内容正文:
11.1-11.2杠杆与滑轮两小节重难点题型巩固练习
学校:___________姓名:___________班级:___________
一、杠杆的动态平衡问题
1.如图为载有重物的家用“L”形小车的示意图,在挡板顶端对挡板施加一个始终垂直挡板的力,使小车绕点慢慢转动到图中虚线位置忽略小车受到的重力,此过程中力的大小( )
A.一直减小 B.一直增大 C.先减小后增大 D.先增大后减小
2.图所示,轻质杠杆OA中点通过细线悬挂一个重力为60N的物体,在A端施加一竖直向上的拉力F,杠杆在水平位置平衡,下列有关说法中不正确的是( )
A.此杠杆为省力杠杆
B.使杠杆逆时针转动的是拉力F
C.保持拉力F的方向不变,将杠杆从A位置缓慢提升到B位置,拉力F将减小
D.杠杆处于水平位置平衡时拉力F的大小为30N
3.如图甲所示是质量为60kg的小明在踮脚时的示意图,可简化为图乙所示的杠杆模型。双踮起脚时,每只脚上的阻力是人体重力G的一半且重力的作用点位置保持不变,小腿肌肉施加的拉力F看作动力,其方向保持竖直向上。则下列说法中正确的是( )
A.小明踮脚时小腿肌肉对每只脚的拉力为200N
B.向上踮脚的过程中,阻力臂变长
C.向上踮脚的过程中,小腿肌肉施加的拉力F变小
D.踮起脚时,脚掌相当于费力杠杆
4.如图所示,质地均匀的圆柱体在拉力F的作用下由实线所示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为圆柱体横截面的一条直径),圆柱体在转动过程中不打滑.下列分析正确的是( )
A.拉力F逐渐变小
B.圆柱体的重力和重力的力臂的乘积保持不变
C.拉力F的力臂逐渐变大
D.因为拉力F的力臂始终保持最长,所以拉力F的大小保持不变
5.如图一轻质杠杆OA可沿O点转动,在A点施加一始终与OA垂直向上的力F抬起重物G,当杠杆从OA位置转动到OA'位置的过程中,力F的大小变化是( )
A.始终变大 B.始终变小
C.先变大,后变小 D.先变小,后变大
6.用细绳系住厚度、宽度均均匀的长木板的O处,木板恰好在水平位置处于静止状态。如图所示,两玩具车同时从O点附近分别向木板的两端匀速运动,要使木板在此过程始终保持水平平衡,必须满足的条件是( )
A.质量较小的车速度较大 B.两车的速度大小相等
C.两车的质量相等 D.两车同时到达木板两端
7.如图所示,小明沿水平方向用力将窗扇缓慢推开的过程中,所用水平推力的大小变化情况正确的是( )
A.逐渐变小 B.先变小后变大
C.逐渐变大 D.先变大后变小
8.小制作:蜡烛跷跷板。它选用一根塑料管,中间插上一根大号缝衣针,选取两根相同的蜡烛,根部插入塑料管,再把缝衣针两端分别搁在两个玻璃杯口,点燃蜡烛,就做成了蜡烛跷跷板,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.选用相对较粗的蜡烛效果更好
B.转轴的位置离跷跷板重心越远越好
C.跷跷板较低那端的蜡油熔化速度更快
D.防止蜡烛摆动过大而翻转,可使转轴处于跷跷板重心下方
9.如图所示,将两个重物放在自制天平的秤盘上,放入重物前天平在水平位置平衡,放入重物后天平向右倾斜,秤盘最终落在桌面上。若不改变秤盘的悬挂位置,仅将重物左右互换,则互换后天平( )
A.可能在水平位置平衡 B.一定向左倾斜
C.一定向右倾斜 D.条件不足,无法判断
10.如图所示,用扳手拧螺母时,当力施加在A点比施加在B点时,更容易将螺母拧紧或拧开。这是因为扳手是一个杠杆,力作用在A点时,( )
A.阻力臂不变,动力臂变长,因此省力些
B.阻力臂不变,动力臂变短,因此省力些
C.动力臂不变,阻力臂变短,因此省力些
D.动力臂不变,阻力臂变长,因此省力些
11.如图所示的甲、乙两个M形硬质轻杆可绕中间转轴O灵活转动,杆两端分别用细绳悬挂两个质量相等的重物,现保持平衡状态,用手使两个右端的重物略微下降一小段距离后再松手,出现的结果应该是( )
A.甲能恢复平衡 B.乙能恢复平衡
C.都不能恢复平衡 D.都能恢复平衡
12.如图所示,F的方向竖直向上,整个装置处于静止状态,在F以B点为轴转向BM方向和转向BN方向的过程中( )
A.F逐渐变小
B.F始终逐渐变大
C.转向BM方向时,F逐渐变大;转向BN方向时,F先逐渐变大后逐渐变小
D.转向BM方向时,F逐渐变大;转向BN方向时,F先逐渐变小后逐渐变大
13.如图所示,在轻质杠杆最右端挂一重物,最左端施加一个始终与杠杆垂直的力F。若不考虑杠杆的摩擦阻力,将杠杆从水平位置(如图实线部分所示)缓慢匀速转到图示虚线位置过程中,拉力F大小( )
A.逐渐变小 B.逐渐变大
C.保持不变 D.先变大再变小
14.小明把一根粗细均匀的钢管的一端从水平地面慢慢地抬起到如图所示的位置,在这个过程中,若力F的方向始终竖直向上,F的大小( )
A.不变 B.逐渐变大
C.逐渐变小 D.先变大后变小
二、杆秤类型
15.杆秤历史悠久,是中国最古老也是现今人们仍然在使用的衡量工具,亦是中华文化符号的代表之一。其结构包括秤杆、提纽、秤砣、秤钩等,秤杆上的刻度称为秤星(如图所示)。一杆本来准确的杆秤,因铁质秤砣生锈变重,其他部分完好。用这杆秤测得的物体质量与秤砣生锈前测得的物体质量相比( )
A.偏小 B.偏大 C.不变 D.无法判断
16.《墨经》最早记述了秤的杠杆原理。如图中“标”“本”表示力臂,“权”“重”表示力。以下说法正确的是( )
A.“权”小于“重”时,A端一定上扬
B.“权”小于“重”时,若要使杠杆水平平衡,“标”一定大于“本”
C.增大“重”时,若要使杠杆水平平衡,应把“权”向靠近提纽方向移动
D.若使用有缺损的“权”来称“重”,测量结果会偏小
17.如图所示为我国传统杆秤及简化示意图,提钮O为支点,被测物体挂在A端,秤砣挂在B端可左右移动。已知被测物体质量为2kg,,(不计秤杆自重),则下列说法正确的是( )
A.该杆秤在水平位置平衡时,相当于一个等臂杠杆
B.保持物体和提钮位置不变,若要称量更重的物体,应将秤砣向左移动
C.该杆秤所用的秤砣质量为500g
D.若把提钮的位置向右移动。可以增大杆秤的量程
18.《墨经》中记述了杆秤的杠杆原理,“标”“本”表示力臂,“权”“重”表示力,如图所示,杆秤在水平位置平衡。下列说法中正确的是( )
A.在使用杆秤时,其一定是省力杠杆
B.“重”增大时,“权”应向右移
C.若要增大杆秤的量程,可将提纽向N端适当移动
D.如果“权”(秤砣)磨损,称出物体的质量小于物体的实际质量
19.杆秤是我国古代劳动人民的一项伟大发明,展示了古代商贸和科技的发展。科技小组的同学仿照图甲所示的杆秤用轻质细杆制作了一个杆秤,其示意图如图乙所示,下列说法中正确的是( )
A.被测物体的质量一定大于秤砣的质量
B.秤砣所处刻度不变,使用提纽b比提纽a所测物体质量大
C.若使左端下沉的秤杆在水平位置平衡,需将秤砣适当右移
D.若秤砣磕掉一块,在不知情的情况下使用,测量值将偏小
20.如图所示为小明自制的杆秤,A点连接托盘,B点为此时提纽的位置,杆上的刻度已经标好。对于该杆秤,下列说法正确的是( )
A.减小托盘质量可减小杆秤的分度值
B.换质量更大的秤砣可减小杆秤的分度值
C.将提纽位置改为O点可增加杆秤的量程
D.杆秤的刻度是均匀的
21.杆秤是我国古代劳动人民的一项伟大发明, 展示了古代商贸和科技的发展。现有杆秤,当不挂秤砣、秤盘中不放重物时,提起提纽,杆秤在空中恰好能水平平衡。把物体放入秤盘中,移动秤砣到B点恰好水平平衡,此时OB=4OA,秤砣的质量为200g,下列说法正确的是( )
A.秤盘中所称量物体的质量为1000g
B.若秤砣磕掉一块,用它测量值比真实值偏大
C.用该杆秤称量的被测物体的质量一定大于秤砣的质量
D.若使左端下沉的秤杆在水平位置平衡,需将秤砣适当左移
22.某科技小组的同学用轻质细杆制作了一个杆秤,如图所示。使用时将货物挂在秤钩上,用手提起处的秤纽,移动秤砣在秤杆上的位置,当秤杆水平平衡时,可读出货物的质量,秤砣最远可移至点。下列说法正确的是( )
A.杆秤是一种等臂杠杆
B.用杆秤称量物体质量时,B点是杆秤的支点
C.用杆秤称量物体质量时,点是杆秤的支点
D.秤杆上的刻度比的刻度离秤纽更远
23.如图是某同学自制的杆秤,点是定盘星。下列说法中不正确的是( )
A.处的提纽相当于杠杆中的支点
B.当秤砣移到点时秤杆水平,表示秤盘中没有放物体
C.秤砣越往点移动,表示秤盘内的物体越重
D.当提纽距点越近,制作的杆秤可称量的质量越大
24.如图所示的某同学们自制了一个杆秤。将秤钩固定在C点,秤钩上不挂重物且无秤砣时,提纽移至A点杆秤恰好水平平衡。当在秤钩上挂上重物时,将秤砣移至B点使杆秤水平平衡,已知CA=5cm,AB=25cm,所用秤砣质量为0.5kg.以下说法正确的是( )
A.重物的质量越大,秤砣越远离A点
B.自制杆秤的零刻度线在A点右侧
C.因杆粗细不均匀,秤的刻度线分布也不均匀
D.此时重物的质量为3kg
三、杠杆的生活实例分析和计算
25.骨骼、肌肉和关节等构成了人体的运动系统,人体中最基本的运动大多是由肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的。从物理学的视角看,可以认为是杠杆在工作。下列关于人体中的杠杆说法正确的是( )
A.图甲:手托重物时,可视为省力杠杆
B.图甲:该杠杆的动力为肱二头肌对前臂的牵引力,阻力为重物所受的重力
C.图乙:踮脚时,可视为费力杠杆
D.图乙:向上踮脚的过程中,腓肠肌的收缩距离大于足部骨骼的移动距离
26.图甲是自动拾取牙签盒,图乙是其内部结构图,当按下顶上B处的圆柱体按钮时,杆AD绕O点转动。松手时,在D处弹簧的作用下,一根牙签就从盖中小孔冒出。下列说法正确的是( )
A.按下按钮时,D处弹簧处于压缩状态
B.按下按钮时,杆AOD是一个省力杠杆
C.松开按钮时,D处受到弹簧向上的弹力
D.牙签送出时,A处比D处移动距离大
27.如图所示,小明在按压式订书机的N点施加压力,将订书针钉入M点下方的纸张中,下列图能正确表示他使用该订书机时的杠杆示意图是( )
A. B. C. D.
28.如图是搬运泥土的独轮车,使用时可视为杠杆。车和泥土的总重,从A点提起独轮车把手的力是F。独轮车抬起过程中,下列说法正确的是( )
A.独轮车的重心是支点 B.独轮车属于费力杠杆
C.抬运泥土时,F的力臂是1.6m D.F的大小至少是200N
29.如图所示是开启瓶盖时可抽象为一杠杆,不计自重。下列选项能正确表示它工作示意图的是( )
A.B. C. D.
30.如图所示,用一个可绕O点转动的轻质杠杆提升重物,在杠杆右端施加一个始终与杠杆垂直的拉力F,使杠杆缓慢地转动到水平位置。在转动过程中,力F的大小将( )
A.不变 B.变小
C.变大 D.先变大后变小
31.物理与日常生活息息相关,如图甲所示是生活中常见的手动榨汁机,如图乙所示是其榨取柠檬汁的工作原理图(杠杆)。按照杠杆分类,这是一个 杠杆。已知,若图中,则此时人施加在点的最小力为 (不计柠檬夹自重)。
32.一均匀木板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,木块C对水平桌面的压力 ,木块C对桌面压强 (均选填“变大”“变小”或“不变”)。
33.如中图1是古时劳动人民用工具撬起木柴的情景,由此可见此工具是 杠杆(选填“省力”、“费力”或“等臂”);如图2,已知BO︰BC=1︰6,B端的木柴对绳子的力F2为1000N,当人在C端施加的力至少为 N时,木柴刚好被抬起,且此力的方向是 。
34.如图所示,有一根均匀铁棒,长为,,重力,为了不使这根铁棒的端下沉,所需外力至少应为 N。
35.一块厚度、密度均匀的长方形地板砖放在水平地面上,装修师傅用一个竖直向上的力,用如图所示甲、乙两种方式,使其一端抬离地面。则F甲 F乙(选填“>”“=”或“<”)。
36.如图为小科使用的拉杆旅行箱,装有物品的旅行箱整体可视为杠杆,O为支点,B为重心,A为拉杆的端点,在A点沿图示方向施加拉力F使旅行箱保持静止。则:
(1) 行李箱底部的滚轮是通过 的方法来减小摩擦的。
(2)其他条件不变时,仅缩短拉杆的长度,拉力F会 (选填“增大”“不变”或“减小”);
(3)生活中,常把箱内物体整体的重心以 (选填“”或“”)转移,在其他条件不变时,拉力F会减小。
四、特殊滑轮组的综合分析
37.如图所示,重为20N的物体A放在水平桌面上,重为10N的物体B挂在滑轮M下,每个滑轮重均为2N,不计绳重及轮轴间的摩擦,物体B恰好能匀速下降;如果想让物体B匀速上升,需要用 N的力水平向左拉物体A。
38.如图所示,用力F拉物体A水平向右匀速运动,(忽略绳和滑轮间的摩擦力)弹簧测力计示数为20N,物体A受到地面的摩擦力是 N,拉力F是 N。
39.如图,用100N的力拉着物体A以2m/s的速度在水平面匀速前进,若A受到的摩擦力是20N,则B受到的摩擦力是 N,B物体的速度是 m/s .
40.如图所示,用大小为F的拉力,拉着重为200N的物体,使物体向上匀速移动了2m,其中滑轮重100N,则拉力F做功 J。(不计绳重和滑轮间的摩擦)
41.如图所示,小丽同学用一个距离手3m高的定滑轮拉住重100N的物体,从滑轮正下方的A点沿水平方向移动4m到B点,用时4s。假设整个过程,物体匀速上升,若不计绳重和摩擦,她在B时对绳子的拉力为 N。小丽从A移动到B,物体上升速度为 m/s。
42.在水平桌面上放一个重120N的物体,物体与桌面的摩擦力为50N,如图,若不考虑绳的重力和绳的摩擦,当匀速移动物体时,水平拉力F为 N,左侧墙壁对滑轮组的拉力为 N。
43.如图所示为铁路输电线的牵引装置原理图,采用坠砣牵引来自动补偿输电线的张紧,以此保障列车电极与输电线的接触。钢绳通过滑轮组悬挂配重为5500N的坠砣,输电线的一端P点与B滑轮相连被张紧(假设不计滑轮和钢绳自重及摩擦)。A、B两个滑轮中, 是动滑轮。输电线P端受到的拉力为 N。
44.如图所示的装置,用水平拉力F使重100N物体A以0.6m/s的速度在水平地面上匀速前进。物体A受到滑动摩擦力的大小为60N,不计滑轮重、轴摩擦及绳重,则水平拉力F大小为 N。
45.将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B恰好匀速下降,已知A重60N,B重5N;若对A施加一个水平向左的拉力F,刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动,则拉力F大小为 N。(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)
46.小明利用如图所示的滑轮把被台风吹歪的甲树拉正,图中的滑轮是 滑轮,若不计滑轮重和绳重及各种摩擦,小明施加的水平拉力为,则甲树受到的拉力为 ,乙树受到的拉力 。
47.小明利用如图所示的滑轮提升重物(不计绳重和摩擦)。小明按图甲所示的方式,用F=5N的拉力将重6N的物体提升了2m,该滑轮的机械效率为 ,若用同样大小的力拉10N的物体,机械效率将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。小明又按图乙所示的方式斜拉绳子,则F′ F(选填“大于”“等于”或“小于”)。
48.如图所示,人站在木板上在空中拉绳,木板和人的总重力为600N,不计摩擦,绳重,滑轮重与空气作用力。下列说法正确的是( )
A.当人拉动绳子使木板上升,A、B都是定滑轮
B.人拉动绳子使木板上升,A、B都是动滑轮
C.当木板和人静止于空中,人拉绳的力为150N
D.当木板和人静止于空中,人拉绳的力为
49.由三只动滑轮和一只定滑轮组成的滑轮组,下悬挂重为G的物体,每只滑轮重均为G1,摩擦及绳重不计,重物静止不动,则绳端作用的拉力F为( )
A. B. C. D.
五、最小力、最大力臂以及滑轮绕线作图(从外向内绕线以及从里往外绕线)
50.如图所示,O为杠杆的支点,B为阻力的作用点,画出阻力的力臂l和使杠杆平衡时,在A点作用的最小动力F的示意图。
51.如图所示,搭在台阶上的长木板ABC上放着一个重物(木板自重忽略不计),若要在C点用最小的力将重物抬起,请在图中画出阻力和最小动力的示意图。
52.希腊科学家阿基米德在发现了杠杆原理之后,发出了“给我一个支点,我能够撬动地球”的感慨。请在设想示意图中,画出作用在A点的最小动力F1及阻力F2。(图中O为支点)
53.(1)如图所示,杠杆OA在力F1、F2的作用下处于平衡状态,l1为动力F1的力臂,请在图中作出动力F1的示意图和阻力臂l2。( )
(2)如图所示是小明为新装的空调室外机设计的支架,支架可以看作杠杆,以O为支点,在支架P孔处拉一根铁线到墙上固定,要使铁线受到的拉力最小,请从P孔处画出铁线到墙的连线,并画出铁线拉力F的力臂l。( )
54.按要求作图。图中,地上的人用滑轮组提升重物,画出最省力的绳子绕法;
55.用笔画线代替绳子组装如图所示的滑轮组,使用滑轮组提升重物时最省力。
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11.1-11.2杠杆与滑轮两小节重难点题型巩固练习教师版
学校:___________姓名:___________班级:___________
1.如图为载有重物的家用“L”形小车的示意图,在挡板顶端对挡板施加一个始终垂直挡板的力,使小车绕点慢慢转动到图中虚线位置忽略小车受到的重力,此过程中力的大小( )
A.一直减小 B.一直增大 C.先减小后增大 D.先增大后减小
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【详解】以O点为支点,重物对小车的拉力为阻力,阻力大小等于重物的重力,在转动过程中阻力大小不变;阻力臂是支点O到阻力作用线的垂直距离,随着小车绕O点转动,阻力臂逐渐变小。力F为动力,动力臂是支点O到动力F作用线的垂直距离,由于F始终垂直挡板,动力臂大小始终等于挡板的长度,保持不变。根据杠杆平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”,动力臂和阻力大小不变,阻力臂变小,所以动力F的大小一直减小。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
2.图所示,轻质杠杆OA中点通过细线悬挂一个重力为60N的物体,在A端施加一竖直向上的拉力F,杠杆在水平位置平衡,下列有关说法中不正确的是( )
A.此杠杆为省力杠杆
B.使杠杆逆时针转动的是拉力F
C.保持拉力F的方向不变,将杠杆从A位置缓慢提升到B位置,拉力F将减小
D.杠杆处于水平位置平衡时拉力F的大小为30N
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】杠杆的分类、杠杆五要素及其判断、运用杠杆平衡原理进行计算、杠杆的动态平衡分析
【详解】A.杠杆在水平位置平衡,由图可知,O点为支点,则动力臂比阻力臂长,根据杠杆的分类可知,此时是省力杠杆,故A正确,不符合题意;
B.由图可知,使杠杆逆时针转动的是拉力F,下面所挂的物体对杠杆的拉力是阻力,故B正确,不符合题意;
C.当保持拉力F的方向不变,将杠杆从A位置缓慢提升到B位置,阻力大小没变,由三角形知识可知,动力臂和阻力臂的比值也没有变,故拉力F大小也不变,故C错误,符合题意;
D.杠杆处于水平位置平衡时,根据杠杆平衡条件有
代入数据,解得F=30N,所以拉力F的大小为30N,故D正确,不符合题意。
故选C。
3.如图甲所示是质量为60kg的小明在踮脚时的示意图,可简化为图乙所示的杠杆模型。双踮起脚时,每只脚上的阻力是人体重力G的一半且重力的作用点位置保持不变,小腿肌肉施加的拉力F看作动力,其方向保持竖直向上。则下列说法中正确的是( )
A.小明踮脚时小腿肌肉对每只脚的拉力为200N
B.向上踮脚的过程中,阻力臂变长
C.向上踮脚的过程中,小腿肌肉施加的拉力F变小
D.踮起脚时,脚掌相当于费力杠杆
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】杠杆的分类、运用杠杆平衡原理进行计算
【详解】A.小明受到的重力为
每只脚受到的阻力为
根据杠杆的平衡条件可得,故小腿肌肉对每只脚的拉力为
故A正确;
B.从水平站立向上踮脚的过程中,阻力臂逐渐变小,故B错误;
C.由图可知,杠杆受到动力和阻力的方向都沿竖直方向,则根据相似三角形的性质可知,向上踮脚过程中动力臂和阻力臂的比值不变,且阻力大小不变,根据杠杆的平衡条件可知,动力大小不变,即小腿肌肉施加的拉力F不变,故C错误;
D.由题图可知,以O点为支点,动力臂大于阻力臂,该杠杆是一个省力杠杆,故D错误。
故选A。
4.如图所示,质地均匀的圆柱体在拉力F的作用下由实线所示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为圆柱体横截面的一条直径),圆柱体在转动过程中不打滑.下列分析正确的是( )
A.拉力F逐渐变小
B.圆柱体的重力和重力的力臂的乘积保持不变
C.拉力F的力臂逐渐变大
D.因为拉力F的力臂始终保持最长,所以拉力F的大小保持不变
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】运用杠杆平衡原理进行计算、杠杆的动态平衡分析
【详解】如图所示,阻力即重力的作用点重心在圆柱体几何中心上,由实线所示位置匀速转到虚线所示位置,动力保持切线方向,则动力的力臂始终相当于圆的直径,保持不变,重力的作用线不断的靠近O点,则阻力臂减小,根据杠杆平衡条件,动力臂、重力即阻力不变,阻力臂减小,圆柱体的重力和重力的力臂的乘积变小,则动力F减小,故A正确,BCD错误。
故选A。
5.如图一轻质杠杆OA可沿O点转动,在A点施加一始终与OA垂直向上的力F抬起重物G,当杠杆从OA位置转动到OA'位置的过程中,力F的大小变化是( )
A.始终变大 B.始终变小
C.先变大,后变小 D.先变小,后变大
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】运用杠杆平衡原理进行计算、杠杆的动态平衡分析
【详解】根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析,将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时,动力臂不变,阻力不变,阻力力臂变大,所以动力变大;当杠杆从水平位置拉到最终位置时,动力臂不变,阻力不变,阻力臂变小,所以动力变小;故F先变大后变小。
故ABD错误,C正确。
故选C。
6.用细绳系住厚度、宽度均均匀的长木板的O处,木板恰好在水平位置处于静止状态。如图所示,两玩具车同时从O点附近分别向木板的两端匀速运动,要使木板在此过程始终保持水平平衡,必须满足的条件是( )
A.质量较小的车速度较大 B.两车的速度大小相等
C.两车的质量相等 D.两车同时到达木板两端
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【详解】木板在此过程始终保持水平平衡,木板相当于杠杆,根据杠杆的平衡条件知,木板水平,压力等于小车的重力,方向竖直向下,故力臂在水平方向,等于小车移动的距离;根据
则
即
故质量、速度可以不等,也不必须同时到达木板两端,但质量较小的车速度较大。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
7.如图所示,小明沿水平方向用力将窗扇缓慢推开的过程中,所用水平推力的大小变化情况正确的是( )
A.逐渐变小 B.先变小后变大
C.逐渐变大 D.先变大后变小
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【详解】在推开窗扇的过程中,窗扇的重力会产生一个阻碍转动的力(重力的大小不变),随着开启角度的增大,这个阻力的力臂不断增大;水平向右的推力的力臂不断地减小。根据,当变小,变大,不变时,推力会逐渐变大,故ABD错误,C正确。
故选C。
8.小制作:蜡烛跷跷板。它选用一根塑料管,中间插上一根大号缝衣针,选取两根相同的蜡烛,根部插入塑料管,再把缝衣针两端分别搁在两个玻璃杯口,点燃蜡烛,就做成了蜡烛跷跷板,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.选用相对较粗的蜡烛效果更好
B.转轴的位置离跷跷板重心越远越好
C.跷跷板较低那端的蜡油熔化速度更快
D.防止蜡烛摆动过大而翻转,可使转轴处于跷跷板重心下方
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【详解】A.蜡烛越粗,燃烧越慢,蜡烛摆动效果越不明显,且用细的蜡烛可以减小蜡烛重力带来的影响。故A错误;
B.转轴位置离蜡烛重心不是越远越好,若转轴位置离蜡烛重心较远,则“跷跷板”不能在水平方向平衡。故B错误;
C.较低的一端蜡烛由于火焰与蜡烛的夹角为锐角,更靠近火焰的外焰,外焰温度更高,蜡液更容易被加热并滴落,所以跷跷板较低那端的蜡油熔化速度更快,故C正确;
D.为防止蜡烛摆动过大而翻转,可使转轴位置处于蜡烛重心的上方,这样蜡烛的重心降低,稳定性好,故D错误。
故选C。
9.如图所示,将两个重物放在自制天平的秤盘上,放入重物前天平在水平位置平衡,放入重物后天平向右倾斜,秤盘最终落在桌面上。若不改变秤盘的悬挂位置,仅将重物左右互换,则互换后天平( )
A.可能在水平位置平衡 B.一定向左倾斜
C.一定向右倾斜 D.条件不足,无法判断
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【详解】放入重物后天平向右倾斜,说明右端力和力臂的乘积大于左端力和力臂的乘积。由图中左端力臂大于右端的力臂可知,左端重物重力小于右端重物的重力。仅将重物左右互换,左右端力臂大小不变,此时左端的重物重力大,且力臂长,则左端力和力臂的乘积比右端大,根据杠杆平衡条件,互换后的天平将向左倾斜。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
10.如图所示,用扳手拧螺母时,当力施加在A点比施加在B点时,更容易将螺母拧紧或拧开。这是因为扳手是一个杠杆,力作用在A点时,( )
A.阻力臂不变,动力臂变长,因此省力些
B.阻力臂不变,动力臂变短,因此省力些
C.动力臂不变,阻力臂变短,因此省力些
D.动力臂不变,阻力臂变长,因此省力些
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【详解】扳手在使用时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,由图可知,力作用在A点时,动力臂较长,而阻力与阻力臂不变,根据杠杆平衡条件可知,动力臂越大,动力越小,越省力。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
11.如图所示的甲、乙两个M形硬质轻杆可绕中间转轴O灵活转动,杆两端分别用细绳悬挂两个质量相等的重物,现保持平衡状态,用手使两个右端的重物略微下降一小段距离后再松手,出现的结果应该是( )
A.甲能恢复平衡 B.乙能恢复平衡
C.都不能恢复平衡 D.都能恢复平衡
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【详解】如图所示的甲乙M形硬质轻杆,处于保持平衡状态。由于悬挂的两个重物质量相等,则作用在M形硬质轻杆两端的上的拉力相等,则杠杆示意图分别如下图:
甲硬质轻杆,根据杠杆平衡条件可得Gl1=Gl2,则l1=l2;乙硬质轻杆,同理可得Gl3=Gl4,则l3=l4;用手使两个右端的重物略微下降一小段距离后,则杠杆示意图分别如下图:
由于轻杆端点的位置不同,右端的重物略微下降一小段距离后,由力臂的变化图可知,甲硬质轻杆l1′<l1,l2′>l2则Gl1′<Gl2′所以,甲杆右端的重物继续下降,则不能恢复到原来平衡位置。乙硬质轻杆l3′>l3,l4′<l4则Gl3′>Gl4′所以,乙杆左端的重物会下降,则乙能恢复到原来平衡位置。
故选B。
12.如图所示,F的方向竖直向上,整个装置处于静止状态,在F以B点为轴转向BM方向和转向BN方向的过程中( )
A.F逐渐变小
B.F始终逐渐变大
C.转向BM方向时,F逐渐变大;转向BN方向时,F先逐渐变大后逐渐变小
D.转向BM方向时,F逐渐变大;转向BN方向时,F先逐渐变小后逐渐变大
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【详解】根据杠杆平衡条件,在F以B点为轴转向BM方向时,阻力和阻力臂不变,其动力臂变小,F逐渐变大。在F以B点为轴转向BN方向时,阻力和阻力臂不变,力与杆垂直时力臂最长,转动时其力臂先变大后变小,故F先逐渐变小后逐渐变大。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
13.如图所示,在轻质杠杆最右端挂一重物,最左端施加一个始终与杠杆垂直的力F。若不考虑杠杆的摩擦阻力,将杠杆从水平位置(如图实线部分所示)缓慢匀速转到图示虚线位置过程中,拉力F大小( )
A.逐渐变小 B.逐渐变大
C.保持不变 D.先变大再变小
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【详解】在轻质均匀杠杆的最右端悬挂一重物,在杠杆的最左端施加一个始终与杠杆垂直的力F,杠杆保持平衡,若不考虑杠杆的自重和阻力,则杠杆从水平位置缓慢匀速转到图示虚线位置过程中,从图中看出,动力臂始终不变,杠杆从水平位置缓慢匀速转到图示虚线位置过程中,阻力臂逐渐变小,根据“动力×动力臂=阻力×阻力臂”知道,阻力G不变,其阻力臂逐渐增小,动力臂不变,则动力F逐渐变小。
故选A。
14.小明把一根粗细均匀的钢管的一端从水平地面慢慢地抬起到如图所示的位置,在这个过程中,若力F的方向始终竖直向上,F的大小( )
A.不变 B.逐渐变大
C.逐渐变小 D.先变大后变小
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【详解】如下图所示,O为支点,L1为动力臂,L2为阻力臂,A为重心,B为F的作用点,如图所示:
在钢管慢慢竖起的过程中,钢管重力不变,动力臂变小,阻力臂变小,但是根据三角形相似,对应边成比例可得
即阻力臂与动力臂的比值不变,根据杠杆平衡条件可得
则,为一定值,所以力F大小不变,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
15.杆秤历史悠久,是中国最古老也是现今人们仍然在使用的衡量工具,亦是中华文化符号的代表之一。其结构包括秤杆、提纽、秤砣、秤钩等,秤杆上的刻度称为秤星(如图所示)。一杆本来准确的杆秤,因铁质秤砣生锈变重,其他部分完好。用这杆秤测得的物体质量与秤砣生锈前测得的物体质量相比( )
A.偏小 B.偏大 C.不变 D.无法判断
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】运用杠杆平衡原理进行计算
【详解】若秤砣生锈,动力变大,阻力不变,阻力臂不变,根据杠杆平衡条件 可得,动力臂变小,即测量值比真实值偏小,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
16.《墨经》最早记述了秤的杠杆原理。如图中“标”“本”表示力臂,“权”“重”表示力。以下说法正确的是( )
A.“权”小于“重”时,A端一定上扬
B.“权”小于“重”时,若要使杠杆水平平衡,“标”一定大于“本”
C.增大“重”时,若要使杠杆水平平衡,应把“权”向靠近提纽方向移动
D.若使用有缺损的“权”来称“重”,测量结果会偏小
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【详解】A.“权”小于“重”时,“本”确定,但“标”是可以改变的,所以A端不一定上扬,故A错误;
B.“权”小于“重”时,由“权×标=重×本”可知,若要使杠杆水平平衡,“标”一定大于“本”,故B正确;
C.由“权×标=重×本”可知,增大“重”时,“标”会增大,应把“权”远离提纽,故C错误;
D.若使用有缺损的“权”来称“重”时,由“权×标=重×本”可知,“权”变小,“重×本”不变,则“标”增大,即测量结果会偏大,故D错误。
故选B。
17.如图所示为我国传统杆秤及简化示意图,提钮O为支点,被测物体挂在A端,秤砣挂在B端可左右移动。已知被测物体质量为2kg,,(不计秤杆自重),则下列说法正确的是( )
A.该杆秤在水平位置平衡时,相当于一个等臂杠杆
B.保持物体和提钮位置不变,若要称量更重的物体,应将秤砣向左移动
C.该杆秤所用的秤砣质量为500g
D.若把提钮的位置向右移动。可以增大杆秤的量程
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】杠杆的应用、运用杠杆平衡原理进行计算、杠杆的动态平衡分析
【详解】A. 等臂杠杆要求动力臂=阻力臂,本题中、,不相等,故A错误;
B. 称量更重物体时,阻力(物体重力)增大,阻力臂OA不变,根据杠杆平衡条件,需增大动力臂OB(秤砣向右移),而非向左,故B错误;
C. 物体重力
由杠杆平衡条件
解得,秤砣质量,故C正确;
D. 提钮向右移动时,阻力臂 OA增大,动力臂 OB减小。根据杠杆平衡条件,当秤砣重力不变时,阻力臂增大、动力臂减小会导致最大可测物体重力减小,即量程减小, 故D错误。
故选C。
18.《墨经》中记述了杆秤的杠杆原理,“标”“本”表示力臂,“权”“重”表示力,如图所示,杆秤在水平位置平衡。下列说法中正确的是( )
A.在使用杆秤时,其一定是省力杠杆
B.“重”增大时,“权”应向右移
C.若要增大杆秤的量程,可将提纽向N端适当移动
D.如果“权”(秤砣)磨损,称出物体的质量小于物体的实际质量
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【详解】A.在使用杆秤时,“本”“权”不变,当杆秤在水平位置平衡时,根据杠杆平衡条件可知,“权”ד标”=“重”ד本”,则当“重”较小时,“标”<“本”,为费力杠杆,当“标”=“本”,为等臂杠杆,当“标”>“本”,为省力杠杆。故A错误;
B.由“权”ד标”=“重”ד本”可知,“本”“权”不变,当“重”增大时,“标”应增大,则“权”应向左移,故B错误;
C.提纽向N移时,“本”变小,“标”变大,“权”不变,由“权”ד标”=“重”ד本”可知,“重”变大,即可增大杆秤的量程,故C正确;
D.在“本”、“重”不变时,由“权”ד标”=“重”ד本”可知,当“权”(秤砣)磨损,即质量和重力变小时,“标”变大,即称出物体的质量大于物体的实际质量,故D错误。
故选C。
19.杆秤是我国古代劳动人民的一项伟大发明,展示了古代商贸和科技的发展。科技小组的同学仿照图甲所示的杆秤用轻质细杆制作了一个杆秤,其示意图如图乙所示,下列说法中正确的是( )
A.被测物体的质量一定大于秤砣的质量
B.秤砣所处刻度不变,使用提纽b比提纽a所测物体质量大
C.若使左端下沉的秤杆在水平位置平衡,需将秤砣适当右移
D.若秤砣磕掉一块,在不知情的情况下使用,测量值将偏小
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【详解】A.根据杠杆平衡条件,被测物体的重力和秤砣的重力分别是阻力和动力,当动力臂小于阻力臂时,被测物体的质量可以小于秤砣的质量,故A错误;
B.使用提纽b时,动力臂变小,根据杠杆平衡条件,在秤砣所处刻度不变,秤砣质量不变的情况下,阻力臂变大,所以所测物体质量变小,故B错误;
C.左端下沉,说明左端力与力臂的乘积大,要使秤杆在水平位置平衡,根据杠杆平衡条件,需要增大右端力与力臂的乘积,将秤砣适当右移,可增大秤砣的力臂,从而使右端力与力臂的乘积增大,达到平衡,故C正确;
D.若秤砣磕掉一块,秤砣质量变小,根据杠杆平衡条件,在被测物体重力和其力臂不变的情况下,秤砣的力臂需要增大才能平衡,所以在不知情的情况下使用,测量值将偏大,故D错误。
故选C。
20.如图所示为小明自制的杆秤,A点连接托盘,B点为此时提纽的位置,杆上的刻度已经标好。对于该杆秤,下列说法正确的是( )
A.减小托盘质量可减小杆秤的分度值
B.换质量更大的秤砣可减小杆秤的分度值
C.将提纽位置改为O点可增加杆秤的量程
D.杆秤的刻度是均匀的
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】杠杆的应用
【详解】A.减小托盘质量,当秤盘没有放物体时,秤砣的位置更靠近支点,故0刻度改变;当放上相同质量的物体时,左侧物体的拉力的力臂和拉力大小不变,故右侧秤砣增大的力臂不变,故分度值不变,故A错误;
B.当放上相同质量的物体时,左侧物体的拉力的力臂和拉力大小不变,换质量更大的秤砣,秤砣移动的力臂变小,故相同长度表示的质量更大,应该是增大了分度值,故B错误;
C.将提扭位置改为O点,物体的拉力力臂变大,秤砣的力臂变小,根据杠杆平衡条件知,当秤砣的重力不变时,物体的重力减小,故减小了量程,故C错误;
D.当没有放物体时
加上物体后
解得;说明物体的质量与秤砣到0刻度的距离是正比例函数,故刻度是均匀的,故D正确。
故选D。
21.杆秤是我国古代劳动人民的一项伟大发明, 展示了古代商贸和科技的发展。现有杆秤,当不挂秤砣、秤盘中不放重物时,提起提纽,杆秤在空中恰好能水平平衡。把物体放入秤盘中,移动秤砣到B点恰好水平平衡,此时OB=4OA,秤砣的质量为200g,下列说法正确的是( )
A.秤盘中所称量物体的质量为1000g
B.若秤砣磕掉一块,用它测量值比真实值偏大
C.用该杆秤称量的被测物体的质量一定大于秤砣的质量
D.若使左端下沉的秤杆在水平位置平衡,需将秤砣适当左移
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】运用杠杆平衡原理进行计算、杠杆的动态平衡分析
【详解】A.秤砣的重力
当移动秤砣到B点时杆秤恰好水平平衡,根据杠杆平衡条件可得,秤盘中所称量物体的重力
所称量物体的质量
故A错误;
B.若秤砣磕掉一块,秤砣质量减少,在称量过程中要增大力臂,示数偏大,即测量值比真实值偏大,故B正确;
C.当秤砣的力臂小于所测量物体的重力的力臂时,就可测量比秤砣质量小的物体,故C错误;
D.左端下沉,说明左端力和力臂的乘积较大,为了使秤杆在水平位置平衡,需将秤砣适当右移,故D错误。
故选B。
22.某科技小组的同学用轻质细杆制作了一个杆秤,如图所示。使用时将货物挂在秤钩上,用手提起处的秤纽,移动秤砣在秤杆上的位置,当秤杆水平平衡时,可读出货物的质量,秤砣最远可移至点。下列说法正确的是( )
A.杆秤是一种等臂杠杆
B.用杆秤称量物体质量时,B点是杆秤的支点
C.用杆秤称量物体质量时,点是杆秤的支点
D.秤杆上的刻度比的刻度离秤纽更远
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】杠杆的分类、杠杆五要素及其判断、杠杆的动态平衡分析
【详解】A.杆秤使用时,称量不同质量的物体,动力臂不同,所以不能说杆秤是一种等臂杠杆,故A错误;
BC.用杆秤称量物体质量时,杆秤绕B点转动,B点是杆秤的支点,故B正确,C错误;
D.根据杠杆平衡条件则有,称量的货物质量越大,越大,即秤砣离支点B越远,所以秤杆上的刻度比的刻度离秤纽更近,故D错误。
故选B。
23.如图是某同学自制的杆秤,点是定盘星。下列说法中不正确的是( )
A.处的提纽相当于杠杆中的支点
B.当秤砣移到点时秤杆水平,表示秤盘中没有放物体
C.秤砣越往点移动,表示秤盘内的物体越重
D.当提纽距点越近,制作的杆秤可称量的质量越大
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】生活中常见的杠杆模型、杠杆的动态平衡分析
【详解】A.在使用杆秤时,以提纽为支撑点转动,所以B处的提纽相当于杠杆中的支点,故A正确,不符合题意;
B.当秤砣移到O点时秤杆水平,根据杠杆平衡条件,此时秤盘对杠杆的力和力臂的乘积为0,说明秤盘中没有放物体,故B正确,不符合题意;
C.根据杠杆平衡条件,秤砣越往O点移动,动力臂越小,要使杠杆平衡,阻力(即秤盘内物体重力)应越小,也就是秤盘内的物体越轻,故C错误,符合题意;
D.当提纽B距A点越近,阻力臂越小,在动力臂和动力(秤砣重力)不变的情况下,根据杠杆平衡条件可知,阻力可以越大,即制作的杆秤可称量的质量越大,故D正确,不符合题意。
故选C。
24.如图所示的某同学们自制了一个杆秤。将秤钩固定在C点,秤钩上不挂重物且无秤砣时,提纽移至A点杆秤恰好水平平衡。当在秤钩上挂上重物时,将秤砣移至B点使杆秤水平平衡,已知CA=5cm,AB=25cm,所用秤砣质量为0.5kg.以下说法正确的是( )
A.重物的质量越大,秤砣越远离A点
B.自制杆秤的零刻度线在A点右侧
C.因杆粗细不均匀,秤的刻度线分布也不均匀
D.此时重物的质量为3kg
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】运用杠杆平衡原理进行计算、杠杆的动态平衡分析
【详解】A.由杠杆平衡条件可得,称量物体质量时有,故当不变时,越大,越大,即秤砣离A点越远,故A正确;
B.秤钩上不挂重物且无秤砣时,提纽移至A点杆秤恰好水平平衡,所以此时杠杆重心、支点都在A点,若秤钩不放物体、将秤砣放在A点时,杠杆仍然平衡,故此时零刻度线需标在A点处,故B错误;
C.无论杠杆是否均匀,根据杠杆平衡条件可得,在称量物体质量时有,由于一定,则与成正比,故秤的刻度分布是均匀的,故C错误;
D.由杠杆平衡条件可得,,所以,故D错误。
故选A。
25.骨骼、肌肉和关节等构成了人体的运动系统,人体中最基本的运动大多是由肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的。从物理学的视角看,可以认为是杠杆在工作。下列关于人体中的杠杆说法正确的是( )
A.图甲:手托重物时,可视为省力杠杆
B.图甲:该杠杆的动力为肱二头肌对前臂的牵引力,阻力为重物所受的重力
C.图乙:踮脚时,可视为费力杠杆
D.图乙:向上踮脚的过程中,腓肠肌的收缩距离大于足部骨骼的移动距离
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】杠杆的分类、杠杆五要素及其判断
【详解】AB.图甲中,手托重物时,O为支点,重物对手的压力为阻力,阻力F2等于重物受到的重力的大小,肱二头肌对前臂的牵引力为动力,所以动力臂小于阻力臂,为费力杠杆,故AB错误;
CD.图乙中,踮脚时,O为支点,阻力F2可看成作用在足部骨骼处,腓肠肌的拉力F1为动力,动力臂大于阻力臂,为省力杠杆,费距离,腓肠肌的收缩距离大于足部骨骼的移动距离,故C错误,D正确。
故选D。
26.图甲是自动拾取牙签盒,图乙是其内部结构图,当按下顶上B处的圆柱体按钮时,杆AD绕O点转动。松手时,在D处弹簧的作用下,一根牙签就从盖中小孔冒出。下列说法正确的是( )
A.按下按钮时,D处弹簧处于压缩状态
B.按下按钮时,杆AOD是一个省力杠杆
C.松开按钮时,D处受到弹簧向上的弹力
D.牙签送出时,A处比D处移动距离大
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】杠杆的分类、杠杆的动态平衡分析
【详解】A.在B点按下按钮时,O为杠杆的支点,B处受力向下,D处弹簧对杠杆的拉力也是向下的,由于物体间力的作用是相互的,D处弹簧处于拉伸状态,故A错误;
B.按下按钮时,根据题图可知:杆AOD的动力臂比阻力臂短,是一个费力杠杆,故B错误;
C.松开按钮时,弹簧恢复原状,D处受到弹簧向下的弹力,故C错误;
D.牙签送出时,A处的力臂大于D处的力臂,所以A处比D处移动距离大,故D正确。
故选D。
27.如图所示,小明在按压式订书机的N点施加压力,将订书针钉入M点下方的纸张中,下列图能正确表示他使用该订书机时的杠杆示意图是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】生活中常见的杠杆模型
【详解】由图可知,当按压订书机时,其会绕着订书机左边的固定点O转动,即该固定点为支点,所按压的N点为动力作用点,方向向下;而纸张在M点对订书机有一个向上的阻力,则M点为阻力作用点,阻力的方向是向上的,动力臂大于阻力臂,为省力杠杆,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
28.如图是搬运泥土的独轮车,使用时可视为杠杆。车和泥土的总重,从A点提起独轮车把手的力是F。独轮车抬起过程中,下列说法正确的是( )
A.独轮车的重心是支点 B.独轮车属于费力杠杆
C.抬运泥土时,F的力臂是1.6m D.F的大小至少是200N
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】杠杆的分类、杠杆五要素及其判断、运用杠杆平衡原理进行计算
【详解】A.独轮车的支点是车轮的轴,故A错误;
B.独轮车工作时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故B错误;
C.抬运泥土时,F的力臂是1.6m+0.4m=2m,故C错误;
D.根据杠杆平衡条件得,动力大小至少为
故D正确。
故选D。
29.如图所示是开启瓶盖时可抽象为一杠杆,不计自重。下列选项能正确表示它工作示意图的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】生活中常见的杠杆模型
【详解】开瓶器可以看作杠杆,开瓶器和瓶盖上面的接触点为支点,开瓶器和瓶盖边缘的接触点为阻力的作用点,阻力方向向下,开瓶器的最右端为动力作用点,动力方向向上,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
30.如图所示,用一个可绕O点转动的轻质杠杆提升重物,在杠杆右端施加一个始终与杠杆垂直的拉力F,使杠杆缓慢地转动到水平位置。在转动过程中,力F的大小将( )
A.不变 B.变小
C.变大 D.先变大后变小
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【详解】如图,在杠杆右端施加一个始终与杠杆垂直的拉力F,使杠杆缓慢地转动到水平位置,在此过程中,阻力和动力臂不变,阻力臂变大,根据杠杆平衡条件可知,动力变大,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
31.物理与日常生活息息相关,如图甲所示是生活中常见的手动榨汁机,如图乙所示是其榨取柠檬汁的工作原理图(杠杆)。按照杠杆分类,这是一个 杠杆。已知,若图中,则此时人施加在点的最小力为 (不计柠檬夹自重)。
【答案】 省力 5
【难度】0.65
【知识点】杠杆的分类、杠杆的最省力问题、运用杠杆平衡原理进行计算
【详解】[1]由题知,该杠杆在使用过程中动力臂大于阻力臂,它属于省力杠杆。
[2]由图可知,支点是点,为动力,为阻力,,根据杠杆的平衡条件得,,解得,施加在点的最小力
32.一均匀木板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,木块C对水平桌面的压力 ,木块C对桌面压强 (均选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 变大 变大
【难度】0.65
【知识点】压强公式的简单应用、杠杆的动态平衡分析
【详解】[1]以B为支点,在水平力F由A向B缓慢匀速推动木块C的过程中,木板AB始终处于平衡状态。木板AB的重力为,重心在木板中点,木块C对木板的支持力为。根据杠杆平衡条件,随着木块C向B移动,支持力的力臂L逐渐减小,而木板重力和木板长度AB不变,为了保持杠杆平衡,支持力将逐渐增大。因为木块C对水平桌面的压力等于木块C的重力加上木板AB对木块C的压力,而木板AB对木块C的压力与木块C对木板AB的支持力是一对相互作用力,大小相等,所以木块C对水平桌面的压力增大。
[2]在推动过程中,木块C与水平桌面的接触面积不变,即受力面积不变,并且木块C对水平桌面的压力增大,根据,木块C对桌面压强增大。
33.如中图1是古时劳动人民用工具撬起木柴的情景,由此可见此工具是 杠杆(选填“省力”、“费力”或“等臂”);如图2,已知BO︰BC=1︰6,B端的木柴对绳子的力F2为1000N,当人在C端施加的力至少为 N时,木柴刚好被抬起,且此力的方向是 。
【答案】 省力 200 竖直向下
【难度】0.65
【知识点】杠杆的分类、运用杠杆平衡原理进行计算
【详解】[1]由图可知,该支架上的木棒两端的力的力臂大小不相同,动力臂大于阻力臂,所以是省力杠杆。
[2][3]已知BO︰BC=1︰6,则BO︰OC=1︰(6-1)=1︰5
根据杠杆平衡的条件F1l1=F2l2,当动力臂最长时,动力最小。在图2中,当力的方向垂直于OC时,动力臂最长,则F1×OC=F2×BO
则
为了将木柴刚好被抬起,则人在C端施加的力的方向是竖直向下。
34.如图所示,有一根均匀铁棒,长为,,重力,为了不使这根铁棒的端下沉,所需外力至少应为 N。
【答案】
【难度】0.65
【知识点】运用杠杆平衡原理进行计算
【详解】铁棒的B端下沉,会绕着A点转动,即A点为杠杆的支点,阻力为杠杆受到的重力,阻力臂为OA,为了不使这根铁棒的B端下沉,在B端施加竖直向上的动力,此时动力臂最长,为AB,根据数学知识可知,,根据杠杆平衡条件可知,动力最小,所需外力至少应为
35.一块厚度、密度均匀的长方形地板砖放在水平地面上,装修师傅用一个竖直向上的力,用如图所示甲、乙两种方式,使其一端抬离地面。则F甲 F乙(选填“>”“=”或“<”)。
【答案】=
【难度】0.65
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【详解】在上述两种情况下,动力克服的都是长方形地板砖的重力,对于形状规则质地均匀的物体,其重心都在其几何中心上,两次抬起长方形地板砖时的情况如下图所示:
,
由图可知动力臂都是阻力臂的2倍,根据杠杆平衡条件FL动=GL阻,则,所以前后两次所用的力相同,即F甲=F乙
36.如图为小科使用的拉杆旅行箱,装有物品的旅行箱整体可视为杠杆,O为支点,B为重心,A为拉杆的端点,在A点沿图示方向施加拉力F使旅行箱保持静止。则:
(1) 行李箱底部的滚轮是通过 的方法来减小摩擦的。旅行箱保持静止。
(2)其他条件不变时,仅缩短拉杆的长度,拉力F会 (选填“增大”“不变”或“减小”);
(3)生活中,常把箱内物体整体的重心以 (选填“”或“”)转移,在其他条件不变时,拉力F会减小。
【答案】(1) 以滚动代替滑动
(2)增大
(3)
【难度】0.65
【知识点】减小摩擦的方法及生活中的实例、运用杠杆平衡原理进行计算
【详解】(1)[1]通常情况下,滚动摩擦小于滑动摩擦,行李箱底部装有滚轮,是通过变滑动为滚动的方法来减小摩擦。
[2]旅行箱保持静止,沿拉力F的方向没有移动的距离,故拉力F对旅行箱不做功。
(2)其他条件不变时,仅缩短拉杆的长度,由图知道,动力臂会减小,在阻力和阻力臂不变,动力臂越小,拉力F会增大。
(3)根据动力臂和阻力不变,阻力臂越小,动力越小可知,生活中常把箱内物体整体的重心以B→B'转移,使得重力的力臂减小,在其他条件不变时,拉力F会减小。
37.如图所示,重为20N的物体A放在水平桌面上,重为10N的物体B挂在滑轮M下,每个滑轮重均为2N,不计绳重及轮轴间的摩擦,物体B恰好能匀速下降;如果想让物体B匀速上升,需要用 N的力水平向左拉物体A。
【答案】12
【难度】0.65
【知识点】二力或多力平衡问题、动滑轮的概念、实质及特点、动滑轮绳端拉力及移动距离的计算
【详解】由图可知,滑轮M是动滑轮,滑轮N是定滑轮。不计绳重及轮轴间的摩擦,物体B和动滑轮M的总重力由2段绳子承担,根据滑轮组的受力关系,绳子自由端的拉力
此时物体B匀速下降,物体A匀速向右运动,物体A受到的水平向左的摩擦力与绳子对A的拉力是一对平衡力,所以物体A受到的摩擦力
当物体B匀速上升时,物体A匀速向左运动,此时物体A受到向右的摩擦力,因为压力和接触面粗糙程度不变,摩擦力大小不变仍为6N,绳子向右的拉力大小仍为6N,根据力的平衡条件,则需要水平向左的拉力
38.如图所示,用力F拉物体A水平向右匀速运动,(忽略绳和滑轮间的摩擦力)弹簧测力计示数为20N,物体A受到地面的摩擦力是 N,拉力F是 N。
【答案】 20 40
【难度】0.65
【知识点】二力或多力平衡问题、动滑轮的概念、实质及特点
【详解】[1]由图可知为动滑轮,弹簧测力计的示数为20N,由于同一根绳子各处的力相等,则绳子对A的拉力也是20N,A物体水平向右匀速运动,则A物体水平方向受力平衡,绳子对A的拉力向右,物体A受到地面的摩擦力方向水平向左,大小为20N。
[2]对动滑轮受力分析,动滑轮水平方向受力平衡,向左的力有两段绳子产生的拉力,每段绳子的拉力都是20N,则向右的拉力F为40N。
39.如图,用100N的力拉着物体A以2m/s的速度在水平面匀速前进,若A受到的摩擦力是20N,则B受到的摩擦力是 N,B物体的速度是 m/s .
【答案】 40N 4m/s
【难度】0.65
【知识点】二力或多力平衡问题、动滑轮绳端拉力及移动距离的计算
【详解】物体A做匀速运动,受到的合力为零,而拉力F的方向向左,物体A受到的摩擦力fA和绳对A的拉力方向向右,∵F=100N,fA=20N,∴绳对A的拉力为:F拉A=F-fA=100N-20N=80N;用在绳子自由端的力为物体与地面之间的摩擦力,而动滑轮可以省一半的力,∴物体B受的摩擦力fB=F拉A=×80N=40N;而sB=2sA,vA=2m/s,∴物体B的速度是:vB=2vA=2×2m/s=4m/s。
40.如图所示,用大小为F的拉力,拉着重为200N的物体,使物体向上匀速移动了2m,其中滑轮重100N,则拉力F做功 J。(不计绳重和滑轮间的摩擦)
【答案】500
【难度】0.4
【知识点】二力或多力平衡问题、动滑轮绳端拉力及移动距离的计算、功的计算和估算
【详解】由图可知:由于物体在竖直方向向上做匀速直线运动,则两股绳子的拉力大小F1、F2都等于物体的重力G,滑轮受竖直向下的重力、两股绳子的拉力和竖直向上的拉力作用,根据力的平衡可知
F=F1+F2+G′=200N+200N+100N=500N
由于使物体向上匀速移动了2m,拉力F做移动的距离为
拉力F做功为
41.如图所示,小丽同学用一个距离手3m高的定滑轮拉住重100N的物体,从滑轮正下方的A点沿水平方向移动4m到B点,用时4s。假设整个过程,物体匀速上升,若不计绳重和摩擦,她在B时对绳子的拉力为 N。小丽从A移动到B,物体上升速度为 m/s。
【答案】 100 0.5
【难度】0.65
【知识点】计算物体运动的速度、定滑轮的概念、实质及特点
【详解】[1]定滑轮的特点是不省力但可以改变力的方向。因为不计绳重和摩擦,物体重100N,她在B时对绳子的拉力等于物体的重力,即
[2]原来滑轮距离手高3m,小丽从A点沿水平方向移动4m到B点,此时绳长为
物体上升的距离
已知用时 4s,物体上升速度为
42.在水平桌面上放一个重120N的物体,物体与桌面的摩擦力为50N,如图,若不考虑绳的重力和绳的摩擦,当匀速移动物体时,水平拉力F为 N,左侧墙壁对滑轮组的拉力为 N。
【答案】 25 75
【难度】0.65
【知识点】二力或多力平衡问题、滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系
【详解】[1]动滑轮上有2股绳子,水平拉力
[2]左侧墙壁对滑轮组的拉力就是墙壁对定滑轮的拉力,由图可知,在水平方向上,定滑轮受到1个向左的拉力、3个向右的拉力F时,处于平衡状态,则定滑轮受到向左的拉力与3个向右的拉力F的合力是平衡力,所以左侧墙壁对滑轮组的拉力大小为
43.如图所示为铁路输电线的牵引装置原理图,采用坠砣牵引来自动补偿输电线的张紧,以此保障列车电极与输电线的接触。钢绳通过滑轮组悬挂配重为5500N的坠砣,输电线的一端P点与B滑轮相连被张紧(假设不计滑轮和钢绳自重及摩擦)。A、B两个滑轮中, 是动滑轮。输电线P端受到的拉力为 N。
【答案】 B 11000
【难度】0.65
【知识点】动滑轮的概念、实质及特点、滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系
【详解】[1]由图可知,滑轮组中,A滑轮的轴位置不变,为定滑轮;B滑轮随输电线一起移动,为动滑轮。
[2]动滑轮上的绳子段数,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,钢绳的拉力等于坠砣的重力,即绳子自由端拉力为
则输电线P端受到的拉力
44.如图所示的装置,用水平拉力F使重100N物体A以0.6m/s的速度在水平地面上匀速前进。物体A受到滑动摩擦力的大小为60N,不计滑轮重、轴摩擦及绳重,则水平拉力F大小为 N。
【答案】90
【难度】0.65
【知识点】滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系
【详解】图中有两个动滑轮,克服物体与水平地面的摩擦力做功,与右边小动滑轮相连的绳子有2段,则每段绳子的拉力
与左边大动滑轮相连的绳子有3段,因此水平拉力
45.将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B恰好匀速下降,已知A重60N,B重5N;若对A施加一个水平向左的拉力F,刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动,则拉力F大小为 N。(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)
【答案】20
【难度】0.65
【知识点】影响滑动摩擦力大小的因素、二力或多力平衡问题、滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系
【详解】如图所示,物体A和B通过动滑轮相连,动滑轮上有2段绳子,已知B重5N,物体B恰好匀速下降,则A匀速向右运动,说明物体A处于平衡状态,则A所受地面的摩擦力与动滑轮的钩子拉A的力是一对平衡力,即
若对A施加一个水平向左的拉力F,则物体A受到三个力的作用:水平向左的拉力F,水平向右的拉力2GB,水平向右的摩擦力10N,所以刚好使A匀速向左运动,则拉力
46.小明利用如图所示的滑轮把被台风吹歪的甲树拉正,图中的滑轮是 滑轮,若不计滑轮重和绳重及各种摩擦,小明施加的水平拉力为,则甲树受到的拉力为 ,乙树受到的拉力 。
【答案】 动 800 400
【难度】0.65
【知识点】动滑轮的概念、实质及特点
【详解】[1]要把被台风吹歪的甲树拉正,由图可知,拉动绳子时,甲树和滑轮一起运动,所以滑轮是动滑轮。
[2][3]由图可知,绳子的段数n=2,若不计滑轮重和绳重及各种摩擦,甲树受到的拉力为F甲=2F=2×400N=800N
乙树受到绳子拉力F乙=F=400N。
47.小明利用如图所示的滑轮提升重物(不计绳重和摩擦)。小明按图甲所示的方式,用F=5N的拉力将重6N的物体提升了2m,该滑轮的机械效率为 ,若用同样大小的力拉10N的物体,机械效率将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。小明又按图乙所示的方式斜拉绳子,则F′ F(选填“大于”“等于”或“小于”)。
【答案】 60% 变大 大于
【难度】0.65
【知识点】动滑轮的概念、实质及特点、机械效率的简单计算
【详解】[1]动滑轮上绳子的有效股数为2,不计绳重和摩擦,由可得,该滑轮的机械效率为
[2]因为同一滑轮组,提升物体的重力越大,有用功越多,额外功不变,根据,则机械效率越高,因此当物重增加到10N时,滑轮组的机械效率会变大。
[3]按图乙所示,动滑轮可看做杠杆,图中的方式斜拉绳子时,拉力的力臂将变小,阻力与阻力臂的乘积不变,根据杠杆的平衡条件可知,拉力将变大,即F′>F。
48.如图所示,人站在木板上在空中拉绳,木板和人的总重力为600N,不计摩擦,绳重,滑轮重与空气作用力。下列说法正确的是( )
A.当人拉动绳子使木板上升,A、B都是定滑轮
B.人拉动绳子使木板上升,A、B都是动滑轮
C.当木板和人静止于空中,人拉绳的力为150N
D.当木板和人静止于空中,人拉绳的力为
【答案】C
【难度】0.4
【知识点】二力或多力平衡问题、辨析动滑轮与定滑轮的区别
【详解】AB.滑轮A固定在天花板上,位置不变,是定滑轮;滑轮B随着人往下拉绳子,B与木板之间的距离逐渐缩短,它是不断移动的,是动滑轮,故AB错误;
CD.人用拉力F向下拉着绳子静止于空中时,有2段绳子共同向下拉动滑轮B,所以栓滑轮B挂钩的绳子,也就是滑轮A的绳子所受的拉力为2F,这样把整个系统看做一个整体,承担木板和人的总重力的拉力有三个,则有F+F+2F=4F=G总=600N
解得F=150N,故C正确,D错误。
故选C。
49.由三只动滑轮和一只定滑轮组成的滑轮组,下悬挂重为G的物体,每只滑轮重均为G1,摩擦及绳重不计,重物静止不动,则绳端作用的拉力F为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【难度】0.4
【知识点】滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系
【详解】如图所示,摩擦及绳重不计,根据动滑轮的工作特点,对每个滑轮受力分析
最后一个滑轮为定滑轮,不能省力,所以绳端拉力为
故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
50.如图所示,O为杠杆的支点,B为阻力的作用点,画出阻力的力臂l和使杠杆平衡时,在A点作用的最小动力F的示意图。
【答案】
【难度】0.4
【知识点】力和力臂的作图、杠杆的最省力问题
【详解】由支点O向阻力的竖直方向的作用线作垂线,图中OB是阻力臂L。
根据杠杆平衡的条件可知,在其他情况相同时,动力臂最时动力最小。A点为动力的作用点,OA是最长的动力臂,要使杠杆平衡动力方向为向左下方,据此可画出最小的动力F;如图:
51.如图所示,搭在台阶上的长木板ABC上放着一个重物(木板自重忽略不计),若要在C点用最小的力将重物抬起,请在图中画出阻力和最小动力的示意图。
【答案】
【难度】0.4
【知识点】力和力臂的作图、杠杆的最省力问题
【详解】分析原图可知,以A为支点要比以B为支点时的动力臂长得多,而阻力臂基本不变,所以画出将重物抬起的最小力,应该以A为支点,同时为了用最小的力将重物抬起,应该要使动力臂尽量长,所以要在C点施加垂直于杠杆向上的动力,如图所示
52.希腊科学家阿基米德在发现了杠杆原理之后,发出了“给我一个支点,我能够撬动地球”的感慨。请在设想示意图中,画出作用在A点的最小动力F1及阻力F2。(图中O为支点)
【答案】
【难度】0.4
【知识点】力和力臂的作图
【详解】根据杠杆平衡条件,动力臂越长越省力,力的作用点确定,从支点到动力作用点的距离便为最长的力臂;图中O为支点,要使杠杆平衡且动力最小,就应该让力F1作用在A点,OA是最长的力臂L1,则力F1应与OA垂直且向下;阻力F2作用在杠杆上,竖直向下,如图所示:
53.(1)如图所示,杠杆OA在力F1、F2的作用下处于平衡状态,l1为动力F1的力臂,请在图中作出动力F1的示意图和阻力臂l2。( )
(2)如图所示是小明为新装的空调室外机设计的支架,支架可以看作杠杆,以O为支点,在支架P孔处拉一根铁线到墙上固定,要使铁线受到的拉力最小,请从P孔处画出铁线到墙的连线,并画出铁线拉力F的力臂l。( )
(3)如图所示,一个站在地面上的工人利用滑轮组将重物G提起,请画出滑轮组的绕线。( )
【答案】
【难度】0.4
【知识点】力和力臂的作图、滑轮组的连线问题
【详解】(1)由图可知,O为支点,由支点O向力F2的力的作用线引垂线,支点到垂足的距离就是力臂l2,作力臂l1的垂线即为力F1的力的作用线,与杠杆的交点就是作用点,F1使杠杆的转动方向与力F2的相反,如图所示:
(2)在阻力与阻力臂一定时,由杠杆平衡的条件可知,动力臂越大,动力越小,由图可知,首先连接OP两点即为力臂l,过P点作垂直于OP的作用力F,如图所示:
(3)要站在地面上用一个滑轮组提升重物,则应从定滑轮绕线,如图所示:
55.用笔画线代替绳子组装如图所示的滑轮组,使用滑轮组提升重物时最省力。
【答案】
【难度】0.65
【知识点】滑轮组的连线问题
【详解】图中只有一个动滑轮,要求最省力,则由3段绳子承担物重是最省力的绕绳方法;绳子先系在动滑轮的固定挂钩上,绕过上面的定滑轮,再绕过动滑轮,最后竖直向上拉,如图所示:
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