备战中考物理杠杆平衡条件的应用问题(大题培优 易错 难题)

【解析】
【分析】
根据铅块和铁块质量相同，并结合杠杆的平衡条件确定杠杆的类型，即为等臂杠杆；因此当铁块、铅块都浸没水中后，受到浮力较小的一侧，杠杆下沉。
【详解】
原来杠杆平衡，且铅块和铁块质量相同（重力相同），且杠杆为等臂杠杆；由杠杆平衡条件可知，两侧的力臂相同，铅块和铁块质量相同，因为 ，则由 可知 ，当浸没水中后，由 可知，铁块受到的浮力大，铅块受到的浮力较小，此时杠杆受到的拉力
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。
G=F+F浮
则
F=G-F浮
将气针插入篮球的孔中，篮球中的部分空气就充入气球后，篮球与气球受到的浮力F浮变大，而重力G不变，绳子的拉力F变小，因为球对杠杆的拉力F绳拉力等于球受到的拉力F，所以杠杆右端受到的拉力F绳拉力变小，而G钩码、L左、L右不变，因此
G钩码×L左>F绳拉力×L右
杠杆左端下沉。故A、B、C不符合题意，D符合题意。
物体拉杠杆的力和杠杆拉物体的力是一对相互作用力
电子测力计对物体甲的支持力和物体甲对电子测力计的压力是一对相互作用力
即
根据杠杆的平衡条件
得
根据图像可知当T1=2N，L1=2cm
根据图像可知当T1=1N，L1=4cm
解得L2=2cm，G=2N，A、B选项错误；
C．由图像可知，当L1=2cm，此时T1=2N
14．如图所示，长1m的粗细均匀的光滑金属杆可绕O点转动，杆上套一滑环，用测力计竖直向上拉着滑环缓慢向右移动，并保持金属杆处于水平状态。则测力计示数F与滑环离开O点的距离s之间的关系图像为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
由题意可知，测力计竖直向上拉着滑环缓慢向右移动的过程中，金属杆处于水平状态，处于平衡状态，根据杠杆的平衡条件可得
BC．由于在甲图中，OB=2OA，即动力臂为阻力臂的2倍，由于不计摩擦及杠杆自重，所以，由杠杆平衡条件知道，动力为阻力的一半，即
由图乙知道，承担物重是绳子的段数是n=3，不计绳重和摩擦，则
，
即乙中不是省力一半；所以，绳子的自由端的速度是：
v绳=0.02m/s×3=0.06m/s，
故乙方式F2的功率是：
A．大气压的存在
B．钩码重大于篮球与气球总重
C．空气充入气球后，钩码对杠杆的拉力与其力臂的乘积变大
D．空气充入气球后，篮球和气球受到总的空气浮力变大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
开始杠杆平衡，由杠杆平衡条件得
G钩码×L左=F绳拉力×L右
篮球与气球受到竖直向下的重力G、竖直向上的绳子拉力F、空气的浮力F浮作用而静止，处于平衡状态，由平衡条件得
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；
(GA+G)⋅lA=GAlA+GlA
右边力和力臂的乘积：
(GB+G)⋅lB=GBlB+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。
16．如图所示，两个等高的托盘秤甲、乙放在同一水平地面上，质量分布不均匀的木条AB重24N，A、B是木条两端，O、C是木条上的两个点，AO=B0，AC=OC．A端放在托盘秤甲上，B端放在托盘秤乙上，托盘秤甲的示数是6N．现移动托盘秤甲，让C点放在托盘秤甲上．此时托盘秤乙的示数是（）
B．由F1L1=F2L2知，
F1L1=F2s2，
即
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。
6．如图所示为等刻度轻质杠杆，A处挂4牛的物体，若使杠杆在水平位置平衡，则在B处施加的力（）
A．可能为0.5牛B．一定为2牛C．一定为3牛D．可能是4牛
故选C．
8．如图所示，体积之比为1∶2的甲、乙两个实心物块，分别挂在杠杆两端，此时杠杆恰好水平平衡，则甲、乙两个物块的密度之比为（ ）
A．1∶1B．1∶2
C．4∶3D．2∶1
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
由图知道，甲物体挂在左边第3格处，乙物体挂在右边第2格处，由杠杆的平衡条件知道，此时 即
所以 ，又因为V甲/V乙＝1/2，甲、乙两个物块的密度之比是
B．正方体甲受到的重力为6N
C．当动力臂l1=2cm时，左侧细绳对杠杆的拉力为2N
D．当动力臂l1=4cm时，正方体甲对电子测力计的压强为100Pa
【答案】D
【解析】
【分析】
通过甲物体处于平衡条件的分析确定杠杆所受的拉力大小，再根据杠杆平衡条件结合图像上不同的点来解题。
【详解】
A．根据题意，甲始终处于静止状态，甲受到绳子的拉力，甲物体自身的重力，电子秤对甲物体的支持力
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题
1．如图所示，轻质杠杆左侧用细绳挂着正方体甲，正方体甲放在水平放置的电子测力计上，右侧挂着重为1N的钩码乙，O为支点，正方体甲的边长为0.1m。在杠杆水平平衡的条件下，当只改变动力臂l1，电子测力计的示数T随之改变，T-l1的关系如图所示。则下列判断正确的是（ ）
A．阻力臂l2为6cm
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
设杠杆每小格的长度为L，若在B点用垂直OB竖直向下的力使杠杆在水平位置平衡，此时所用的力最小，根据杠杆平衡条件 可得
则有
若在B点斜拉使杠杆在水平位置平衡，由杠杆平衡条件 可知
则此时杠杆左边的阻力与阻力臂的乘积不变，动力臂减小，故动力将增大，故若使杠杆在水平位置平衡，在B点施加的力
故选A。
【点睛】
中等题.失分的原因是：
①不知道动力 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 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 与杠杆垂直时，动力臂最大，动力 最小。
5．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．8NB．12NC．16ND．18N
【答案】C
【解析】
【分析】
在做双支点的题目时，求左边的力应以右边支点为支点，求右边的力应以左边支点为支点；本题A端放在托盘秤甲上，以B点支点，根据杠杆平衡条件先表示出木条重心D到B的距离，当C点放在托盘秤甲上C为支点，再根据杠杆平衡条件计算托盘秤乙的示数．
故选D。
7．要使图中的杠杆平衡，分别用FA、FB、FC的拉力，这三个力的关系应是
A．FA＞FB＞FC B．FA＜FB＜FC C．FA＞FC＞FB D．FA=FB=FC
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
分别从支点向三条作用线做垂线，作出三个力的力臂，如图；
从图可知，三个方向施力，FB的力臂LOB最长，其次是LOC、LOA，而阻力和阻力臂不变，由杠杆平衡条件 可知，动力臂越长动力越小，所以三个方向施力大小：FA＞FC＞FB．
细绳对杠杆的拉力是1N，C选项错误；
D．由图像可知，当L1=4cm，此时T1=1N，由公式
D选项正确。
故答Baidu Nhomakorabea选择D。
2．工人师傅利用如图所示的两种方式，将重均为400N的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离．F1、F2始终沿竖直方向；图甲中BO=2AO，图乙中动滑轮重为50N，重物上升速度为0.02m/s．不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是( )
C．不能平衡，右端下沉
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：
故C正确。
故选C。
9．如图所示，轻质杠杆OA的B点挂着一个重物，A端用细绳吊在圆环M下，此时OA恰成水平且A点与圆弧形架PQ的圆心重合，那么当环M从P点逐渐滑至Q点的过程中，绳对A端的拉力大小将（）
A．保持不变B．逐渐增大C．逐渐减小D．先变小再变大
【答案】D
【解析】
【详解】
作出当环M位于P点、圆弧中点、Q点时拉力的力臂l1、l2、l3如下
因重力相同、铅块受到的浮力较小，则可知铅块对杠杆的拉力较大，因两侧的力臂相同，所以铅块一侧拉力与力臂的乘积较大，则铅块一侧将下降，即右端下降，左端上翘。
故选A。
13．如图所示，有一个轻质硬杆，两端分别为A，D点，一重物悬挂于B点，力F作用在D点使硬杆平衡，为了使力F最小，支点O应选择在（）
A．A点B．B点C．C点D．D点
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。
12．如图所示，在等臂杠杆两端各挂等重的实心铅块和铁块（ ），杠杆水平平衡，若将铁块和铅块同时浸没在水中（未触底），则（ ）
A．杠杆左端上翘B．杠杆右端上翘
C．杠杆仍然水平平衡D．不确定
【答案】A
故选D。
11．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．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
A．甲方式F1由150N逐渐变大B．乙方式F2的功率为3W
C．甲乙两种方式都省一半的力D．乙方式中滑轮组的机械效率约为88.9%
【答案】D
【解析】
【详解】
A．由图知道，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力F1的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值是：
所以，动力F1的大小始终不变，故A错误；
由图可知，动力臂先增大，再减小，阻力与阻力臂不变，则由杠杆平衡公式F1l1=F2l2可知，拉力先变小后变大，故选D。
10．将打足气的篮球和套扎在气针上的未充气的气球，一起悬挂在杠杆右端，左端挂适量钩码使杠杆水平平衡。将气针插入篮球气孔中，篮球中的部分空气充入气球后，杠杆左端下降，如图所示。这个现象说明（ ）
P=F2v绳=150N×0.06m/s=9W，
故BC错误；
D．不计绳重和摩擦，乙方式中滑轮组的机械效率是：
故D正确．
3．生活中，小华发现有如图甲所示的水龙头，很难徒手拧开，但用如图乙所示的钥匙，安装并旋转钥匙就能正常出水（如图丙所示）．下列有关这把钥匙的分析中正确的是
A．在使用过程中可以减小阻力臂
B．在使用过程中可以减小阻力
C．在使用过程中可以减小动力臂
D．在使用过程中可以减小动力
【答案】D
【解析】
【详解】
由图可知，安装并旋转钥匙，阻力臂不变，阻力不变，动力臂变大，根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2可知，动力变小，故选D。
4．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（）
金属杆的重力和金属杠的长度大小不变，即k是定值，那么可得到
从上式可知随着距离s的变大，测力计示数F在变小，两者是成反比的，两者的关系图像是B图像。
故选B。
15．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
【答案】A
【解析】
【详解】
由题意可知，支点O不会在B点，否则有力F的存在，轻质硬杆不能平衡；支点O也不会在D点，否则无论力F大小如何，轻质硬杆也不能平衡；假设支点O在C点，那么根据杠杆的平衡原理可知
，
变换可得
；
假设支点O在A位置时，那么根据杠杆的平衡原理可知
，
变换可得
，
从图中可以看到，动力F的力臂 最长，那么力F最小；故选A。