2020-2021备战中考物理—杠杆平衡压轴题专题复习及答案解析

一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题
1．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（）
A．建筑材料P上升的速度为3m/s B．物体M对地面的压力为5000N
C．工人对地面的压力为400N D．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=1
2
v绳=
1
2
×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 A′=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
F A= F A′=1000N
根据杠杆的平衡条件F A×OA=F B×OB，且OA:OB=1:2，所以
F B=F A×OA
OB
=1000N×
2
OA
OA
=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
F B′=F B=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
F M支持=
G M− F B′=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
F M压=F M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
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=1
2
(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。

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．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 ．F 1<F 2
B ．F 1=2
21
s F s C ．F 1力臂等于s 1
D ．F 2方向沿OO '线向上
【答案】D
【解析】
【详解】
AC ．由图知，F 2的方向沿OO ′线，其力臂最长，为s 2；而F 1的方向竖直向下，所以其力臂L 1是从A 点到F 1的垂线段，小于s 1，更小于s 2， 由F 1L 1=F 2L 2知，L 1＜s 2，所以F 1一定大于F 2，故AC 不符合题意；
B ．由F 1L 1=F 2L 2知，
F 1L 1=F 2s 2，
即
2211
F s F L
故B 不符合题意； D ．已知F 1的方向是竖直向下的，为保持杠杆平衡，F 2的方向应该沿OO′向上，故D 符合题意。

4．如图所示，一根均匀木尺放在水平桌面上，它的一端伸出桌面的外面，伸到桌面外面的
部分长度是木尺长的
14
，在木尺末端的B 点加一个作用力F ，当力F =3N 时，木尺的另一端A 开始向上翘起，那么木尺受到的重力为（ ）
A ．3N
B ．9N
C ．1N
D ．2N
【答案】A
【解析】
【分析】
设直尺长为l，如图所示：
从图示可以看出：杠杆的支点为O，动力
F=3N 动力臂
OB=1 4 l
阻力为直尺的重力G，阻力臂
CO=1
2
l-
1
4
l=
1
4
l
由杠杆平衡的条件得
F×OB=G×OC
3N×1
4
l= G×
1
4
l G=3N
故选A。

5．有一平衡的不等臂杠杆，下面哪种情况下杠杆仍能平衡：（）
A．使动力、阻力的大小减少相同的数值B．使动力、阻力的大小增加相同的数值C．使动力臂、阻力臂增加相同的长度D．使动力、阻力的大小增加相同的倍数【答案】D
【解析】
【详解】
不等臂杠杆平衡时，满足F1l1=F2l2，l1≠l2，F1≠F2。

A．使动力、阻力的大小减少相同的数值F时，由Fl1≠Fl2可知，
(F1−F)l1≠(F2−F)l2，
故A不符合；
B．使动力、阻力的大小增加相同的数值F时，由Fl1≠Fl2可知，
(F1+F)l1≠(F2+F)l2，
故B不符合；
C．使动力臂、阻力臂增加相同的长度L时，由F1L≠F2L可知，
F1(L+l1)≠F2(L+l2)，
故C不符合；
D．使动力、阻力的大小增加相同的倍数时，由F1l1=F2l2可知，
nF1×l1=nF2×l2，
故D正确。

6．如图所示装置，杆的两端A 、B 离支点O 的距离之比:1:2OA OB ＝，A 端接一重为G A 的物体，B 端连一滑轮，滑轮上挂有另一重为G B 的物体。

现杠杆保持平衡，若不计滑轮重力，则G A 与G B 之比应是（ ）
A ．1∶4
B ．1∶2
C ．1∶1
D ．2∶1
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
由杠杆平衡条件可知 A G OA F OB ⋅=⋅
即
A G OA F OB
⋅=
因 :1:2OA OB ＝
所以
12
A F G = 由图和动滑轮的特点可知
12
B F G = 故
1:1A B
G G = 故选C 。

7．如图所示，用轻质材料制成的吊桥搭在河对岸．一个人从桥的左端匀速走到桥的右端，桥面始终是水平的，不计吊桥和绳的重力，人从吊桥左端出发时开始计时．则人在吊桥上行走过程中，吊桥右端所受地面支持力F 与人行走时间t 的关系图像是( )
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】
【详解】
吊桥相当于一个杠杆，以吊桥的左端为支点，人从吊桥左端出发，匀速走到桥的右端，杠杆受到人的压力（阻力）等于人的重力，动力臂为
OA=L，
杠杆受到物体的压力（阻力）
F′=G，
阻力臂为
OB =vt，
因为杠杆平衡，所以满足
F×OA=F′×OB=G×vt，
即：
F×L=G×vt，
Gvt
F
L
由此可知，当t=0时，F=0．当t增大时，F变大，F与人行走时间t是正比例关系，故图象B正确，符合题意为答案．
8．小明探究杠杆的平衡条件，挂钩码前，调节杠杆在水平位置平衡，杠杆上每格距离相等，杆上A、B、C、D的位置如图所示，当A点挂4个钩码时，下列操作中能使杠杆在水平位置平衡的是（）
A．B点挂5个钩码
B．C点挂4个钩码
C．D点挂1个钩码
D．D点挂2个钩码
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
设每个钩码重力为F，每个小格长度为L，则O点左侧力与力臂的积为
4F×3L=12FL
杠杆的平衡条件是
A．若B点挂5个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为
5F×2L=10FL＜12FL
杠杆不能平衡，故A错误；
B．若C点挂4个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为
4F×4L=16FL＞12FL
杠杆不能平衡，故B错误；
C．若D点挂1个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为
F×6L=6FL＜12FL
杠杆不能平衡，故C错误；
D．若D点挂2个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为
2F×6L=12FL=12FL
杠杆能平衡，故D正确。

故选D
9．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（）
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m 1的水桶，右端挂了m 2的水桶，左端的重力大于右端的重力，根据杠杆的平衡条件1122F L F L =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；
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1122F L F L =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F p S
=
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 。

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 ；
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；
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．如图所示，杠杆恰好处于水平平衡状态，若在B处下方再挂一个钩码，若要使杠杆在水平位置再次平衡，下列可行的操作是______。

（选填字母）
A．减少一个悬挂在A处的钩码B．增加一个悬挂在A处的钩码
C．将悬挂在A处的钩码向左移动一格D．将悬挂A处的钩码向右移动一格
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
假设一个钩码重力为G，杠杆一格为l，杠杆平衡时
32236
⨯=⨯=
G l G l Gl
若在B处下方再挂一个钩码，则右边为
⨯=
339
G l Gl
A．减少一个悬挂在A处的钩码，则左边为
⨯=
G l Gl
224
左边小于右边，杠杆不能平衡，故A项不符合题意；
B．增加一个悬挂在A处的钩码，则左边为
⨯=
G l Gl
428
左边小于右边，杠杆不能平衡，故B项不符合题意；
C．将悬挂在A处的钩码向左移动一格，则左边为
⨯=
G l Gl
339
左边等于右边，杠杆能再次平衡，故C项符合题意；
D．将悬挂A处的钩码向右移动一格，则左边为
⨯=
G l Gl
313
左边小于右边，杠杆能再次平衡，故D项不符合题意。

故选C。

12．如图所示，七块完全相同的砖块按照图示的方式叠放起来，每块砖的长度均为L，为保证砖块不倒下，6号砖块与7号砖块之间的距离S将不超过（）
A ．3115L
B ．2L
C ．52L
D ．74
L 【答案】A
【解析】
【分析】
因两部分对称，则可只研究一边即可；1砖受2和3支持力而处于平衡状态，则可由力的合成求得1对2的压力；而2砖是以4的边缘为支点的杠杆平衡，则由杠杆的平衡条件可得出2露出的长度，同理可求得4露出的长度，则可求得6、7相距的最大距离。

【详解】
1处于平衡，则1对2的压力应为
2
G ；当1放在2的边缘上时距离最大；2处于杠杆平衡状态，设2露出的长度为x ，则2下方的支点距重心在 -2
L x 处；由杠杆的平衡条件可知
-22
L G G x x ⎛⎫= ⎪⎝⎭ 解得
3
L x = 设4露出的部分为x 1；则4下方的支点距重心在
1-2
L x 处；4受到的压力为
2
G G +
则由杠杆的平衡条件可知 114-52G G x G x ⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝
⎭ 解得
15L x =
则6、7之间的最小距离应为
()1
31
2
23515
L L L x x L L ⎛⎫++=++= ⎪⎝⎭
故选A 。

13．如图为搬运砖头的独轮车，车箱和砖头所受的总重力G 为1 000 N （车架所受重力忽略不计），独轮车的有关尺寸如图所示，推车时，人手向上的力F 的大小为 （ ）
A ．200 N
B ．300 N
C ．400 N
D ．500 N
【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 由平衡条件可知
12Gl Fl =
则
121000N 0.3=300N m
Gl F l ⨯=
=ｍ
１ 故选B 。

14．如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体M 为重5000N 的配重，杠杆AB 的支点为O ，已知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（ ）
A ．工人对地面的压力为400N
B ．建筑材料P 重为600N
C ．建筑材料P 上升的速度为3m/s
D ．物体M 对地而的压力为4400N 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
A ．当工人用300N 的力竖直向下拉绳子时，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，由力的平衡条件知道
F +F 支=G
即
F 支=G-F =700N-300N=400N
由于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A 正确；
B ．由图知道，绳子的有效段数是n =2，且滑轮组摩擦均不计，由()1
2
F G G =+物动知道，建筑材料P 的重力
G =2F-G 动 =2×300N-100N=500N
故B 错误；
C ．因为物重由2段绳子承担，所以，建筑材料P 上升的速度
11
=1m/s=0.5m/s 22
v v =⨯绳
故C 错误；
D ．以定滑轮为研究对象，定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杆对定滑轮向上的拉力，由力的平衡条件知道
F A ′=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
F A =F ′A =1000N
由杠杆的平衡条件知道
F A ×OA =F B ×OB
又因为OA ：OB =1：2，所以
A B 1000=
5N 00N 2F OA OA
F OB OA
⨯⨯== 由于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
F B ′=F B =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
F M支持 =
G M -F B′=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
F M压=F M支持=4500N
故D错误。

故选A。

15．在我国古代书籍《墨经》中，对杠杆有精辟论述，并有许多巧妙的应用．如下图所示是在井上汲水的桔槔，下列对其在使用中正确的解释是
A．桔槔是等臂杠杆，不省力也不费力
B．向井内放送水桶时，人用的力气一定小于水桶的重力，所以省力
C．桔槔是不等臂杠杆，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆
D．往上提水时，人用的力气一定小于桶与水的总重，所以省力
【答案】D
【解析】
【分析】
杠杆的分类：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂；要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力（用力点、支点和阻力点）的大小跟它们的力臂成反比。

【详解】
AC．由图可见，桔槔是不等臂杠杆，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故AC错误；B．向井内放送水桶时，人用的力通过杠杆原理，与石头的重力相关，一般比木桶的重力要大，故B错误；
D．往上提水时，因为有石头帮忙，人的力气比水和桶的总重力小，故D正确。

故选D。

【点睛】
此题主要考查了对简单机械的认识，要掌握杠杆的要素。

16．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（）
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
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。

故选D。

17．如图，轻质杠杆上各小格间距相等，O为杠杆中点，甲、乙是同种金属材料制成的实心物体，甲为正方体，乙重15N，将甲、乙用能承受最大拉力为25N的细线分别挂于杠杆上M、Q两刻线处时，两细线被拉直且都沿竖直方向，M、Q正好在甲、乙重心正上方，杠杆在水平位置平衡，这时甲对地面的压强为4000Pa；当甲不动，把乙移挂至R时，甲对地面的压强为3750Pa，下列说法中正确的是（）
A．将甲挂在M下，乙挂在Q下，此时甲对地面的压力为45N
B．将甲挂于N正下方，乙挂于S，放手后甲被拉离地面
C．将甲挂在N的下方，乙挂于R，再将乙沿水平方向切去1/3，此时甲对地面的压强仍为
3750Pa
D ．将甲挂在M 正下方，乙挂于Q 再将甲沿竖直方向切去1/5，并将这1/5上挂在乙的下方，此时甲对地面的压强为2800Pa 【答案】C 【解析】 【分析】
(1)利用杠杆平衡条件1122Fl F l =求出甲上方的绳上的拉力，再分析甲的受力情况，根据压强F
p S
=
列出甲在两种情况下的压强，联立解答甲的重力；
(2)利用杠杆平衡条件判断是否再一次平衡，并利用平衡时的对应物理量根据F
p S
=计算． 【详解】
A ．设甲的重力为G ，甲的底面积为S ，杠杆上1小格为l ，则根据杠杆平衡条件可得：
6215N 2F l G l l ⨯=⨯=⨯甲乙，
解得5N F =甲，此时甲对地面的压强为
5N 4000Pa F G p S S
-=
==； 同理可得：
6315N 3F l G l l '⨯=⨯=⨯甲
乙， 解得7.5N F '=甲
，此时甲对地面的压强为 7.5N 3750Pa F G p S S
'-'=
==； 两式联立解得：45N G =，此时甲对地面的压力为45N-5N=40N ，故A 错误； B ．如果将甲挂于N 正下方，乙挂于S ，设地面对甲的支持力为1F ，此时，
()147G F l G l -⨯=⨯乙， ()145N 415N 7F l l -⨯=⨯
解得118.75N F =，则甲对地面仍有压力，故B 错误；
C ．将甲挂于N 正下方，乙挂于R ，再将乙沿水平方向切去1/3，设地面对甲的支持力为
2F ，此时，
()214133G F l G l ⎛⎫
-⨯=-
⨯ ⎪⎝⎭
乙， ()2145N 4115N 33F l l ⎛⎫
-⨯=-⨯⨯ ⎪⎝⎭
，
解得237.5N F =，由A 中条件可知此时甲对地面的压强为3750Pa ，故C 正确； D ．将甲挂在M 正下方，乙挂于Q 再将甲沿竖直方向切去1/5，并将这1/5上挂在乙的下
方，设地面对甲的支持力为3F ，且假设甲的重心仍在M 正下方，此时，
3416255G F l G G l ⎛⎫⎛
⎫-⨯=+⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭乙
， 34145N 615N 45N 255F l l ⎛⎫⎛⎫
⨯-⨯=+⨯⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
，
解得328N F =，由A 中条件可求出甲的底面积为
245N 5N
0.01m 4000Pa
S -=
=，
此时甲对地面的压强为
332
28N 2800Pa 0.01m F p S =
==， 而由于甲沿竖直方向切去1/5后，重心一定会发生水平移动，则其力臂不可能等于6l ，所以，此时甲对地面的压强也不可能等于2800Pa ，故D 错误． 【点睛】
本题综合考查杠杆平衡条件的应用和固体压强计算，同时运用到方程组的思想进行解答，要求学生们一方面熟悉杠杆平衡分析，另一方面计算能力一定要扎实．
18．如图所示，在等臂杠杆两端各挂等重的实心铅块和铁块（ρρ>铅铁），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 【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ρρ>铅铁，则由m
V ρ
=
可知
V V <铅铁，当浸没水中后，由F gV ρ=浮水排可知，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
F G F =-浮拉物
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 。

19．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
【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
BC CD Gl Fl =，
变换可得
BC
CD
Gl F l =
； 假设支点O 在A 位置时，那么根据杠杆的平衡原理可知
AB AD Gl Fl =，
变换可得
AB
AD
Gl F l =
， 从图中可以看到，动力F 的力臂l AD 最长，那么力F 最小；故选A 。

20．如图所示，一块厚度很薄、质量分布均匀的长方体水泥板放在水平地面上，若分别用一竖直向上的动力F 1、F 2作用在水泥板一端的中间，欲使其一端抬离地面，则（ ）
A ．F 1>F 2，因为甲中的动力臂长
B ．F 1<F 2，因为乙中的阻力臂长
C ．F 1>F 2，因为乙中的阻力臂短
D ．F 1=F 2，因为动力臂都是阻力臂的2倍 【答案】D
【分析】
把水泥板看做一个杠杆，抬起一端，则另一端为支点；由于水泥板是一个厚度、密度都均匀的物体，所以，其重力的作用点在其中心上，此时动力F 克服的是水泥板的重力，即此时的阻力臂等于动力臂的一半；在此基础上，利用杠杆的平衡条件，即可确定F 1与F 2的大小关系。

【详解】
两次抬起水泥板时的情况如图所示：
在上述两种情况下，动力克服的都是水泥板的重力，对于形状规则质地均匀的物体，其重心都在其几何中心上，所以两图中动力臂都是阻力臂的2倍；依据Fl Gl =阻动可得，
1
2
l F G
G l ==阻动， 所以，前后两次所用的力相同，即12F F =，故ABC 都错误，D 正确。

【点睛】
本题作为考查杠杆平衡条件应用的一道经典例题，很容易让学生在第一印象中选错，一定要仔细分析，重点记忆！
21．如图甲，轻质杠杆AOB 可以绕支点O 转动，A 、B 两端分别用竖直细线连接体积均为1000cm 3的正方体甲、乙，杠杆刚好水平平衡，已知AO :OB =5:2；乙的重力为50N ，乙对地面的压强为3000Pa ．甲物体下方放置一足够高的圆柱形容器，内装有6000cm 3的水(甲并未与水面接触)，现将甲上方的绳子剪断，甲落入容器中静止，整个过程不考虑水溅出,若已知圆柱形容器的底面积为200cm 2，则下列说法中正确的是（ ）
A ．杠杆平衡时，乙对地面的压力为50N
B ．甲的密度为2×103kg/m 3
C ．甲落入水中静止时，水对容器底部的压强比未放入甲时增加了400Pa
D ．甲落入水中静止时，水对容器底部的压力为14N 【答案】C
【分析】 【详解】 A ．乙的边长
L 乙，
乙的底面积
S 乙= L 乙2=（0.1m ）2=0.01m 2，
杠杆平衡时，乙对地面的压力
F 乙=p 乙S 乙=3000Pa×0.01m 2=30N ，
故A 错误；
B ．地面对乙的支持力和乙对地面的压力是相互作用力，地面对乙的支持力
F 乙支持= F 乙=30N ，
B 端受到的拉力
F B =
G 乙-F 乙支持=50N-30N=20N ，
由杠杆的平衡条件可知G 甲OA =F B OB ，
G 甲=
B 2
=20N 5
OB F OA ⨯⨯=8N ， 甲的密度
ρ甲=-638N ==10N/kg 100010m
m G V gV ⨯⨯甲甲甲甲=0.8×103kg/m 3 故B 错误； C ．因为
ρ甲＜ρ水，
甲落入水中静止时，处于漂浮状态，
F 浮甲=
G 甲=8N ，
排开水的体积
V 排甲=
33
8N 110kg/m 10N/kg
F g ρ=⨯⨯浮甲水=8×10-4m 3， 甲落入水中静止时水面上升的高度
Δh =-43
-42
810m =20010m V S ⨯⨯排容=0.04m ， 水对容器底部的压强比未放入甲时增加了
Δp=ρg Δh =1×103kg/m 3×10N/kg×0.04m=400Pa ，
故C 正确；
D ．原来容器中水的深度
h =32
6000cm =200cm V S 水
容=30cm=0.3m ， 甲落入水中静止时，水的深度
h 1= h +Δh =0.3m+0.04m=0.34m ，
甲落入水中静止时，水对容器底部的压强
p 1=ρgh 1=1×103kg/m 3×10N/kg×0.34m=3400Pa ，
甲落入水中静止时，水对容器底部的压力
F = p 1S 容=3400Pa×200×10-4m 2=68N ，
故D 错误．
22．如图所示，AOB 为一杠杆，O 为支点，杠杆重不计，AO =OB ．在杠杆右端A 处用细绳悬挂重为G 的物体，当AO 段处于水平位置时，为保持杠杆平衡，需在B 端施加最小的力为F 1；当BO 段在水平位置时保持杠杆平衡，这时在B 端施加最小的力为F 2，则
A ．F 1<F 2
B ．F 1>F 2
C ．F 1=F 2
D ．无法比较
【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
（1）当AO 段处于水平位置时，如左图所示最省力，
∵
F 1l OB =Gl OA
∴
F 1=
OA
OB
Gl l =G ； （2）当OB 段处于水平位置时，如右图所示最省力， ∵
F 2l OB =Gl OC
∴
F 2=OC OC
OB OB
Gl G l l l ⨯= ∵
l OC ＜l OB
∴
F2＜G ∴
F1＞F2；故选B．。