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众相原创 赋能中考 河北物理
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第1节 杠杆、杠杆平衡条件及其应用
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1
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(2022.24,2020.13D)
1.(2024牡丹江)下列工具属于费力杠杆的是
(A )
2.(2023金昌)如图所示是三种类型的剪刀,请
为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀,你会选
择 甲 (选填“甲”“乙”或“丙”)剪刀,这样
选择的目的是 省力 (选填“省力”“省距
离”或“省功”)。
第2题图
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2
ûüAB
(10年3考)
3.(2024盐城)如图所示,画出用起子撬图钉的
动力F1的力臂L1。
第3题图
第4题图
4.(2024长沙)为撬起大石头,小明以 O为支点
架好撬棒,如图所示。他在 A点用最小的力
撬起大石头,请画出这个力的示意图。
5.(真实情境模型化)如图甲,用铁锹铲土时,铁
锹可视为杠杆,图乙是其简化图,O为支点,请
在图乙中画出作用力F的力臂L。
甲
乙
第5题图
6.(模型构建———车闸模型)如图甲是自行车的
手闸,其中ABO部分可视为一个杠杆,其简化
示意图如图乙,O为支点,F2为阻力,请在图
乙中画出:
(1)作用在A点的最小动力F1及其力臂l1;
(2)阻力F2的力臂l2。
甲
乙
第6题图
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3
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7.生活中有很多小妙招,如图甲所示,用钢勺很
轻松就可以打开饮料瓶盖,模型如图乙,它是
以 B (选填“A”或“B”)为支点的省力杠
杆,手在 D (选填“C”或“D”)点向下压时
会更省力。
甲
乙
第7
题图
68
第十三单元 简单机械
8.如图所示,学校园艺师傅正拿着园艺剪刀修剪
树枝。园艺剪刀属于杠杆,使用这种剪刀的好
处是可以省 力 (选填“力”“距离”或
“功”)。当剪较粗大树枝时,将树枝 靠近
(选填“靠近”或“远离”)剪刀的转动轴更容
易剪断树枝。
第8题图
第9题图
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4
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(10年5考)
9.古代科技 (2023宜昌)如图为我国古人运送
巨木的劳动情境示意图,他们通过横杆、支
架、石块等,将巨木的一端抬起。当巨木太重
无法抬起时,下列改进方法可行的是 (D )
A.减少横杆右端的人数
B.将支架向右移动
C.横杆右端的人向支架靠近
D.减小横杆上悬绳与支架间的距离
10.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。下列
操作中,仍能使杠杆在水平位置平衡的是
(所用钩码均相同) (B )
A.两侧钩码下方同时加挂一个钩码
B.左侧钩码拿去一个,右侧钩码拿去一个并
向右移动一格
C.左侧钩码下加一个钩码,右侧钩码下加挂
两个钩码
D.两侧钩码同时向支点移动一格
第10题图
第11题图
11.(2023广元)如图所示,杠杆 OBA可绕 O点
在竖直平面内转动,OB=2BA,在B点悬挂一
个10N的重物G,在A点施加竖直向上的动
力F,使杠杆 OBA水平平衡(杠杆重力及摩
擦均忽略不计),下列说法正确的是 (C )
A.在A点施加竖直向上的力 F1时,该杠杆
是费力杠杆
B.作用在A点的力F1的大小为5N
C.如果重物的悬挂点 B向 O点移动,要使
杠杆水平平衡,F1应变小
D.若将作用于A点的力F1变为图中F2,要
使杠杆水平平衡,F2应小于F1
12.(2023河北25题3分)在均匀直尺的中央挖
一小凹槽,把一个薄金属片一端插入橡皮
中,另一端支在直尺的凹槽内制成一个简易
“天平”。静止时直尺水平平衡。在直尺的
两侧各放一个相同的小盘,在小盘中倒入质
量不等的大米和小米,调整小盘在直尺上的
位置,使直尺再次水平平衡。如图所示。由
图可知,大米的质量 小于 (选填“大于”
或“小于”)小米的质量。F是左盘对直尺施
加的力,请在图中画出 F的力臂。现向左盘
中再加入少量大米,写出一种能够使直尺恢
复平衡的方法: 向右盘中加入适量小米
(合理即可) 。
第12题图
13.(2024甘肃)用如图所示的扳手拧螺丝时,一
只手稳住扳手的十字交叉部位,另一只手用
同样大小和方向的力在 C 点(选填“A”
“B”或“C”)更容易拧动螺丝,原因是 在阻
力和阻力臂一定时,动力臂越长越省力 。
第13题图
14.(人体中的杠杆模型|2024扬州改编)如图所
示,小明坐在座椅上,伸小腿时,小腿绕膝关
节上固定点O转动,股四头肌群收缩提供动
力F1。小腿从图示位置缓慢伸至水平位置
,
78
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阻力臂的变化情况是 变大 ,动力的变化
情况是 变大 。
第14题图
第15题图
15.(2024苏州)健身步道上的坐式划船训练器
如图所示。人坐在座板上,用始终与把手垂
直的力缓慢向后将把手拉至身体两侧,此过
程中,拉力大小变化情况是 变小 。若要
增加训练强度,应将配重盘向 a (选填
“a”或“b”)端移。
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5
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(2024.33,2018.33)
16.(2018河北33题6分)探究杠杆的平衡条件。
甲
乙
丙
丁
第16题图
(1)杠杆两端的螺母作用是 调节杠杆在水
平位置平衡 。
(2)小明用如图甲所示装置,进行实验并收
集了下表中的数据,分析数据可知,杠杆的
平衡条件是 动力 ×动力臂 =阻力 ×阻力
臂(F1l1=F2l2) 。
实验
次数
动力
F1/N
动力
臂l1/m
阻力
F2/N
阻力臂
l2/m
1 0.5 0.2 1.0 0.1
2 1.0 0.15 1.5 0.1
3 3.0 0.1 2.0 0.15
(3)小明又用如图乙所示装置进行实验,请
在图中画出拉力F的力臂,弹簧测力计的读
数应是 2 N。(一个钩码重0.5N)
(4)如图丙所示,小红实验时在一平衡杠杆
的两端放上不同数量的相同硬币,杠杆仍在
水平位置平衡。她用刻度尺测出L1和L2,则
2L1 > (选填“>”“<”或“=”)3L2。
【拓展】探究了杠杆的平衡条件后,小红对天
平上游码的质量进行了计算,她用刻度尺测
出L1和 L2(如图丁所示),则游码的质量为
g
。
+" ,-./012*
17.(新RJ跨学科实践———制作简易杆秤)同学
们模仿中药房的戥秤制作杆秤,用筷子做秤
杆,用钩码做秤砣,用细线将秤盘系在 A点。
当不挂秤砣、且秤盘不放物体时,在 O点提
起提纽,秤杆水平平衡;当秤盘放 100g物
体、秤砣移到B点时,秤杆再次水平平衡,如
图所示。在 O到 B两条刻线之间均匀地画
上49条刻度线。下列说法正确的是 (B )
第17题图
A.自制杆秤的每一格约表示2.08g
B.称中药时B端翘起应减少中药恢复水平
平衡
C.如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量
偏小
D.若将提纽移到O点右侧可以增大杆秤的
量程
18.(2024广安)桔槔是《天工开物》中记载的一
种原始的汲水工具,在拗石辅助下,人几乎可
以不用力就能将一桶水从井中提起。如图所
示,已知A点所挂拗石重力为100N,OA∶OB
=2∶1,两侧悬挂的绳子始终保持在竖直方向,
忽略横杆和绳的重力(ρ水 =1.0×10
3kg/m3
)。
88
第十三单元 简单机械
下列说法错误的是 (A )
第18题图
A.桔槔平衡时,桶内水的体积
为2×10-2m3
B.桔槔是杠杆装置
C.桔槔平衡时,A、B两点所受
的拉力之比为1∶2
D.要想一次提取更多的水,可以将悬挂点A
向远离O点方向移动
19.模型构建 (2024贵州)如图甲所示的条凳,
人若坐在凳的一端,极易使其另一端上翘而
摔倒。现将其简化为如图乙所示的示意图,
B、C点分别与凳脚的 E、F点在同一竖直线
上。当人对水平凳面施加竖直向下的压力
时,下列分析不正确的是 (C )
甲
乙
第19题图
A.压力作用于 A点,可将条凳视为绕 E点
转动的杠杆
B.只要压力作用于凳面的中间,则条凳一定
不会上翘
C.只要在 A、D点同时施加压力,则条凳一
定不会上翘
D.在B或 C点施加一个压力,则条凳一定
不会上翘
20.(人体中的杠杆模型)小明做俯卧撑时(如图
第20题图
所示),可将其视为一个
杠杆,重心在 O点,他将
身体撑起时,地面对两脚
尖的支持力为250N,两
脚尖与地面的接触面积
为60cm2,双手与地面的接触面积为
300cm2。已知小明的两脚尖对地面的压强
与双手对地面的压强之比为5∶2,地面对双
手的支持力为 500 N;小明在1min内做
了30个俯卧撑,每次肩部上升的高度为
0.36m,则他1min内克服重力所做的功为
5400 J;请画出以 B为支点时重力的力
臂L。
21.(2015河北37题改编)如图所示,将边长为
10cm的正方体合金块,用细绳挂在轻质杠
杆的A点处,在B点施加力F1=30N时,杠
杆在水平位置平衡,合金块对水平地面的压
强恰好为0。撤去 F1,在 B点施加 F2时,合
金块对地面的压强为1.2×103Pa。(OB=
3OA,g取10N/kg)则合金块的质量为 9
kg,F2的大小为 52 N,并画出F2的力臂。
第21题图
第22题图
22.(2024达州)如图所示,轻质木杆AB的O点
用细线悬挂在天花板上并保持水平,已知AB
是 OB长度的4倍,AO是 AC长度的 3倍。
在杆的B点用细线竖直悬挂一边长为10cm
的正方体物块甲,该物块静止在水平地面
上;O点左侧悬挂一可自由移动的质量为2
kg的物块乙。当乙悬挂在A点时,甲恰好对
地面无压力,则甲的重力为 60 N;当乙悬
挂在C点时,甲对地面的压强为 2000
Pa。(g取10N/kg)
23. (2024河北新形式考法)请根据四
幅图在下面的空格处填上相应的内容
甲
乙
丙
丁
第23题图
(1)如图甲所示,同一小球从不同高度滑下
,
98
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到达水平面并撞击木块,小球释放的高度越
高,木块被撞击得越远,说明 同一物体的
速度越大,动能越大 ;
(2)如图乙所示,在“探究影响重力势能大小
的因素”实验中,有两个实心的、大小相同的
铁球A、铁球 B。现让两个球同时由静止释
放,球落到沙地上的状态如图中虚线球所
示,则可得出的结论是 质量相同时,物体
的高度越大,重力势能越大 。
(3)如图丙所示,在 B点用弹簧测力计向下
拉,使杠杆在水平位置平衡。当弹簧测力计
从a位置转到 b位置时,仍使杠杆在水平位
置平衡,则弹簧测力计的示数将 变大 。
(4)图丁是在“测量滑轮组的机械效率”实验
中得到的数据绘制的滑轮组机械效率与物
重的关系图像,由图丁可得:同一滑轮组的
机械效率随所挂物重的增大而 增大 (选
填“增大”或“减小”)。
24.(2024河北33题6分)在“探究杠杆的平衡
条件”实验中,小明使用可绕O点自由转动。
刻度均匀的杠杆,以及多个重为0.5N的钩
码进行了以下操作:
图1 图2 图3
图4
第24题图
(1)不挂钩码时,杠杆在如图1所示的位置
静止。小明将杠杆左边的螺母调至最左端,
发现杠杆右侧还略向下倾斜。此时小明应
向 左 (选填“左”或“右”)调节杠杆右边
的螺母。使杠杆水平并静止,达到平衡状态。
(2)给杠杆两侧挂上不同数量的钩码,设右
侧钩码对杠杆施的力为动力F1,左侧钩码对
杠杆施的力为阻力F2,测出杠杆水平平衡时
的动力臂l1和阻力臂l2;多次实验并把数据
填入如表。
实验
次数
动力
F1/N
动力臂
l1/m
阻力
F2/N
阻力臂
l2/m
1 0.5 0.2 1.0 0.1
2 1.0 0.15 1.5 0.1
3 0.1 3.0 2.0 0.15
4 2.0 0.15 1.5 0.2
…
小明分析表格中的数据发现,第 3 次实验
数据有误,剔除这一组数据后,初步得出杠
杆的平衡条件:动力 ×动力臂 =阻力 ×阻
力臂。
(3)第4次实验结束后,小明撤去右侧钩码,
改用弹簧测力计继续实验。如图2所示,他
在左侧A点悬挂三个钩码,再用弹簧测力计
(未画出)在 B点拉杠杆。杠杆重新在水平
位置平衡时,弹簧测力计的示数可能为 ②
③④ (选填序号)。
①2.0N ②2.5N ③3.0N ④3.5N
(4)筷子是中国传统餐具,体现了我国古代
劳动人民的智慧。用筷子夹东西时,所属的
杠杆类型与第 4 次实验时的杠杆类型
相同。
(5)小明选用质量分布均匀但两端粗细不同
的筷子玩“托筷子”游戏时,用一根筷子把另
一根筷子MN水平托起来,图3为筷子稳定
时的俯视图,筷子 MN的重心在 O′点,此时
O′N (选填“MO′”或“O′N”)段更重
一些。
【拓展】如图4所示,小明在一根均匀硬质细
杆上挖出等间距的5道细凹槽,将细杆分成
6等份,并分别在细杆两端和凹槽处标记出
“0、1、2、3、4、5、6”,然后在两端对称安装合
适的螺母。支架(未画出)支撑在任一标记
处时,都要重新调节螺母,使细杆不挂物体
时在水平位置平衡。现把重为2N的物体悬
挂在标记“6”处,仅在其他标记处放置支架
和悬挂最大容积为 800mL、重为 1N的小
桶,通过改变支架支撑的位置和小桶悬挂的
位置,并调整小桶内的水量,可以有 11 种
方案使细杆在水平位置平衡。水的密度为
1.0×103kg/m3,g取10N/kg
。
09
众相原创 赋能中考
7.(1)增大 增大 不守恒
(2)电磁波 减小 地面
(3)减小 增大 不变 减小 减小
8.动 越大 质量 9.弹性势能 不守恒
10.(1)0.66 (2)汽车速度的大小 相同速度的物体,
质量越大,其动能越大 动能
二阶 情境·模型提升练
11.C
12.不守恒 小于 ③ 【解析】由图可知,小球起跳的
高度越来越低,所以机械能是逐渐减小的,机械能不
守恒;根据图乙可知,小球在B点时的机械能为150J30%
=500J;此时 B的重力势能为500J×70% =350J,
大于A点的重力势能,图中①、③的重力势能相等,
②的位置高,重力势能大,是B,小球在A点的机械能
为
200J
60%≈333.3J,小于 B的机械能,必然在 B点之
后,因而A是③位置。
13.(1)使竿发生了形变
(2)被压弯的杆具有什么能 弹性势能
14.动 弹性势 不是
一题一单元 无人机
1.(1)无人机在上升过程中需要克服重力做的功
W=Gh=mgh=2kg×10N/kg×48m=960J;
(2)飞行过程中克服重力做功用的时间为 t=
s1
v1
=
48m
1.2m/s=40s,
则飞行过程中克服重力做功的功率
P=Wt=
960J
40s=24W。
2.B 3.D
4.(1)电磁 减小 地面
(2)载满农药的无人机不工作时,静止在水平地面上,
它对地面的压力 F=G=mg=45kg×10N/kg=
450N,
压强p=FS=
450N
90×10-4m2
=5×104Pa;
(3)所需时间t= 20kg2kg/min=10min,
飞行的路程s=vt=5m/s×10×60s=3000m。
([7,-+ `,PQ
第1节 杠杆、杠杆平衡条件及其应用
一阶 基础巩固分点练
1.A 2.甲 省力
3.如答图所示
第3题答图
4.如答图所示
第4题答图
5.如答图所示
第5题答图
6.如答图所示
第6题答图
7.B D 8.力 靠近 9.D 10.B 11.C
12.小于 如答图所示 向右盘中加入适量小米(合理
即可)
第12题答图
13.C 在阻力和阻力臂一定时,动力臂越长越省力
14.变大 变大
15.变小 a
16.(1)调节杠杆在水平位置平衡
(2)动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1l1=F2l2)
(3)2 如答图所示 (4)>
第16题答图
【拓展】
5L2
2L1
【拓展】以天平的刀口为杠杆的支点,天平的左盘和
右盘的质量分别为m左和m右,游码的质量为m,当游
码位于零刻度线时,由杠杆的平衡条件得 m左g×
1
2
L2+mg×
1
2L1=m右g×
1
2L2①;当游码位于最大值
5g时,由杠杆的平衡条件得(m左 +5)g×
1
2L2=mg
×12L1+m右g×
1
2L2②;由② -①得,5×
1
2L2=m
L1,解得m=
5L2
2L1
。
21
河北物理
二阶 情境·模型提升练
17.B 18.A 19.C
20.500 5400 如答图所示
第20题答图
21.9 52 如答图所示
第21题答图
22.60 2000
23.(1)同一物体的速度越大,动能越大
(2)质量相同时,物体的高度越高,重力势能越大
(3)变大 (4)增大
24.(1)左 (2)3 (3)②③④ (4)4 (5)O′N
【拓展】11
【解析】【拓展】小桶内的水量可调整,不装水时其重
力最小,等于桶重1N,当桶中装满水时,装水重力最
大,G水最大 =m水最大g=ρ水V水最大g=1.0×10
3kg/m3×
800×10-6m3×10N/kg=8N,总重力最大为 G最大 =
G桶 +G水最大 =1N+8N=9N,即桶的总重力范围为1
N≤G总≤9N,若相邻两凹槽间距离为 L,重为2N的
物体悬挂在标记6处,①若以标记5处为支点,桶的
总重力最小时,由杠杆的平衡条件有:G总最小 ×L最大 =
2N×L,L最大 =
2N×L
1N =2L,小桶可挂在标记 3和 4
处,即有两种方案可使细杆在水平位置平衡;②若以
标记4处为支点,桶的总重力最小时,由杠杆的平衡
条件有:G总最小 ×L最大 =2N×2L,L最大 =
2N×2L
1N =4L,
小桶可挂在标记1、2、3、4处,即有四种方案可使细杆
在水平位置平衡;③若以标记3处为支点,若桶挂在
标记0处时,由杠杆的平衡条件有 G总 ×3L=2N×
3L,G总 =2N;若桶挂在标记 2处时,G总 ×L=2N×
3L,G总 =6N,满足桶的总重力范围,小桶可挂在标记
0、1、2处,即有三种方案可使细杆在水平位置平衡;
④若以标记2处为支点,若桶挂在标记0处时,由杠
杆的平衡条件有:G总 ×2L=2N×4L,G总 =4N;若桶
挂在标记1处时,G总 ×L=2N×4L,G总 =8N,满足
桶的总重力范围,小桶可挂在标记0、1处,即有两种
方案可使细杆在水平位置平衡;⑤若以标记2处为支
点,桶只能挂在标记1处时,由杠杆的平衡条件有:
G总 ×L=2N×5L,G总 =10N,大于桶的总重力最大
值,所以不能使细杆在水平位置平衡。综上所述,有
2+4+3+2=11种方案使细杆在水平位置平衡。
第2节 滑轮及滑轮组、斜面
一阶 基本模型分类练
1.A 2.定 300 3.B 4.C 5.动 100 80%
6.(1)60 (2)6 0.6 (3)840 84 (4)85.7%
(5)A
7.D 8.D 9.20 40 10.D 11.B 12.C 13.C
二阶 情境·模型提升练
14.D 15.D 16.C 17.C 18.A
19.(1)匀速 (2)0.4 74.1% (3)越高 无关
20.盘山公路
(1)1、2
(2)斜面的倾斜程度越小,提升物体越省力
(3)1、3、4 根据1、3、4的实验数据可知,沿斜面的
拉力F与物体的重力G的比值大小相等
【拓展】62.5 【解析】有用功 W有 =Gh=4.5N×0.3
m=1.35J,拉力做的总功W总 =Fs=1.8N×1.2m=
2.16J,斜面的机械效率 η=
W有
W总
=1.35J2.16J×100% =
62.5%。
21.解:(1)提升货物过程中起重车对水平地面的压力
F压 =G总 =(m车 +m货物)g=(9.6×10
3kg+1200kg)
×10N/kg=1.08×105N,
提升货物过程中起重车对水平地面的压强
p=
F压
S=
1.08×105N
4×0.3m2
=9×104Pa;
(2)由图乙可知,滑轮组钢丝绳的有效股数 n=3,由
图丙可知,货物在 t=10s内上升的高度 h=s
=2.5m,
则钢丝绳移动的距离s绳 =nh=3×2.5m=7.5m,
拉力F做的功W总 =Fs绳 =5000N×7.5m=3.75×
104J,
拉力F的功率P=
W总
t=
3.75×104J
10s =3.75×10
3W;
(3)拉力 F在 10s内所做的有用功 W有 =G货物h=
m货物gh=1200kg×10N/kg×2.5m=3×10
4J,
提升货物过程中滑轮组的机械效率
η=
W有
W总
×100%= 3×10
4J
3.75×104J
×100%=80%。
22.解:(1)对建材做的有用功W有用 =Gh=1600N×4.5
m=7200J;
第22题解图
(2)如解图,因为在Rt△ABC中,
∠BAC=30°,所以,AC=2BC=2
×4.5m=9m,根据 P=Wt=
Fs
t
=Fv可 得,拉 力 F= Pv =
400W
0.4m/s=1000N,
拉力做的总功W总 =Fs=1000N×9m=9000J,
斜面的效率η1=
W有用
W总
=7200J9000J=80%;
(3)因为斜面的效率与整个装置的效率之比η1∶η2=
10∶9,η1=80%
,
31