内容正文:
专题04 杠杆模型建构及计算
(试题分值:75分 测试时间:75分钟)
一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分.每小题只有一个正确答案)
1.良好的坐姿有利于身体健康。如图所示是一款人体工学护腰坐垫,人坐上后能支撑腰部,调整坐姿。据此回答下面小题。
使用该护腰坐垫时,腰抵靠靠背。此时可将该坐垫视作一个杠杆。下列关于该杠杆所受动力及阻力表示正确的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:在坐垫的杠杆模型中,支点是坐垫的支撑点,动力是人体施加在坐垫上的力,阻力是腰部对坐垫的压力,故C符合题意,ABD错误。
故选:C。
2.喜迎亚运,全民健身。小林和小伙伴坐在跷跷板上,恰好处于平衡,此时( )
A.两人重力一定相等
B.两人到支点的距离一定相等
C.两人对跷跷板的压力一定相等
D.两人重力的力臂与各自的重力乘积相等
【解答】解:AC、跷跷板处于平衡状态,说明F1L1=F2L2;因为两边力臂的关系不知道,不能确定压力相等,也就不能确定两个小孩的重力相等,故AC错误;
B、跷跷板处于平衡状态,说明F1L1=F2L2,两边力(小孩的重)的关系不知道,不能确定力臂相等,故B错误;
D、跷跷板处于平衡状态,说明F1L1=F2L2,即:两个小孩的重力和他们各自的力臂的乘积相等,故D正确。
故选:D。
3.如图是古人利用桔槔从井里汲水的示意图,它的前端A系一水桶,后端B系一配重物,从井中汲水时,先用力F往下拉将水桶放入井水中,当水桶中装水后,再用力往上提水桶,若配重质量为4.8千克,OA=3OB,杆的自重不计。下列说法正确的是( )
A.图中力F的力臂为OA
B.桔槔B处受到力的方向为向上
C.匀速将水桶竖直往下拉的过程中,力F逐渐变小
D.当桶和水总重60牛,往上提水桶时,人需要用力44牛
【解答】解:
A、OA与F的力的作用线不垂直,不是力臂,故A错误;
B、桔槔B处受到力的方向是竖直向下的,故B错误;
C、匀速将水桶竖直往下拉的过程中,动力臂和阻力臂的比值不变,阻力大小不变,根据杠杆的平衡条件可知,力F大小不变,故C错误;
D、桶和水总重60牛,往上提水桶时,根据杠杆的平衡条件可知:G重×OA=(60N﹣F)×OB,解得人需要用力44牛,故D正确。
故选:D。
4.如图所示,在一个轻质杠杆的中点挂一重物,在杆的另一端施加一个动力F,使杠杆保持静止,然后向右缓慢转动F至水平方向,这一过程中F变化情况是( )
A.一直增大 B.一直减小
C.先变大后变小 D.先变小后变大
【解答】解:
轻质杠杆在图中所示位置平衡,所以阻力(重物对杠杆的拉力)及阻力臂大小不变;动力F由图中所示位置转动至水平方向的过程中,由下图可知,动力臂先增大后减小,由杠杆平衡条件FL动=GL阻可知,动力先变小后变大。
故选:D。
5.如图,足够长的杠杆上放着两个球(质量m1>m2),杠杆在水平位置平衡,若两球以相同的速度同时向远离支点的方向运动,则杠杆的状态是( )
A.仍然平衡 B.大球一端下沉
C.小球一端下沉 D.无法确定
【解答】解:开始时两球平衡,即力与力臂的乘积相等;当运动时,两球速度相同,则在相同时间内向远离支点的方向移动的距离相同,则大球的力与力臂的乘积增加的快,所以大球的力与力臂的乘积会大于小球的力与力臂的乘积,杠杆向大球那端下沉。
故选:B。
6.在刚刚落幕的校第76届运动会上,同学们努力拼搏,携手奋进,展现了“致偶像志少年”的校运精神。根据所学内容回答下面小题。运动会期间工作人员运送东西,将长为L质量不计的木棒置在肩上C点,木棒A端挂一个重为G的物体,他用手压住B端使木棒保持水平平衡,用手压B端不动,移动木棒,改变CB的长度记为x,则木棒对肩膀的压力F随x的变化关系图像为( )
A. B.
C. D.
【解答】解:由题图可知,以B为支点,阻力的大小等于物体的重力,阻力的作用点在杠杆上,物体的重力作用点在物体的重心,使杠杆沿逆时针转动,此时肩膀对木棒的支持力F′为动力,
根据杠杆的平衡条件动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂,则有:F′×CB=G×AB,
根据力的作用是相互的可知:木棒对肩膀的压力F与肩膀对木棒的支持力F′大小相等,且CB的长度记为x,则:F=F′,因G与AB是定值,由此可知:木棒对肩膀的压力F与x成反比,故D正确。
故选:D。
7.如图所示,A和B为由铜和铁制成的实心球,它们的体积相同,此时杠杆恰好水平平衡,若将它们同时浸没水中则( )
A.杠杆仍然保持平衡
B.杠杆不能平衡A下沉
C.杠杆不能保持平衡B下沉
D.无法确定
【解答】解:如图,杠杆处于平衡状态,铁球的力臂大于铜球的力臂;
它们同时浸没水中,由于它们的体积相同,根据阿基米德原理可知,它们受到的浮力是相同的,浮力的方向是竖直向上的;
由于铁球的力臂大于铜球的力臂,则铁球受到的浮力与力臂的乘积要大于铜球受到的浮力与力臂的乘积,即铁球的浮力与力臂的乘积减小的多,铁球受到的力与力臂的乘积要小于铜球的力与力臂的乘积,根据杠杆的平衡条件可知,铁球的一端会上升,即B上升,A下降。
故选:B。
8.在“富国强军”的时代要求下,大连造船厂建造了首艘国产航空母舰。在建造过程中需要使用大型起重机“龙门吊”。它主要由主梁和支架构成,可以提升和平移重物,其示意图如图所示。在重物由主梁右端缓慢移到左端的过程中,右支架对主梁的支持力F与重物移动距离s的关系图象是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:在重物由主梁右端缓慢移到左端的过程中,以左侧的支柱为支点,右支架对主梁的支持力F为动力,重物对杠杆的拉力为阻力,大小等于物体的重力G,动力臂为整个主梁的长度,设为L,阻力臂为L﹣s,
根据杠杆平衡条件:FL=G(L﹣s)得,
拉力F为:F=G,
由关系式知:右支架对主梁的支持力F与重物移动距离s成一次函数关系,且支持力随s的增大而减小,故D符合题意。
故选:D。
9.如图所示,甲、乙两杠杆处于水平位置平衡,甲图上有两个体积不同的实心铁球,乙图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.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
【解答】解:(1)甲杠杆:
浸入水中之前,ρ铁gV1×L1=ρ铁gV2×L2
所以V1×L1=V2×L2
浸入水中后左端力和力臂的乘积为:(ρ铁gV1﹣ρ水gV1)×L1=(ρ铁﹣ρ水)gV1×L1
浸入水中后右端力和力臂的乘积为:(ρ铁gV2﹣ρ水gV2)×L2=(ρ铁﹣ρ水)gV2×L2
所以浸入水中后,左右两端力和力臂的乘积相等,故杠杆仍然平衡。
(2)乙杠杆:
浸入水中之前,ρ铝gV×L1=ρ铁gV×L2﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
浸入水中后左端力和力臂的乘积为:(ρ铝gV﹣ρ水gV)×L1=ρ铝gV×L1﹣ρ水gV×L1﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
浸入水中后右端力和力臂的乘积为:(ρ铁gV﹣ρ水gV)×L2=ρ铁gV×L2﹣ρ水gV×L2﹣﹣﹣﹣﹣﹣③,
由于L1>L2,结合①可知,左端力和力臂的乘积小于右端力和力臂的乘积,故杠杆失去平衡,右端下沉。
综上所述,选项C符合题意。
故选:C。
10.悬挂重物G的轻质杠杆,在力的作用下倾斜静止在如图所示的位置。若力施加在A点,最小的力为FA;若力施加在B点或C点,最小的力分别为FB、FC,且AB=BO=OC.下列判断正确的是( )
A.FA>G B.FB=G C.FC<G D.FB>FC
【解答】解:在阻力和阻力臂不变的情况下,动力臂越大,动力最小;
根据力臂的定义可知,重力的方向竖直向下,重力的力臂要小于OB;
若力施加在A点,当OA为动力臂时,动力最小为FA;若力施加在B点,当OB为力臂时动力最小,为FB;若力施加在C点,当OC为力臂时,最小的力为FC,从支点做阻力的力臂OB':由图可知,OA>OB=OC,根据杠杆的平衡条件可知,FA、FB、FC都要小于G;由于OB=OC,则FB=FC,故C正确,ABD错误。
故选:C。
11.有一质量分布不均匀的木条,质量为2.4kg,长度为AB,C为木条上的点,ACAB。现将两台完全相同的台秤甲、乙放在水平地面上,再将此木条支放在两秤上,B端支放在乙秤上。C点支放在甲秤上,此时甲科的示数是0.8kg,如图所示。则欲使乙秤的示数变为0,应将甲秤向右移动的距离是(支放木条的支架重不计)( )
A.AB B.AB C.AB D.AB
【解答】解:木条的重力:G=mg=2.4kg×10N/kg=24N;
设木条重心在D点,当C点放在托盘秤甲上,B端放在托盘秤乙上时,以B端为支点,
托盘秤甲的示数是0.8kg,则托盘受到的压力:F压=mCg=0.8kg×10N/kg=8N,
根据力的作用是相互的,所以托盘秤对木条C点的支持力为8N,如图所示:
由杠杆平衡条件有:FC×CB=G×BD,即:8N×CB=24N×BD,
所以:CB=3BD,
因ACAB,所以CBAB
则BDABAB,
CD=AB﹣AC﹣BD=ABABABAB,
欲使乙秤的示数变为0,需将甲秤移到D点,故向右移动的距离为AB。
故选:C。
12.如图所示,质地均匀的圆柱体,在拉力F的作用下,由实线位置匀速转到虚线所示位置,整个过程中,拉力F始终作用于A点且与OA保持垂直(OA为圆柱体横截面的直径),圆柱体在转动过程中不打滑。则下列分析正确的是( )
A.拉力F逐渐变小
B.由于拉力F的力臂始终保持最长,拉力F始终保持最小值不变
C.拉力F逐渐变大
D.条件不足,无法判断
【解答】解:由图可知,动力F的力臂L1始终保持不变,阻力为圆柱体的重力G始终大小不变,由实线位置转到虚线位置时,重力的力臂逐渐减小,又因为FL1=GL2,所以动力F逐渐变小。
故选:A。
13.如图是在粗糙水平地面上的密度均匀长方体物块,O为重力作用点,用始终垂直于AB边的拉力,使物体匀速绕B点向右转动到虚线位置的过程,下列能正确表示拉力随时间变化的是( )
A.B. C. D.
【解答】解:根据题意可知,B为支点,O为重力作用点,阻力大小等于物体重力的大小,所以阻力大小不变;
用始终垂直于AB边的拉力,则动力臂的大小不变;
物体匀速绕B点向右转动到虚线位置的过程,阻力的力臂变小,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,动力逐渐变小;物体在虚线位置时,阻力臂为0,所以动力为0,故D正确。
故选:D。
14.如图所示,甲、乙两个物体的体积相等,甲的质量是乙质量的2倍,现杠杆处于水平平衡状态。若将甲、乙二物体同时浸没在水中,则杠杆将( )
A.左端下沉 B.右端下沉
C.仍然保持水平状态 D.无法确定
【解答】解:
(1)∵G=mg,m甲=2m乙,
∴G甲=2G乙,
由杠杆平衡条件可知,G甲L甲=G乙L乙,
∴L甲L乙,
(2)∵甲、乙两个物体体积相同,
∴排开水的体积相同,
∴两物体受到水的浮力相同,
可知甲减小的浮力与力臂的乘积小,所以杠杆不再平衡,甲所在一侧将下降,即左端下降。
故选:A。
15.一均匀木板AB,B端固定在墙壁的转轴上,木板可在竖直面内转动,木板下垫有长方形木块C,恰好使木块水平放置,如图所示。现有水平力F由A向B缓慢匀速推动,在推动过程中,推力F将( )
A.大小不变 B.逐渐增大
C.逐渐减小 D.先增加后减小
【解答】解:
以杆为研究对象,杆受重力G和C对它的支持力F支,两力臂如图所示:
根据杠杆平衡条件可得:F支•L支=G•LG,
水平力F由A向B缓慢匀速推动木块,F支的力臂在减小,重力G及其力臂LG均不变,
所以根据杠杆平衡条件可知,在整个过程中支持力在逐渐增大;
由于支持力逐渐变大,且力的作用是相互的,所以可知杆对物体C的压力也逐渐变大,
根据影响摩擦力大小的因素可知,C和木板间、C和地面间的摩擦力逐渐增大,由力的平衡条件知,水平推力F也逐渐增大,故B正确。
故选:B。
二、填空题(本题2小题,每空2分,共12分)
16.如图①所示,质量分布不均匀的木条AB两端分别悬挂在两个竖直弹簧秤甲乙下方,O、C是木条上的两个点,AO=BO,AC=OC,弹簧测力计甲、乙的示数分别是3N、9N。则木条AB的重力为 。如图②,将甲弹簧秤下端系住A端,手提甲上端,在保证乙弹簧测力计始终竖直悬挂的前提下,竖直并缓慢地将A点向上提了6厘米,这个过程中,甲弹簧秤的读数 (填“变大”“变小”或“不变”)。A点上的拉力克服木条的重力做功 J。
【解答】解:(1)由图①可知,木条受到两弹簧测力计竖直向上的拉力和竖直向下的重力,由力的平衡条件可知,木条的重力:G=F甲+F乙=3N+9N=12N,
(2)以B点为支点,当竖直并缓慢地将A点向上提了6厘米,这个过程中,动力臂与阻力臂始终在水平方向,比值等于杠杆对应长度的比,根据杠杆平衡条件知,动力与阻力之比不变,故拉力不变。
假设重心在D点,由杠杆的平衡条件可知:F甲×AB=G×DB,
则DBABABAB,
弹簧测力计拉动时,以B点为支点,
A点上升6cm时,设木条的重心上升的高度为h,A点上升的高度为hA,
由数学知识可知,;
则木条重心上升的高度:hhA6cm=1.5cm=0.15m,
A点上的拉力克服木条的重力做的功:W=Gh=12N×0.015m=0.18J。
故答案为:12N;不变;0.18。
17.如图所示为吊车正在起吊货物的示意图。该吊车通过液压伸缩撑杆DE推动吊臂OB,使吊臂OB绕O点转动至图示位置,然后用钢绳通过滑轮将货物缓慢吊起。
(1)若液压伸缩擦杆DE推动吊臂OB的力为动力,则当吊臂转到图示位置,吊臂相当于 (选填“省力”、“等臂”、“费力”)杠杆。
(2)使用该吊车起吊过重的物体时,可能会导致吊车侧翻,为了避免发生吊车侧翻事故,可以适当 (选填“延长”、“缩短”)吊臂OB的长度。
(3)吊车的吊臂上安装了由滑轮A和滑轮B组成的滑轮组。与工人直接搬运货物到高处相比,使用该滑轮组将货物提升到同一高度,可以实现 。
A.省力 B.省功 C.提高功率 D.增加有用功
【解答】解:
(1)由图可知,吊臂被液压杆撑起时,液压杆提供的力为动力,吊臂B端受到竖直向下的总拉力为阻力,O为支点,根据图示可知,动力臂小于阻力臂,所以吊臂相当于费力杠杆;
(2)缩短吊臂,重物和动滑轮、吊钩与钢丝绳的总重力的力臂减小,使得重物和动滑轮、吊钩与钢丝绳的总重力与其力臂的乘积小于吊车自身重力与其力臂的乘积,由杠杆平衡条件可知,该操作不会引起翻车;
(3)使用滑轮组可以起到省力的作用,但不省功,同时可以提高功率,故选AC。
故答案为:(1)费力;(2)缩短;(3)AC。
三、探究题(本题2小题,每空2分,共12分)
18.小东想估测出某种油的密度ρ油,他手边的测量工具只有刻度尺。小东利用身边的器材设计出一个实验方案。首先找一根直硬棒,用细线系在O点吊起,硬棒在水平位置平衡,然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处,另外找一个重物A挂在硬棒右端,调节重物A的位置,使硬棒在水平位置平衡,此时重物挂在硬棒上的位置为E,如图所示。下面是小东测出ρ油的部分实验步骤:
步骤一:用刻度尺测出OE的长度L0。
步骤二:把金属块B浸没在油中,把重物A从E处移动到D处时,硬棒再次在水平位置平衡。
步骤三: 。
步骤四:利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ油。
(1)实验中,将硬棒调节至水平位置平衡的好处是 。
(2)请根据小东的实验思路,将步骤三补充完整: 。
(3)ρ油的表达式为: 。(用实验中测量出的物理量和题中的已知量来表示)
【解答】解:
(1)实验中,将硬棒调节至水平位置平衡的好处是便于测量力臂。
(2)在步骤2中,把金属块B浸没在待测油中,把重物A从E处移动到D处时,硬棒再次在水平位置平衡;本实验是杠杆平衡条件和浮力知识来测油的密度,仿照步骤1,故应该用刻度尺测出OD的长度L1。
(3)设B物体的体积为VB,其重力GB=mBg=ρVBg,
当两物体都在空气中时,根据杠杆的平衡条件可得:
ρVBg•OC=GA•L0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
把金属块B浸没在油中时,B将受到油向上的浮力作用,其浮力F浮=ρ油gVB,
则根据杠杆的平衡条件得:(ρVBg﹣ρ油gVB)•OC=GA•L1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由②÷①化简可得:ρ油•ρ。
故答案为:(1)便于测量力臂; (2)用刻度尺测出OD的长度L1;(3)ρ油•ρ。
19.如图所示是一个自制密度秤,其外形和杆秤差不多。其左端A点挂一个质量为0.2kg、体积为25cm3的铁块。提纽位于O处,秤砣放在B处时,秤杆恰好水平平衡。已知秤砣的质量为0.1kg,AO=5cm。把铁块浸没在待测密度的液体中时,移动秤砣便可直接在秤杆上读出液体的密度值。(忽略杆秤自重影响)
(1)密度秤零刻度B在O点右侧 cm处。
(2)现将铁块浸没在待测液体中,秤砣左移2cm到C点时,杠杆在水平位置重新平衡,则待测液体的密度为 kg/m3。
(3)为了制作出精确度更高的“密度秤”,你的改进措施是 。
【解答】解:(1)已知OA=5cm=0.05m,OB=10cm=0.1m。假设秤杆的重心到O点的距离为L,则有:G铁OA=G秤杆L+G秤砣OB,即0.2kg×9.8N/kg×0.05m=G秤杆L+0.1kg×9.8N/kg×0.1cm,解得:G秤杆L=0,则可知秤杆的重心在O点处。
如图甲所示,铁块没有浸在任何液体中,即可视为其测量的液体密度为0,则此时秤砣所处的位置B点即为该密度秤的0刻度处。
(2)当铁块浸没在液体中时,铁块排开液体的体积为V排=V铁=25cm3=2.5×10﹣5m3;秤砣移到了C处,则OC=10cm﹣2cm=8cm=0.08m。
根据杠杆的平衡条件、阿基米德原理有:(G铁﹣F浮)OA=G秤砣OC,即(0.2kg×9.8N/kg﹣ρ液×9.8N/kg×2.5×10﹣5m3)×0.05m=0.1kg×9.8N/kg×0.08m,解得:ρ液=1.6×103kg/m3。
(3)减小秤砣的质量,说明动力减小,根据杠杆平衡原理F1L1=F2L2,动力臂也要随着增大,AB两点之间长度增大,密度秤会更精确。
故答案为:(1)10。(2)1.6×103kg/m3。(3)减小秤砣的质量。
四、解答题(本题1小题,共6分)
20.如图甲是一种壶口处配有自动开合小壶盖的电水壶。
(1)图乙是自动开合小壶盖简化侧视图,OA是小壶盖,C是其重力作用点,请在图乙中画出小壶盖重力的力臂。
(2)B是小壶盖的配重。OB是配重柄。AOB能绕固定点O自由转动,小壶盖质量为4g,OA=3cm,OC=1.4cm,OB=1cm,∠AOB=135°,要求倒水时,壶身最多倾斜45°,小壶盖便自动打开;壶身竖直时,小壶盖在水平位置自动闭合。求配重B的质量取值范围(配重柄的质量和O点处摩擦均忽略不计,取1.4。如若不能整除,结果保留2位小数)。
【解答】(1)支点到小壶盖重力作用线的距离为小壶盖重力的力臂L1,如下图:
(2)小壶盖的重力为G1,对应的力臂为L1,当壶身倾斜∠DOC=45°时,
此时的配重质量最小m2;
由杠杆的平衡条件得:F1L1=F2L2
G1cos45°OC=G2OB
m1gcos45°OC=m2gOB
4g1.4cm=m2×1cm
解得:m2=3.92g
当壶身竖直时,最大配置质量m21
由杠杆的平衡条件得:F1L11=F21L21
G1OC=G2OBcos∠EOB
m1gOC=m21gOC•cos45°
4g×1.4cm=m2
解得:m21=8g
故配置质量取值范围:3.92g﹣8g;
故答案为:(1)见解答;(2)配置质量取值范围:3.92g﹣8g。
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专题04 杠杆模型建构及计算
(试题分值:75分 测试时间:75分钟)
一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分.每小题只有一个正确答案)
1.良好的坐姿有利于身体健康。如图所示是一款人体工学护腰坐垫,人坐上后能支撑腰部,调整坐姿。据此回答下面小题。
使用该护腰坐垫时,腰抵靠靠背。此时可将该坐垫视作一个杠杆。下列关于该杠杆所受动力及阻力表示正确的是( )
A. B.
C. D.
2.喜迎亚运,全民健身。小林和小伙伴坐在跷跷板上,恰好处于平衡,此时( )
A.两人重力一定相等
B.两人到支点的距离一定相等
C.两人对跷跷板的压力一定相等
D.两人重力的力臂与各自的重力乘积相等
3.如图是古人利用桔槔从井里汲水的示意图,它的前端A系一水桶,后端B系一配重物,从井中汲水时,先用力F往下拉将水桶放入井水中,当水桶中装水后,再用力往上提水桶,若配重质量为4.8千克,OA=3OB,杆的自重不计。下列说法正确的是( )
A.图中力F的力臂为OA
B.桔槔B处受到力的方向为向上
C.匀速将水桶竖直往下拉的过程中,力F逐渐变小
D.当桶和水总重60牛,往上提水桶时,人需要用力44牛
4.如图所示,在一个轻质杠杆的中点挂一重物,在杆的另一端施加一个动力F,使杠杆保持静止,然后向右缓慢转动F至水平方向,这一过程中F变化情况是( )
A.一直增大 B.一直减小
C.先变大后变小 D.先变小后变大
5.如图,足够长的杠杆上放着两个球(质量m1>m2),杠杆在水平位置平衡,若两球以相同的速度同时向远离支点的方向运动,则杠杆的状态是( )
A.仍然平衡 B.大球一端下沉
C.小球一端下沉 D.无法确定
6.在刚刚落幕的校第76届运动会上,同学们努力拼搏,携手奋进,展现了“致偶像志少年”的校运精神。根据所学内容回答下面小题。运动会期间工作人员运送东西,将长为L质量不计的木棒置在肩上C点,木棒A端挂一个重为G的物体,他用手压住B端使木棒保持水平平衡,用手压B端不动,移动木棒,改变CB的长度记为x,则木棒对肩膀的压力F随x的变化关系图像为( )
A. B.
C. D.
7.如图所示,A和B为由铜和铁制成的实心球,它们的体积相同,此时杠杆恰好水平平衡,若将它们同时浸没水中则( )
A.杠杆仍然保持平衡
B.杠杆不能平衡A下沉
C.杠杆不能保持平衡B下沉
D.无法确定
8.在“富国强军”的时代要求下,大连造船厂建造了首艘国产航空母舰。在建造过程中需要使用大型起重机“龙门吊”。它主要由主梁和支架构成,可以提升和平移重物,其示意图如图所示。在重物由主梁右端缓慢移到左端的过程中,右支架对主梁的支持力F与重物移动距离s的关系图象是( )
A. B.
C. D.
9.如图所示,甲、乙两杠杆处于水平位置平衡,甲图上有两个体积不同的实心铁球,乙图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.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
10.悬挂重物G的轻质杠杆,在力的作用下倾斜静止在如图所示的位置。若力施加在A点,最小的力为FA;若力施加在B点或C点,最小的力分别为FB、FC,且AB=BO=OC.下列判断正确的是( )
A.FA>G B.FB=G C.FC<G D.FB>FC
11.有一质量分布不均匀的木条,质量为2.4kg,长度为AB,C为木条上的点,ACAB。现将两台完全相同的台秤甲、乙放在水平地面上,再将此木条支放在两秤上,B端支放在乙秤上。C点支放在甲秤上,此时甲科的示数是0.8kg,如图所示。则欲使乙秤的示数变为0,应将甲秤向右移动的距离是(支放木条的支架重不计)( )
A.AB B.AB C.AB D.AB
12.如图所示,质地均匀的圆柱体,在拉力F的作用下,由实线位置匀速转到虚线所示位置,整个过程中,拉力F始终作用于A点且与OA保持垂直(OA为圆柱体横截面的直径),圆柱体在转动过程中不打滑。则下列分析正确的是( )
A.拉力F逐渐变小
B.由于拉力F的力臂始终保持最长,拉力F始终保持最小值不变
C.拉力F逐渐变大
D.条件不足,无法判断
13.如图是在粗糙水平地面上的密度均匀长方体物块,O为重力作用点,用始终垂直于AB边的拉力,使物体匀速绕B点向右转动到虚线位置的过程,下列能正确表示拉力随时间变化的是( )
A.B. C. D.
14.如图所示,甲、乙两个物体的体积相等,甲的质量是乙质量的2倍,现杠杆处于水平平衡状态。若将甲、乙二物体同时浸没在水中,则杠杆将( )
A.左端下沉 B.右端下沉
C.仍然保持水平状态 D.无法确定
15.一均匀木板AB,B端固定在墙壁的转轴上,木板可在竖直面内转动,木板下垫有长方形木块C,恰好使木块水平放置,如图所示。现有水平力F由A向B缓慢匀速推动,在推动过程中,推力F将( )
A.大小不变 B.逐渐增大
C.逐渐减小 D.先增加后减小
二、填空题(本题2小题,每空2分,共12分)
16.如图①所示,质量分布不均匀的木条AB两端分别悬挂在两个竖直弹簧秤甲乙下方,O、C是木条上的两个点,AO=BO,AC=OC,弹簧测力计甲、乙的示数分别是3N、9N。则木条AB的重力为 。如图②,将甲弹簧秤下端系住A端,手提甲上端,在保证乙弹簧测力计始终竖直悬挂的前提下,竖直并缓慢地将A点向上提了6厘米,这个过程中,甲弹簧秤的读数 (填“变大”“变小”或“不变”)。A点上的拉力克服木条的重力做功 J。
17.如图所示为吊车正在起吊货物的示意图。该吊车通过液压伸缩撑杆DE推动吊臂OB,使吊臂OB绕O点转动至图示位置,然后用钢绳通过滑轮将货物缓慢吊起。
(1)若液压伸缩擦杆DE推动吊臂OB的力为动力,则当吊臂转到图示位置,吊臂相当于 (选填“省力”、“等臂”、“费力”)杠杆。
(2)使用该吊车起吊过重的物体时,可能会导致吊车侧翻,为了避免发生吊车侧翻事故,可以适当 (选填“延长”、“缩短”)吊臂OB的长度。
(3)吊车的吊臂上安装了由滑轮A和滑轮B组成的滑轮组。与工人直接搬运货物到高处相比,使用该滑轮组将货物提升到同一高度,可以实现 。
A.省力 B.省功 C.提高功率 D.增加有用功
三、探究题(本题2小题,每空2分,共12分)
18.小东想估测出某种油的密度ρ油,他手边的测量工具只有刻度尺。小东利用身边的器材设计出一个实验方案。首先找一根直硬棒,用细线系在O点吊起,硬棒在水平位置平衡,然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处,另外找一个重物A挂在硬棒右端,调节重物A的位置,使硬棒在水平位置平衡,此时重物挂在硬棒上的位置为E,如图所示。下面是小东测出ρ油的部分实验步骤:
步骤一:用刻度尺测出OE的长度L0。
步骤二:把金属块B浸没在油中,把重物A从E处移动到D处时,硬棒再次在水平位置平衡。
步骤三: 。
步骤四:利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ油。
(1)实验中,将硬棒调节至水平位置平衡的好处是 。
(2)请根据小东的实验思路,将步骤三补充完整: 。
(3)ρ油的表达式为: 。(用实验中测量出的物理量和题中的已知量来表示)
19.如图所示是一个自制密度秤,其外形和杆秤差不多。其左端A点挂一个质量为0.2kg、体积为25cm3的铁块。提纽位于O处,秤砣放在B处时,秤杆恰好水平平衡。已知秤砣的质量为0.1kg,AO=5cm。把铁块浸没在待测密度的液体中时,移动秤砣便可直接在秤杆上读出液体的密度值。(忽略杆秤自重影响)
(1)密度秤零刻度B在O点右侧 cm处。
(2)现将铁块浸没在待测液体中,秤砣左移2cm到C点时,杠杆在水平位置重新平衡,则待测液体的密度为 kg/m3。
(3)为了制作出精确度更高的“密度秤”,你的改进措施是 。
四、解答题(本题1小题,共6分)
20.如图甲是一种壶口处配有自动开合小壶盖的电水壶。
(1)图乙是自动开合小壶盖简化侧视图,OA是小壶盖,C是其重力作用点,请在图乙中画出小壶盖重力的力臂。
(2)B是小壶盖的配重。OB是配重柄。AOB能绕固定点O自由转动,小壶盖质量为4g,OA=3cm,OC=1.4cm,OB=1cm,∠AOB=135°,要求倒水时,壶身最多倾斜45°,小壶盖便自动打开;壶身竖直时,小壶盖在水平位置自动闭合。求配重B的质量取值范围(配重柄的质量和O点处摩擦均忽略不计,取1.4。如若不能整除,结果保留2位小数)。
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