内容正文:
12.1杠杆
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.生活中我们常常需要使用一些工具,下图中在使用时属于费力杠杆的是( )
A.筷子 B.瓶盖起子
C.撬棒 D.核桃夹
2.在跨学科实践活动中,同学们开展了“探索人体中的杠杆”项目学习,下列说法正确的是( )
A.做仰卧起坐时,属于省力杠杆
B.踮脚过程动力臂小于阻力臂
C.头颅重力的力臂在竖直状态比低头时大
D.图中手端茶杯时是费力杠杆
3.如图用独轮车搬运砖头到240米远工地,若独轮车所受的阻力为50N,若车厢和砖头所受的总重力G为1000N(车架所受重力忽略不计).独轮车的有关尺寸如图.工人把车匀速推到工地用了2分钟则下列说法中正确的是( )
A.独轮车使用时,人手向上的压力为294N
B.工人在这段时间内做功的功率为100W
C.工人将手靠近车斗会更省力一些
D.轮胎磨损后,在相同条件下,车轮受到地面的摩擦力会更大
4.如图所示的工具,在使用中不能省力的是( )
A. B.
C. D.
5.杆秤曾是主要的度量工具,同时它还承载着公平公正的象征意义。某科技小组的同学用轻质细杆制作了一个杆秤如图所示,下列说法错误的是( )
A.已知秤杆粗细不均匀,小组同学通过分析得知,杆秤的刻度是均匀的
B.提起提纽,秤盘中不放物体,当秤砣移动到点时秤杆在水平位置平衡,那么点标定的刻度为0
C.所挂物体加重时,秤砣向右移,秤杆才能再次水平平衡
D.使用杆秤的过程中,小组的同学不慎将秤砣弄缺损了,则杆秤所测的质量值小于被测物体的真实质量值
6.图示的工具中,属于费力杠杆的是( )
A. 滑轮 B.核桃夹
C.钢丝钳 D.镊子
7.李阿姨推一辆手推车遇到一台阶,小君看到后过来帮着推车的轮子。要想越过该台阶,小君从A、B、C三处施力推车轮子,方向如图所示,则( )
A.在A点用力最小 B.在B点用力最小
C.在C点用力最小 D.在A、C点用力相同
8.下列属于省距离的杠杆的是( )
A.船桨 B.钢丝钳
C.托盘天平 D.独轮车
9.小明制作了一个简易杠杆,调节杠杆在水平位置平衡,然后在它两边恰当位置分别放上不同数量的同种硬币,使其在水平位置再次平衡,如图所示。若两边同时各增加一枚同种硬币,则杠杆将( )
A.右端下降 B.左端下降
C.仍然水平平衡 D.无法判断其状态
10.人类用智慧创造了机械,机械改变着我们的生活。下列关于机械的说法正确的是( )
A.汽车方向盘是常见的轮轴,既不省力也不费力
B.要多使用省力的机械,不使用费力的机械
C.杠杆使用不方便,滑轮使用方便
D.盘山公路是特殊的斜面,是省力机械
二、多选题
11.在现代化生产中,重型机械的使用,可以节约大量人力,如图是正在吊起建筑材料的起重车示意图,下列有关起重车的说法正确的是( )
A.起重车的起重臂OAB属于费力杠杆
B.工作时,支腿向两侧伸出可提高稳定程度
C.起重车选用宽大的轮胎是为了减小对地面的压力
D.起重车静止在水平地面时,所受重力和支持力是一对相互作用力
12.如图所示,是制作好的蜡烛跷跷板,下列说法中错误的是( )
A.选用越粗的蜡烛效果越好
B.转轴的位置离蜡烛重心越远越好
C.为防止蜡烛摆动过大而翻转,可使转轴位置处于蜡烛重心上方
D.跷跷板低端的蜡油熔化速度慢
13.以下四幅图节选自我国古代科技著作《天工开物》,下列说法中正确的是( )
A.图甲“泥造砖坯”中,砖坯对地面的压力和砖坯的重力是一对相互作用力
B.图乙“凿取砌房”中,古人手中的凿子是通过减小受力面积来增大压强的
C.图丙“踏车汲水”中,水被提升到高处,水的重力势能增加
D.图丁“穴取铜铅”中,古人手中所使用的镐,在撬动坚硬的石头时属于费力杠杆
14.如图所示的杠杆每小格的长度相等,质量不计,O为支点,物体A是边长为0.1m的正立方体,当杠杆右侧挂一个重4N的物体B时,杠杆在水平位置平衡,此时物体A对水平桌面的压强为300Pa。下列说法正确的是( )
A.物体A受到的支持力为2N
B.物体A受到的重力为5N
C.物体B向右移动l小格,物体A受到的拉力减小1N
D.物体B向右移动l小格,物体A受到的支持力减小1N
15.甲物体静止在水平地面上时,对地面的压强为6×105Pa,甲物体的底面积为1.5×10-4m2。现将甲物体用细绳挂在轻质杠杆的A端,杠杆的B端悬挂乙物体,如图所示,使杠杆在水平位置平衡,已知乙物体的质量为2kg,AO∶OB=1∶3。下列说法中正确的是( )
A.甲物体的重力为150N
B.杠杆B端所挂物体的质量增加1.0kg,甲对地面的压强恰好为0
C.移动支点O的位置,使AO∶OB=2∶7时,甲物体恰好被拉离地面
D.若图中甲竖直切割并拿走,其余条件不变,甲对地面的压强变为切割前的0.5倍
三、填空题
16.如图甲所示,长1m的粗细均匀的光滑金属杆可绕O点转动,杆上有一光滑滑环,用竖直向上的测力计拉着滑环缓慢向右移动,使杆保持水平状态,测力计示数F与滑环离开O点的距离s的关系如图乙所示,则杠杆的重力为 N,滑环的重力为 N。
17.如图所示,把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴,可减小 (选填“动力”或“阻力”)臂,剪断物体会更省力。
18.如图所示,一根粗细均匀的铁棒一端支起后,另一端通过细线用弹簧测力计拉住,此时杠杆水平平衡,则该杠杆的支点是 点,如果把细线对铁棒的拉力视作动力,则阻力是 。分析图中的信息可知,阻力臂为 m。
19.简单机械的使用,给人们的生活带来很多便利。小华用如图甲所示的方法将被台风刮倒的树拉正,A的树干相当于 (选填“动滑轮”、“定滑轮”或“杠杆”下同),图乙所示晾衣架在靠近天花板上的轮子是 ;如图丙所示将石碾子滚上台阶,石碾子相当于 。
20.如图是液压汽车起重机的示意图,液压杆推动吊臂提起重物。当匀速提起重力为800N的物体A时,动力臂与阻力臂之比为1:4,则此时所需的动力为 N,此时该起重机的吊臂可以视为一个 (选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆。
四、实验题
21.在“探究杠杆的平衡条件”实验中,每个钩码质量都相等。
(1)如图甲所示,杠杆在此位置静止,这时杠杆 (选填“平衡”或“不平衡”)。
(2)调节杠杆的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,是为了便于测量 。
(3)如图乙所示,若在A位置挂两个钩码,现有三个钩码,需挂在杠杆O点右侧第 格的位置,使杠杆再次在水平位置平衡。
(4)实验时,多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,重复实验,这样做的目的是 。
(5)如图丙所示,用弹簧测力计在B位置向下拉杠杆,保持杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计由图中a位置移至b位置时,其示数 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
五、综合题
22.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) 。
23.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。
24.下面是课本中的几幅图:
(1)甲图是动圈式扬声器它的原理与 (电动机/发电机)相同。
(2)乙图人的前臂在举起杠铃时 (省力/费力/等臂)杠杆。
(3)丙图两个铅块磨光后,压在一起就会粘住,这个现象说明 。
(4)丁图人工心脏泵工作时,当电流从线圈A端流入,血液 (流入/流出)泵室;若线圈中的电流大小增大,则心脏泵每分钟“跳动”的次数 (增大/减小/不变)。
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《12.1杠杆》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
D
B
C
D
D
C
A
B
D
题号
11
12
13
14
15
答案
AB
ABD
BC
BD
BD
1.A
【详解】A.筷子在使用时,动力臂小于阻力臂,根据杠杆平衡条件可知,动力大于阻力,是费力杠杆,故A符合题意;
BCD.瓶盖起子、撬棒、核桃夹在使用时,动力臂大于阻力臂,根据杠杆平衡条件可知,动力小于阻力,是省力杠杆,故BCD不符合题意。
故选A。
2.D
【详解】A.做仰卧起坐时,人的上半身绕着臀部附近的支点转动。人的上半身重力是阻力,腹部肌肉的拉力是动力。此时阻力臂较长,动力臂较短,根据杠杆平衡条件,在克服相同阻力的情况下,动力要大于阻力,所以是费力杠杆,不是省力杠杆,故A错误;
B.踮脚时,以脚尖为支点,小腿肌肉的拉力为动力,人的体重为阻力。从力臂的定义(支点到力的作用线的垂直距离)可知,动力臂大于阻力臂,踮脚过程是省力杠杆,而不是动力臂小于阻力臂,故B错误;
C.头颅重力的力臂是支点(颈椎与头颅连接处)到重力作用线的垂直距离。头颅在竖直状态时,重力作用线经过支点,力臂为0;低头时,重力作用线与支点有一定距离,力臂不为0。所以头颅重力的力臂在竖直状态比低头时小,而不是大,故C错误;
D.手端茶杯时,以肘关节为支点,茶杯的重力是阻力,手臂肌肉的拉力是动力。此时阻力臂大于动力臂,根据杠杆平衡条件,动力要大于阻力,所以手端茶杯时是费力杠杆,故D正确。
故选D。
3.B
【详解】A.由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可得
故A错误;
B.因为独轮车做匀速直线运动,则工人对独轮车的推力
F推=f=50N
工人做功
W=F推s=50N×240m=12000J
工人做功的功率
故B正确;
C.图中阻力和阻力臂一定,杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,工人将手靠近车斗一些,动力臂减小,则动力变大,即更费力.故C错误;
D.轮胎磨损后,接触面的粗糙程度变小,则压力不变,接触面的粗糙程度变小,车轮受到地面的摩擦力会减小.故D错误。
故选B。
4.C
【详解】A.瓶起子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,能省力,故A不符合题意;
B.核桃夹在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,能省力,故B不符合题意;
C.食品夹在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,不能省力,故C符合题意;
D.撬棒在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,能省力,故D不符合题意。
故选C。
5.D
【详解】A.设秤盘中物体的重力为G物,力臂为OC ;秤砣重力为G砣 ,力臂为L。根据杠杆平衡:
由于G砣、 OC为定值,因此L与G物成正比,即L与物体质量成正比,说明杆秤刻度是均匀的。故A正确,不符合题意;
B.秤盘中不放物体时,秤砣移到A点时杆秤平衡,说明A点对应物体的质量为0,因此A点标定刻度为0。故B正确,不符合题意。
C.物体加重,G物增大,根据
G砣和OC不变,要保持平衡,L需增大,即秤砣向右移。故C正确,不符合题意。
D.秤砣缺损后,G砣变小。测物体质量时,杠杆平衡关系为
因G砣变小,要保持不变, L需增大,秤砣向右移更多。而杆秤刻度是基于“正常秤砣”的, L增大意味着所测质量值大于物体真实质量。故D错误,符合题意。
故选D。
6.D
【详解】A.如图A所示,国旗顶端是定滑轮,定滑轮是等臂杠杆,故A不符合题意;
B.如图B所示,核桃夹的动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故B不符合题意;
C.如图C所示,钢丝钳的动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故C不符合题意;
D.如图D所示,镊子的动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故D符合题意。
故选D。
7.C
【详解】轮子和障碍物的交点为支点,动力最小即动力臂最大,C点距离支点最远,所以C点用力最小。
故选C。
8.A
【详解】A.省距离的杠杆一定是费力杠杆,其特点是动力臂小于阻力臂。船桨在使用时,支点在船舷处,手施加的力是动力,水对桨的力是阻力。动力臂(支点到手的作用点的距离)小于阻力臂(支点到水的作用点的距离),是费力杠杆,但省距离。故A符合题意;
B.钢丝钳在使用时,支点在转轴处,手施加的力是动力,钢丝对钳口的力是阻力。动力臂(支点到手的作用点的距离)大于阻力臂(支点到钳口的距离),是省力杠杆,但费距离。故B不符合题意;
C.托盘天平在使用时,支点在横梁中点,两边托盘中物体的重力分别是动力和阻力。动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,既不省力也不费力,既不省距离也不费距离。故C不符合题意;
D.独轮车在使用时,车轮的轴是支点,人手施加的力是动力,车上货物的重力是阻力。动力臂(支点到手的作用点的距离)大于阻力臂(支点到货物重力作用点的距离),是省力杠杆,但费距离。故D不符合题意。
故选A。
9.B
【详解】设每个硬币的重力为,根据杠杆的平衡条件可得,,则;若两边同时各增加一枚硬币,则左边为,右边为,由于,因此杠杆的左端将下降,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
10.D
【详解】A.汽车方向盘是常见的轮轴,它可以省力,故A错误;
B.使用省力还是费力机械根据实际情况,比如:使用撬棒撬石头,用的是省力机械;使用钓鱼竿钓鱼,用的是费力机械,故B错误;
C.人的手臂就是一个杠杆,使用方便,如果使用动滑轮将地面上的物体吊到高处,人站到高处向上拉,不是很方便,故C错误;
D.斜面的坡度越小越省力,坡度越大越不省力;盘山公路利用了斜面省力的原理,故D正确。
故选D。
11.AB
【详解】A.从图中可以看出,动力臂小于阻力臂,因此起重车的起重臂OAB属于费力杠杆,故A正确;
B.工作时,支腿向两侧伸出可以提高稳定程度,故B正确;
C.起重车选用宽大的轮胎是为了增大受力面积,减小对地面的压强,故C不正确;
D.起重车静止在水平地面时,所受重力和地面的支持力作用在同一物体上,不是一对相互作用力,故D不正确。
故选AB。
12.ABD
【详解】A.蜡烛跷跷板是利用蜡烛燃烧不均匀导致两端质量变化,从而产生摆动效果。较粗的蜡烛质量较大,燃烧时滴下一滴烛蜡后,减少的质量与总质量相比较小,蜡烛两端质量变化不明显,摆动的幅度会很小,实验效果不好,所以选用越粗的蜡烛效果越差,故A错误,符合题意;
B.未点燃蜡烛时,蜡烛大致在水平方向平衡,此时蜡烛相当于杠杆,转轴处为支点。根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2 ,若转轴位置离蜡烛重心较远,会导致蜡烛在水平方向难以保持平衡,可能不摆动,无法实现跷跷板的摆动效果。故B错误,符合题意;
C.为物体的重心越低,稳定性越好。当转轴位置处于蜡烛重心上方时,蜡烛的重心相对较低,在摆动过程中不容易发生翻转,能保持较好的稳定性,防止蜡烛摆动过大而翻转,故C正确,不符合题意;
D.跷跷板低端,加热的蜡烛液体会向下流动,则朝下的一端的火焰会加速蜡烛的熔化,则低端燃烧速度更快,故D错误,符合题意。
故选ABD。
13.BC
【详解】A.图甲“泥造砖坯”中,砖坯对地面的压力作用在地面上,砖坯的重力作用在砖坯自身上,这两个力方向都是竖直向下的,所以不是一对相互作用力,故A错误;
B.图乙“凿取砌房”中,古人手中的凿子是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强的,故B正确;
C.图丙“踏车汲水”中,水被提升到高处,水的质量不变,高度增加,故重力势能增大,故C正确;
D.图丁“穴取铜铅”中,古人手中所使用的镐,在撬动坚硬的石头时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故D错误。
故选BC。
14.BD
【详解】A.此时物体处于静止状态,其对地面的压强是300Pa,其底面积是0.01m2,故此时物体对地面的压力是
F=pS=300Pa×0.01m2=3N
由于此时物体对地面的压力和地面对物体的支持力是一对作用力与反作用力,大小相等,所以此时物体A受到的支持力是3N,故A错误;
B.据杠杆的平衡条件知,此时杠杆对A的拉力是F拉,故
F拉lA=FBlB
假设杠杆上一个为l,则有
由于此时的
F拉=G−F支
故
G=F拉+F支=3N+2N=5N
故B正确;
C.当物体B向右移动一个小格,此时符合杠杆的平衡条件,即
故此时物体A受到的拉力增大1N,故C错误;
D.据C选项的分析可知,此时物体A受到的拉力增大1N,即此时物体A受到的支持力减小1N,故D正确。
故选BD。
【点睛】(1)此时杠杆处于平衡状态,故据杠杆的平衡条件能计算出杠杆对物体A的拉力;同时物体A静止在水平地面上,已知对地面的压强p,据公式F=pS能计算出此时A对地面的压力,由于此时的压力和地面对物体的支持力是作用力与反作用力,故其大小相等,即据此能判断出A、B选项的正误;
(2)当物体B向右移动一小格时,据杠杆的平衡条件,能判断出物体A所受拉力的变化。
15.BD
【详解】A.甲物体的重力等于地面对甲的支持力,甲物体的重力为
故A错误;
B.杠杆B端所挂物体的质量增加1.0kg时,杠杆B端受到的拉力为
杠杆A端所受拉力为
甲物体对地面的压力等于它受到的支持力
所以甲物体对地面的压强为0。
故B正确;
C.移动支点O的位置,使AO∶OB=2∶7时,杠杆A端所受拉力为
甲物体对地面的压力等于它受到的支持力
故甲物体不可能被拉离地面,故C错误;
D.杠杆平衡时,A端受到的作用为
此时A对地面的压强为
若图中甲竖直切割并拿走,其余条件不变,则
此时甲对地面的压力
此时甲对地面的压强为
此时甲对地面的压强与切割前比为
故D正确。
故选BD。
16. 100 50
【详解】[1] [2] 由图甲可知,金属杆是粗细均匀的一只杠杆,重心在杠杆的中点,当s1m时,动力臂是阻力臂的二倍;
由图乙可知,此时的动力F=100N,根据F1L1=F2L2可知
(F-G滑)L1=GL2
即
100N-G滑=G-------①
根据图乙可知,s=0.1m时,F′=550N,L1=0.1m,L2=0.5m
根据F1L1=F2L2可知
(F′-G滑)L1′=GL2
即
550N-G滑=5G-------②
联立①②可得
G滑=50N,G=100N
17.阻力
【详解】由题意可知,物体对剪刀的力为阻力,人对剪刀施加的力为动力,根据杠杆平衡条件可知,把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴,阻力臂减小,阻力和动力臂不变时,动力减小,更省力。
18. M 铁棒的重力 0.25
【详解】[1]杠杆是指一根能够绕某一固定点转到的硬棒。这个点叫做支点,在本题中以M作为支点旋转,所以杠杆的支点是M。
[2]动力是使杠杆转动的力;阻力是阻碍杠杆转动的力,对铁棒来说,铁棒的重力是阻力。
[3]因为铁棒均匀,铁棒的重心在其中心位置,由图中可知拉力的力臂是0.5m,阻力臂为动力臂的一半,即阻力臂为0.25m。
19. 动滑轮 定滑轮 杠杆
【详解】[1]在拉动时,A的树干与绳子一起运动,起到省力作用,相当于动滑轮。
[2]靠近天花板的轮子,轴是固定不动的,是定滑轮。
[3]石碾子在滚上台阶时,绕着一个点转动,石碾子的重力是阻力,将石碾子推上台阶的力是动力,所以此过程的石碾子相当于杠杆。
20. 3200 费力
【详解】[1][2]已知,根据杠杆的平衡条件可知,所需的动力为,由于,故起重机的吊臂可视为费力杠杆。
21. 平衡 力臂 2 避免结论的偶然性,得出普遍规律 变大
【详解】(1)[1]因杠杆静止,故此时杠杆处于平衡状态。
(2)[2]调节杠杆的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,是为了便于测量力臂。
(3)[3]若杠杆在水平位置平衡,则此时杠杆左端力为2G,力臂为3,杠杆右端力为3G,则由杠杆原理可知,此时右端力臂为2,即需挂在杠杆O点右侧第2格的位置,使杠杆再次在水平位置平衡。
(4)[4]实验时,多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,重复实验,可以对多组数据进行分析,避免结论的偶然性,得出普遍规律。
(5)[5]弹簧测力计由图中a位置移至b位置时,动力臂变小,而阻力与阻力臂不变,故由杠杆原理可知,动力变大,即弹簧测力计示数变大。
22. 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。
23. 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。
24. 电动机 费力 分子之间存在相互作用的引力 流入 不变
【详解】(1)[1]扬声器工作时把电信号转换成声信号,电能转化成机械能,其原理是通电导体在磁场中受力运动,与电动机的工作原理相同。
(2)[2]人的前臂在举起杠铃时动力臂小于阻力臂,为费力杠杆。
(3)[3]分子间同时存在相互作用的引力和斥力,两个铅块磨光后,压在一起就会粘住,这个现象证实了分子之间有引力。
(4)[4]当电流从线圈A端流入过程,根据安培定则,螺线管左端为S极,此时异名磁极相互吸引,活塞左移,S1关闭,S2打开,血液从S2流入泵室。
[5]图中的活塞移动变化频率与交流电的频率有关,交流电电流方向改变的频率影响跳动次数,与电流大小无关,若线圈中的电流大小增大,则心脏泵每分钟“跳动”的次数不变。
学科网(北京)股份有限公司
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