2020-2021中考物理培优(含解析)之杠杆平衡条件的应用问题附答案解析

一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题

1．如图是上肢力量健身器示意图，杠杆AB 可绕O 点在竖直平面内转动，3AB BO =，配重的重力为120牛，重力为500牛的健身者通过细绳在B 点施加竖直向下的拉力为F 1时，杠杆在水平位置平衡，配重对地面的压力为85牛，在B 点施加竖直向下的拉力为F 2时，杠杆仍在水平位置平衡，配重对地面的压力为60牛。已知122:3:F F =，杠杆AB 和细绳的质量及所有摩擦均忽略不计，下列说法正确的是（ ）

A ．配重对地面的压力为50牛时，健身者在

B 点施加竖直向下的拉力为160牛 B ．配重对地面的压力为90牛时，健身者在B 点施加竖直向下的拉力为120牛

C ．健身者在B 点施加400牛竖直向下的拉力时，配重对地面的压力为35牛

D ．配重刚好被匀速拉起时，健身者在B 点施加竖直向下的拉力为540牛

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

当配重在地面上保持静止状态时，它受到的绳子的拉力为

N F G F =-

由图知动滑轮上有2段绳子承担物重，因此杠杆A 点受到的拉力

N 22A F F G G F G +⨯=-=+动动（）

根据杠杆的平衡条件得到

A B F OA F OB ⋅=⋅

即

N 2B G F G OA F OB ⨯-+⨯=⨯⎡⎤⎣⎦动（）

因为

3AB BO =

所以

2AO BO =

则

N 221B G F G F ⨯-+⨯=⨯⎡⎤⎣⎦动（）

即

N 42B F G F G ⨯-=+动（）

当压力为85N 时

14120N -85N 2F G =⨯+动（）

当压力为60N 时

24120N -60N 2F G =⨯+动（）

因为

122:3:F F ＝

所以

124120N -85N 24120N -60N 223

G F F G ⨯+=⨯=+动动（）（） 解得

30N G =动

A ．当配重对地面的压力为50N 时，

B 点向下的拉力为

N 424120N -50N 230N =340N B F G F G ⨯-=⨯⨯=++动（）（）

故A 错误；

B ．当配重对地面的压力为90N 时，B 点向下的拉力为

N 424120N -90N 230N =180N B F G F G ⨯-=⨯⨯=++动（）（）

故B 错误；

C ．健身者在B 点施加400N 竖直向下的拉力时，根据

N 42B F G F G ⨯-=+动（）

可得

N 400N 4120N 230N F =⨯-+⨯（）

解得

N 35N F =

故C 正确；

D ．配重刚好被拉起，即它对地面的压力为0，根据

N 42B F G F G ⨯-=+动（）

可得

4120N -0N 230N =540N >500N B F ⨯+⨯=（）

因为人的最大拉力等于体重500N ，因此配重不可能匀速拉起，故D 错误。

故选C 。

2．如图所示，杠杆挂上钩码后刚好平衡，每个钩码的质量相同，在下列情况中，杠杆还能平衡的是

A．左右钩码各向支点移一格B．左右各减少一个钩码

C．左右各减少一半钩码D．左右各增加两个钩码

【答案】C

【解析】

设杠杆的分度值为 L，一个钩码的重为G．原来4G×2L=2G×4L；

左、右钩码各向支点移动一格，左边=4G×L=4GL，右边=2G×3L=6GL，左边＜右边，杠杆向右端下沉，A不符合题意；

左右各减少一个钩码，左边=3G×2L=6GL，右边=G×4L=4GL，左边＞右边，杠杆向左下沉，B 不符合题意；

左、右钩码各减少一半法码，左边=2G×2L=4GL，右边=G×4L=4GL，左边=右边，杠杆平衡；C符合题意；

左右各增加两个钩码，左边=6G×2L=12GL，右边=4G×4L=16GL，左边＜右边，杠杆右边下沉，D不符合题意，故选C．

3．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，使杠杆保持平衡，然后向右缓慢转动F至水平方向，这一过程中（）

A．F先变小后变大B．F逐渐变大

C．动力臂逐渐变小D．动力臂逐渐变大

【答案】A

【解析】

【分析】

杠杆平衡条件及应用。

【详解】

杠杆在图中所示位置平衡，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，当动力F的方向与杠杆垂直时，动力F的力臂最长，因此动力F的力臂先增大后减小，由杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知，动力Ｆ先变小后变大。故选A。

【点睛】

中等题.失分的原因是：

①不知道动力F 方向变化的过程中阻力和阻力臂的大小不变；

②不会画动力F 在不同位置时的动力臂；

③不会利用杠杆平衡条件通过动力臂的变化分析出动力的变化；

④不知道当动力F 与杠杆垂直时，动力臂最大，动力F 最小。

4．如图甲是制作面团的情景，把竹竿的一端固定在绳扣中，人骑在另一端施加一个向下的大小为F 的力，面团被不断挤压后变得更有韧性，图乙为压面团原理图．关于压面团过程的叙述正确的是（ ）

A ．面团对杆的作用力方向向下

B ．面团对杆的作用力大小等于F

C ．面团被压扁说明力能使物体发生形变

D ．A 点向下移动的距离小于B 点向下移动的距离

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A ．杆对面团的作用力向下，面团对杆的作用力向上，故A 错误；

B ．由于面团B 点到支点

C 的距离小于A 点到C 的距离，根据杠杆定律F 1L 1=F 2L 2，可知面团对杆的作用力大于F ，故B 错误；

C ．面团被压扁说明力能使物体发生形变，故C 正确；

D ．C 为支点，A 点向下移动的距离大于B 点向下移动的距离，故D 错误；

故选C 。

5．如图，一个长方体木箱，重心在它的几何中心，其高度为H 、正方形底面的边长为L 、重为G 。想把这个木推倒（木箱较重，不会移动），在其中部的中心最初施加一个水平推力大小是（ ）

A ．2GHL

B ．GH L