内容正文:
11.1杠杆
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.下列工具在正常使用中,属于费力杠杆的是( )
A.启瓶器
B.切纸铡刀
C.食品夹
D.羊角锤
2.使用杠杆能给我们的生活带来便利,如图,下列杠杆属于费力杠杆的是( )
A.食品夹 B.核桃夹
C.园艺剪 D.羊角锤
3.如图所示,小阳用苹果和橘子来玩跷跷板。他将苹果、橘子分别放在离O点等距的水平板上,放手后,苹果一端下沉。使板转动的力是( )
A.苹果的重力 B.橘子的重力
C.板对橘子的支持力 D.苹果对板的压力
4.如图所示的轻质杠杆在水平位置平衡,若每一个钩码重均为0.5牛,则此时弹簧测力计的示数为( )
A.0.5牛 B.1牛 C.2牛 D.4牛
5.如图所示是日常生活中所使用的机械或工具,其中属于费力杠杆的是( )
A. B.
C. D.
6.如图所示,杠杆处于水平平衡状态,若在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相同的钩码,则杠杆( )
A.仍然平衡 B.右端下降 C.左端下降 D.匀速转动
7.如图所示是一根“工”字型杠杆,已知上下、左右相邻的悬挂点位间的距离相等,每个钩码重0.5N,此时在已调节水平平衡的杠杆左侧挂上4个钩码,右侧用弹簧测力计竖直向下拉,使杠杆刚好处于水平平衡状态,以下说法正确的是(不计弹簧测力计自重)( )
A.此时弹簧测力计的示数为2N
B.将左侧钩码减少1个并向左移一格,弹簧测力计的示数不变
C.只将右侧弹簧测力计的悬挂点下移一格,弹簧测力计的示数不变
D.只将弹簧测力计按如图所示方向转动30度,弹簧测力计的示数变小
8.如图甲所示,停车场常用闸杆来控制车辆出入。将闸杆看作一个质量分布均匀的杠杆,如图乙所示,O为杠杆的支点。下列说法正确的是( )
A.闸杆升起时,施加在A端的力为动力,此时闸杆是费力杠杆
B.闸杆升起时,动力沿方向比沿方向更费力
C.闸杆升起的过程中,阻力臂保持不变
D.适当将支点O向B端靠近,可以减小升起闸杆的动力
9.如图所示,杠杆能绕O点转动,不计摩擦、机械自重,在A点挂一重物G,为保持杠杆在水平位置平衡,拉力F1与物重G的大小关系是( )
A.F1=G B.F1=G C.F1=G D.F1=G
10.人的头颅可以看成杠杆。当头颅为竖直状态时,颈部肌肉的拉力为零;当头颅低下时,颈部肌肉会产生一定的拉力。为了研究颈部肌肉的拉力与低头角度大小的关系,我们可以建立一个头颅模型来模拟实验。如图甲所示,把人的颈椎简化成一个支点O,用1kg的头颅模型在重力作用下绕着这个支点O转动,A点为头颅模型的重心,B点为肌肉拉力的作用点。将细线的一端固定在B点,用弹簧测力计拉着细线可以模拟测量肌肉的拉力,头颅模型在转动过程中,细线拉力的方向始终垂直于OB,如图乙所示(拉力未画出)。也可以让头颅模型从竖直状态开始转动,通过实验记录出低头角度θ及细线拉力F的相关数据进行研究。小明同学在抬头或低头过程中,关于肌肉的拉力(动力)F1与阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2、低头角度θ的变化关系,下列图像中正确的是( )
A. B. C. D.
二、填空题
11.物理学中把能够绕 转动的硬棒叫做杠杆。杠杆的平衡状态为 或 。
12.小陆在“探究杠杆平衡条件”实验中,在已经调节好平衡的杠杆上挂上钩码,所处的状态如图所示,此时他应移动 (选填“平衡螺母”或“钩码”),使杠杆在 位置平衡,在该位置平衡的目的是 ;然后测出动力、阻力及 、 ;实验中他进行了多次测量的目的是 。
13.端午节赛龙舟是我国民间传统习俗之一,当队员们拿着船桨奋力向后划水,龙舟向前 ;使龙舟前进的力的施力物体是 ,桨属于 (选填“省力”、“费力”或“等臂”)杠杆。
14.笔记本电脑在人们日常生活中起着重要的作用,如图所示是一个笔记本电脑的侧面图,用始终与电脑屏幕垂直的力F掀开屏幕到竖直位置的过程中,力F (选填“变大”“不变”或“变小”),理由是 。
15.如图所示,轻质杠杆AOB以O为支点,AB=3OA,物体C重800N,底面积为,在杠杆A端与物体C的上表面中点用一根轻质硬棒连接。当在B端用50N的动力F竖直向上拉时,杠杆在水平位置平衡,该杠杆为 杠杆,此时物体C对水平地面的压强是 Pa。
三、实验题
16.在探究杠杆平衡条件的实验中:
序号
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
1
5
2
4
2
2
10
4
5
3
3
12
6
6
(1)实验前小明发现杠杆未在水平位置平衡,于是他将左边的平衡螺母往右调后杠杆在水平位置平衡,那么未调节前杠杆 (选填“左”或“右”)侧偏高;
(2)小明利用如图所示装置进行实验,每个钩码重0.5 N,杠杆平衡时弹簧测力计的读数应为 N。如果保持弹簧测力计拉力作用点的位置不变,把弹簧测力计沿虚线方向拉,为了保证杠杆在水平位置平衡,其示数 ,(选填“变大”“不变”或“变小”);
(3)某小组的实验数据如下表所示,得到与其他组不一样的结论:动力F1与阻力F2成正比关系。你认为该结论可靠吗? ,接下来的操作是: 。
四、综合题
17.如图所示是人们常用的订书机;它的结构设计和工作原理运用了许多物理知识;请你按照示例再写出3个:示例:在底部垫了两块橡皮,可以增大订书机与桌面间的摩擦;
(1) ;(2) ;(3) 。
18.如图所示,自行车脚踏板的整个装置相当于一个杠杆,车轴轴心O是杠杆的支点。当人骑车时,即对脚踏板的力F作用在A点,请你在图中画出F的力臂。 ,图中力F (填“是”或“不是”)自行车匀速行驶需要的最小力。
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《11.1杠杆》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
A
D
A
B
C
C
ABD
C
B
1.C
【详解】ABD.启瓶器、切纸铡刀、羊角锤在使用过程中动力臂大于阻力臂,都是省力杠杆,故ABD不符合题意;
C.食品夹在使用的过程中动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故C符合题意。
故选C。
2.A
【详解】A.食品夹在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故A符合题意;
B.核桃夹在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故B不符合题意;
C.园艺剪在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故C不符合题意;
D.羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故D不符合题意。
故选A。
3.D
【详解】使板转动的力一定是板受到的力,不是苹果和橘子受到的力,放手后,苹果一端下沉,所以使板转动的力是苹果对板的压力,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
4.A
【详解】设杠杆每个小格的长度为L,则图中两个力臂分别为4L和2L,根据杠杆平衡条件可知
若每一个钩码重均为0.5N,则钩码总重G为1N,此时弹簧测力计的示数为
故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
5.B
【详解】A.钳子在使用时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故A不符合题意;
B.镊子在使用时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故B符合题意;
C.起子在使用时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故C不符合题意;
D.羊角锤在使用时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故D不符合题意。
故选B。
6.C
【详解】设杠杆上每一格的长度为l,每个钩码的重力为G,原来杠杆水平平衡时,有
2G×3l=3G×2l
在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相同的钩码时,左侧动力与动力臂的乘积为
3G×3l=9Gl
右侧阻力与阻力臂的乘积为
4G×2l=8Gl
因为
9Gl>8Gl
根据杠杆平条件可知,杠杆左端会下降,ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
7.C
【详解】A.根据杠杆平衡可得
则弹簧测力计的示数为
故A不符合题意;
B.将左侧钩码减少1个并向左移一格,此时根据杠杆平衡条件可知
若使杠杆仍保持水平方向平衡,弹簧测力计的示数一定变化,故B不符合题意;
C.只将右侧弹簧测力计的悬挂点下移一格,此时阻力、阻力臂及动力臂均不变,根据杠杆平衡条件可知弹簧测力计的示数不变,故C符合题意;
D.只将弹簧测力计按如图所示方向转动30度,此时阻力、阻力臂不变,动力臂变小,则弹簧测力计的示数变大,故D不符合题意。
故选C。
8.ABD
【详解】A.闸杆升起时,施加在A端的力为动力,此时的动力臂小于阻力臂,为费力杠杆,故A正确;
B.闸杆升起时,动力沿方向的动力臂比沿方向的动力臂小,根据杠杆的平衡条件可知,动力沿方向更费力,故B正确;
C.闸杆升起的过程中,重力的方向不变,阻力的方向不变,阻力臂逐渐减小,故C错误;
D.适当将支点O向B端靠近,动力臂变大,阻力臂变小,阻力大小不变,根据杠杆的平衡条件可知,升起闸杆所需的动力变小,故D正确。
故选ABD。
9.C
【详解】由题意可知,杠杆处于平衡状态,根据杠杆平衡条件可得,F1l1=Gl2,据此可得拉力F1与物重G的大小关系为
故选C。
10.B
【详解】AD.根据F1l1=F2l2可知,由于头颅模型的重力不变,动力臂l1在模型中是固定长度OB,即阻力F2、l1是不变化的,所以无论F1多大,F2、l1都是不变化的;故AD错误;
B.低头角度θ增大时,阻力臂l2会随着低头角度的增大而增大,根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2,当l1及F2不变时,F1应随l2的增大而增大,故B正确,
C.选项图中动力F1与θ的关系应呈现上升趋势,但阻力臂大小的变化与角度的变化并不成正比(通过勾股定理分析,如60度时的阻力臂也不是30度时的两倍),故C错误。
故选B。
11. 固定点 静止状态 匀速转动状态
【详解】[1]能够绕着某个固定点转动的硬棒叫做杠杆。
[2][3]当杠杆保持静止状态或匀速转动状态时,我们称杠杆处于平衡状态。
12. 钩码 水平 见解析 动力臂 阻力臂 见解析
【详解】[1][2]杠杆上已经挂上钩码,不能再调节平衡螺母,只能调节杠杆两侧的钩码数量或位置,使杠杆在水平位置重新平衡;杠杆的右端向上倾斜,使左端或右端的钩码向右移动,直到杠杆在水平位置重新平衡。
[3]杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于在杠杆上读出力臂的大小。
[4][5]当杠杆在水平位置平衡,测量动力、阻力、动力臂和阻力臂。
[6]本实验中进行多次测量,避免实验次数过少,导致实验结论具有偶然性,便于从中寻找普遍规律。
13. 运动 水 费力
【详解】[1][2][3]运动员手持船桨奋力向后划水,对水施加向后的力,由于物体间力的作用是相互的,所以水会对船桨施加向前的力,则龙舟就会快速前进,即使龙舟向前运动的力的施力物体是水;运动员用桨划船时,桨的动力臂小于阻力臂,则船桨是费力杠杆。
14. 变小 见解析
【详解】[1][2]如图,电脑在此位置时,阻力臂为,动力臂为,阻力始终为电脑屏幕的重力,在逐渐打开的过程中,阻力臂逐渐减小,阻力不变,阻力与阻力臂的乘积减小,根据杠杆的平衡条件知,动力和动力臂的乘积也减小,因为动力臂不变,所以动力逐渐减小。
15. 省力 /90000
【详解】[1]由题知,为支点,因为,所以,动力臂大于阻力臂,此杠杆为省力杠杆。
[2]由杠杆平衡条件可得
杠杆A端受到的力
杠杆A端受到的力方向竖直向上,由于力的作用是相互的,物体C受到硬杆的竖直向下的压力
此时物体对水平地面的压力
受力面积为
物体对水平地面的压强
16. 右 2.25 变大 不可靠 改变动力臂和阻力臂的倍数关系再次实验
【详解】(1)[1]杠杆未平衡时,平衡螺母是向上翘的这端调,实验中小明将左边的平衡螺母往右调后杠杆在水平位置平衡,说明未调节前杠杆的右侧上翘,右侧偏高。
(2)[2][3]设杠杆上每一格长度为L,由杠杆平衡条件知
所以弹簧测力计示数为
如果保持弹簧测力计拉力作用点的位置不变,把弹簧测力计沿虚线方向拉,弹簧测力计的力臂会减小,但阻力和阻力臂的大小未变,故要保持平衡,弹簧测力计的作用力要变大。
(3)[4][5]由表中的第一组数据不能得出动力F1与阻力F2成正比关系,实验次数也太少故结论不可靠;要想得到正确结论应该改变动力臂和阻力臂的倍数关系多次实验。
17. 见解析 见解析 见解析
【详解】(1)[1]压柄做得宽大,可以在压力一定时,通过增大受力面积来减小对手的压强。
(2)[2]底座做得宽大,可以在压力一定时,通过增大受力面积来减小对桌面的压强。
(3)[3]压柄可以绕转轴转动,使用时动力臂大于阻力臂,是一个省力杠杆。
18. 不是
【详解】[1]过杠杆的支点(即圆盘的圆心)作力F的垂线,垂线段即为F的力臂,故作图如下:
[2]根据杠杆平衡条件可知,动力最小,则对应动力臂最长,OA为最长力臂,根据力与力臂的关系,OA与F应垂直,但由图可知,OA与F不垂直,所以图中F不是自行车匀速行驶需要的最小力。
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