2020-2021【物理】物理杠杆平衡的专项培优 易错 难题练习题(含答案)及答案

一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题

1．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（）

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

2332

⨯=⨯

G l G l

A．两侧钩码同时向外移一格,左边为

⨯=

G l Gl

248

右边为

⨯=

339

G l Gl

Gl Gl

<

89

杠杆右端下沉，故A项不符合题意；

B．两侧钩码同时向内移一格，左边为

⨯=

G l Gl

224

右边为

313

⨯=

G l Gl

<

34

Gl Gl

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

⨯=

G l Gl

339

右边为

⨯=

G l Gl

428

<

Gl Gl

89

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

339G l Gl ⨯=

右边为

339G l Gl ⨯=

99Gl Gl =

杠杆平衡，故D 项符合题意。

故选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．F 1、F 2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( )

A ．甲方式 F 1由 150N 逐渐变大

B ．乙方式 F 2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F 1 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：

1221

L OB L OA == 所以，动力F 1 的大小始终不变，故A 错误；

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

111400N 200N 22

F G ==⨯= 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

()()211500N+50N 150N 22

F G G =+=⨯=动， 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F 2 的功率是：

P=F 2 v 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： 400N 100%=100%=100%88.9%400N 50N

W Gh W Gh G h η=

⨯⨯⨯≈++有用总轮 故D 正确．

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F 1l 1=F 2l 2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．如图所示，将重150N 的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，杠杆在水平位置平衡，已知：乙物体所受重力为30N ，:1:3AO OB =，甲物体的底面积为0.2m 2，g 取10N/kg 。下列说法正确的是（ ）

A ．甲物体对杠杆的拉力为10N

B ．杠杆对甲物体竖直向上的拉力为60N

C ．甲物体对水平地面的压强为750Pa

D ．水平地面对甲物体的支持力为60N

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】 对物体甲受力分析，甲受到重力、地面给甲的支持力、杠杆施加的拉力的作用，其中杠杆施加的拉力与甲对杠杆的拉力为一对相互作用力，地面给甲的支持力和甲给地面的压力为一对相互作用力。

AB ．根据杠杆平衡条件可知杠杆A 端受到物体的拉力与OA 的乘积等于乙给B 端的拉力与OB 的乘积相等，则有

A 330N 90N 1G O

B F OA ==⨯=乙 即甲对杠杆的拉力为90N ，杠杆施加的拉力与甲对杠杆的拉力为一对相互作用力，故AB 项错误；

CD ．甲给地面的压力等于地面给甲的支持力为

A 150N 90N 60N F F G F ==-=-=甲压支

则甲物体对水平地面的压强

2

60N 300Pa 0.2m F p S =

==压甲甲 故C 项错误，D 项正确。

故选D 。

5．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