,乙向右运动的距离: s=OD-OB=0.35 m-0.1 m=0.25 m,拉力做功:W=Fs=5 N×0.25 m= 1.25 J。 初中科学 谢谢观看 初中科学 $$