2020-2021物理杠杆平衡的专项培优易错试卷练习题(含答案)及答案

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A.一直变小B.一直不变
C.一直变大D.先变小后变大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知,由于力F始终与杠杆垂直,则力F所对应的力臂始终不变,大小为力F的作用点到O点的距离,设为l1,在逐渐提升的过程中,重力大小不变,方向竖直向下,则对应力臂逐渐变大,设为l2,由于缓慢转动,视为受力平衡,则由杠杆平衡公式可得
10.如图所示,杠杆处于平衡状态,下列操作中能让杠杆继续保持平衡的是()
A.将左边的钩码去掉二个并保持位置不变,同时将右边钩码向左移二格
B.在左右两边钩码的下方各加一个钩码,位置保持不变
C.将左右两边的钩码各去掉一个,位置保持不变
D.将左右两边的钩码均向外移动一格
【答案】A
【解析】
【详解】
设杠杆的一个小格是1cm,一个钩码的重是1N;
s>h
则总功
故A项错误;
B.物体重力做的功为有用功是
而拉力做的功大于Fh,故B项错误;
C.悬挂点从A点移至B点,阻力臂增大,根据公式 ,阻力不变,阻力臂增大,动力臂不变则动力增大即拉力F变大,故C项错误;
D.把悬挂点从A点移至B点,把同一物体匀速缓慢提升相同的高度,理想状态下,没有额外功,所以拉力所做的总功与原来相同,故D项正确。
B.由F1L1=F2L2知,
F1L1=F2s2,

故B不符合题意;
D.已知F1的方向是竖直向下的,为保持杠杆平衡,F2的方向应该沿OO′向上,故D符合题意。
4.如图所示装置,杆的两端A、B离支点O的距离之比 ,A端接一重为GA的物体,B端连一滑轮,滑轮上挂有另一重为GB的物体。现杠杆保持平衡,若不计滑轮重力,则GA与GB之比应是( )
A.1∶4B.1∶2C.1∶1D.2∶1
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
由杠杆平衡条件可知


所以
由图和动滑轮的特点可知

故选C。
5.如图所示,小明利用一根长为L的扁担挑水,他在扁担的左端挂上质量为m1的水桶,在右端挂上质量为m2的水桶,右手扶着扁担右侧。已知m1>m2,不计扁担自重,下列说法正确的是()
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题
1.用如图所示的杠杆提升重物,设作用在A端的力F始终与杆垂直,那么,在将重物提升到最高处的过程中,力F的大小将( )
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】D
【解析】
【分析】
【详解】
由题知,当慢慢提升重物时,重力(阻力)不变,阻力臂增大(水平时最大),动力臂不变,即:G不变、L1不变,,L2增大∵FL1=GL2∴力F逐渐变大;故选C.
FB′=FB=500N
物体M受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力,则物体M受到的支持力为
FM支持=GM−FB′=5000N−500N=4500N
因为物体间力的作用是相互的,所以物体M对地面的压力
FM压=FM支持=4500N
故B错误;
C.当工人用300N的力竖直向下拉绳子时,因力的作用是相互的,则绳子对工人会施加竖直向上的拉力,其大小也为300N,此时人受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F、竖直向上的支持力F支,由力的平衡条件可得F+F支=G,则
A.将左边的钩码去掉二个并保持位置不变,同时将右边钩码向左移二格,(4-2)N×3cm =3N×(4-2)cm,杠杆仍然平衡,故A符合题意;
B.在左右两边钩码的下方各加一个钩码,位置保持不变,由(4+1)N×3cm<(3+1)N×4cm得,杠杆的右端下沉,故B不符合题意;
C.将左右两边的钩码各去掉一个,位置保持不变,由(4-1)N×3cm>(3-1)N×4cm得,杠杆的左端下沉,故C不符合题意;
B.两侧钩码同时向内移一格,左边为
右边为
杠杆左端下沉,故B项不符合题意;
C.同时加挂一个相同的钩码,左边为
右边为
杠杆左端下沉,故C项不符合题意;
D.左侧增加一个钩码,右侧钩码向外移一格,左边为
右边为
杠杆平衡,故D项符合题意。
故选D。
7.如图所示,小凯用拉力F提着重为G的物体匀速缓慢上升h,下列关于杠杆的有关说法正确的是( )
A.建筑材料P上升的速度为3m/sB.物体M对地面的压力为5000N
C.工人对地面的压力为400ND.建筑材料P的重力为600N
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.物重由2段绳子承担,建筑材料P上升的速度
v= v绳= ×1m/s=0.5m/s
故A错误;
B.定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉力,由力的平衡条件可得
F支=G−F=700N−300N=400N
因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力,大小相等,所以工人对地面的压力
F压=F支=400N
故C正确;
D.由图可知n=2,且滑轮组摩擦均不计,由F= (G+G动)可得,建筑材料P重
G=2F−G动=2×300N−100N=500N
故D错误。
故选C。
A.拉力F所做的总功为Fh
B.杠杆的机械效率是Gh/Fh×100%
C.若把悬挂点从A点移至B点,把同一物体匀速缓慢提升相同的高度,拉力的大小与原来相同
D.若把悬挂点从A点移至B点,把同一物体匀速缓慢提升相同的高度,拉力所做的总功与原来相同
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.重为G的物体匀速缓慢上升h,总功应为拉力F与力的方向上的位移s的乘积,由图可知
Fl1=Gl2
由于等式右端重力G不变,l2逐渐变大,则乘积逐渐变大,等式左端l1不变,则可得F逐渐变大,故选C。
14.能使杠杆OA水平平衡的最小力的方向为( )
A.ABB.ACC.ADD.AE
【答案】A
【解析】
【分析】
根据杠杆平衡的条件,F1×L1=F2×L2,在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下,要使所用的动力最小,必须使动力臂最长.由此分析解答.
FA′=3F+G定=3×300N+100N=1000N
杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力,大小相等,即
FA=FA′=1000N
根据杠杆的平衡条件FA×OA=FB×OB,且OA:OB=1:2,所以
FB=FA× =1000N× =500N
因为物体间力的作用是相互的,所以杠杆对物体M的拉力等于物体M对杠杆的拉力,即
C.小明的肩位于扁担中点时,左端的重力大于右端的重力,根据杠杆的平衡条件 可知,左端下沉,为了使扁担在水平位置平衡,右手需要给扁担施加向下的力,故C错误;
D.根据压强的公式 可知,压力一定时,扁担与肩的接触面积越小,肩受到的压强越大,故D错误。
故选A。
6.如图所示,杠杆在水平位置平衡.下列操作仍能让杠杆在水平位置保持平衡的是()
【详解】
由图知,O为支点,动力作用在A点,连接OA就是最长的动力臂,根据杠杆平衡的条件,要使杠杆平衡动力方向应向上,所以最小力方向为AB.
故选A.
【点睛】
在通常情况下,要使所用的动力最小,必须使动力臂最长,连接杠杆中支点和动力作用点这两点所得到的线段就是最长力臂.
15.身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900N的重物.已知扁担长为1.8m,重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA=0.8m,如图所示.则
3.AC硬棒质量忽略不计,在棒的B、C两点施加力F1、F2,F2的方向沿OO'线,棒在图所示位置处于静止状态,则()
A.F1<F2
B.F1=
C.F1力臂等于s1
D.F2方向沿OO'线向上
【答案】D
【解析】
【详解】
AC.由图知,F2的方向沿OO′线,其力臂最长,为s2;而F1的方向竖直向下,所以其力臂L1是从A点到F1的垂线段,小于s1,更小于s2,由F1L1=F2L2知,L1<s2,所以F1一定大于F2,故AC不符合题意;
2.如图所示,作用在A点的各个力中,不可能使杠杆平衡的力是
A.F3和F4
B.F1和F3
C.F2和F4
D.F1和F2
【答案】A
【解析】
【详解】
因为力F3的作用线所在的直线过支点O,所以力F3的力臂为0,又因为0乘以任何数都为0,所以力F3不能使杠杆平衡;力F4使杠杆转动方向与重物使杠杆的转动方向相同,所以力F4不能使杠杆平衡;力F1和F2使杠杆转动方向与重物使杠杆转动方向相反,所以力F1和F2可以使杠杆平衡;故选A。
F2s=Gh
所以
C.图中为动滑轮,动力作用在动滑轮的轮上,则
D.图中为杠杆,O为支点,动力臂为3l,阻力臂为l,由杠杆平衡条件可得
F4×3l=Gl

由此可得,最省力的为F4。
故选D。
9.如图所示为建筑工地上常用的吊装工具,物体M是重5000N的配重,杠杆AB的支点为O,已知长度OA∶OB=1∶2,滑轮下面挂有建筑材料P,每个滑轮重100N,工人体重为700N,杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计。当工人用300N的力竖直向下以1m/s的速度匀速拉动绳子时( )
【答案】B
【解析】
【详解】
如图1,设O点到粗端的距离为L,在O点左侧对称地割取长也为L的一段(图1)。现再次利用对称割法,在O点右侧割取与O点左侧所割等大的一部分(图2虚线部分),将两次所割取的部分(各自重力显然是相等的)取走,则原木棒只剩下图2所示部分。设左端剩下的重力为G左,力臂为l左,右端剩下的重力为G右,力臂为l右,由杠杆平衡条件有:
G左l左 G右l右,
很明显l左>l右,故有G左<G右,再加上被取走的部分,仍有左端的重力小于右端重力,即粗端重力大,质量大。
故选B。
12.如图所示,轻质均匀杠杆分别挂有重物GA和GB(GA>GB),杠杆水平位置平衡,当两端各再加重力相同的物体后,杠杆
A.仍能保持平衡
B.不能平衡,左端下沉
C.不能平衡,右端下沉
D.将左右两边的钩码均向外移动一格,由4N×(3+1)cm>3N×(4+1)cm得,杠杆的左端下沉,故D不符合题意。
11.有一根一端粗一端细的木棒,用绳子拴住木棒的O点,将它悬挂起来,恰好在水平位置平衡,如图所示,若把木棒从绳子悬挂处锯开,则被锯开的木棒()
A.粗细两端质量一样B.粗端质量较大
C.细端质量较大D.无法判定
故选D。
8.如图所示,用不同的机械匀速提升同一物体时,最省力的是(不计机械自重和摩擦)( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
如图所示,物体重力为G,不计机械自重和摩擦,则各图的力F大小分别如下:
A.图中为动滑轮,动力作用在动滑轮的轴上,费一倍的力,则F1=2G;
B.图中为斜面,在直角三角形中,30°角所对的直角边h为斜边s的一半,不计机械自重和摩擦,总功与有用功相等,则
A.若要右手不使力,小明的肩应靠近扁担左端
B.若要右手不使力,小明的肩应靠近扁担右端
C.小明的肩位于扁担中点时,右手需要给扁担施加向上的力
D.扁担与肩的接触面积越小,肩受到的压强越小
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
AB.扁担在左端挂了m1的水桶,右端挂了m2的水桶,左端的重力大于右端的重力,根据杠杆的平衡条件 可知,若要扁担平衡右手不使力,人的肩膀应靠近扁担左端,故A正确,B错误;
A.两侧钩码同时向外移一格
B.两侧钩码同时向内移一格
C.在两侧钩码下方,同时加挂一个相同的钩码
D.左侧增加一个钩码,右侧钩码向外移一格
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
设一个钩码的重力为G,横梁上一个格的长度为l,原来杠杆处于平衡状态,则有
A.两侧钩码同时向外移一格,左边为
右边为
杠杆右端下沉,故A项不符合题意;
(GA+G)⋅lA=GAlA+GlA
右边力和力臂的乘;GlB
由于lA<lB,所以GlA<GlB;
所以:
GAlA+GlA<GBlB+GlB
即右边力和力臂的乘积较大,所以杠杆不能平衡,向右端下沉。故选C。
13.如图所示,直杆OA的下端挂一重物G且可绕O点转动。现用一个始终与直杆垂直的力F将直杆由竖直位置缓慢转动到水平位置,不计杆的重力,则拉力F大小的变化情况是()
A.以哥哥的肩A为支点,可计算出弟弟承担的压力为400N
B.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为4:9
C.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为9:5
D.以弟弟的肩B为支点,可计算出哥哥承担的压力为600N
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A.设哥哥承担的压力为FA,弟弟承担的压力为FB,以哥哥的肩A为支点,由杠杆平衡条件可得:
D.不能确定哪端下沉
【答案】C
【解析】
【详解】
杠杆原来在水平位置处于平衡状态,此时作用在杠杆上的力分别为GA和GB,其对应的力臂分别为lA和lB,如图所示:
根据杠杆平衡条件可得:GAlA=GBlB;
已知GA>GB所以lA<lB,当两端各再加重力相同的物体后,设增加的物重为G,此时左边力和力臂的乘积:
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