2021中考物理压轴题专题复习：杠杆平衡

一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1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）（）ABCD【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F43l=Gl即由此可得，最省力的为F4。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( ) A甲方式 F1由 150N 逐渐变大B乙方式 F2的功率为 3WC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；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/s3=0.06m/s，故乙方式F2 的功率是：P=F2 v绳 =150N0.06m/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（ ）AF先变小后变大BF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，动力先变小后变大。故选A。【点睛】中等题.失分的原因是：不知道动力方向变化的过程中阻力和阻力臂的大小不变；不会画动力在不同位置时的动力臂；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；不知道当动力与杠杆垂直时，动力臂最大，动力最小。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，甲物体的底面积为0.2m2，g取10N/kg。下列说法正确的是（） A甲物体对杠杆的拉力为10NB杠杆对甲物体竖直向上的拉力为60NC甲物体对水平地面的压强为750PaD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则甲物体对水平地面的压强故C项错误，D项正确。故选D。5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FC面团被压扁说明力能使物体发生形变DA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F1L1=F2L2，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；DC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。6如图所示，杠杆可绕O点转动，力F作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直；在将杠杆缓慢地由位置A拉到位置B的过程中，力F（ ）A变大B变小C不变D先变大后变小【答案】A【解析】【分析】解答此题，首先要判断杠杆的五要素中，有哪些要素发生了变化，然后再利用杠杆的平衡条件进行分析。【详解】将杠杆缓慢地由位置A拉到位置B，动力臂不变，阻力G的力臂变大，而阻力不变，根据杠杆平衡条件分析得出动力变大。故选A。7如图所示为一轻质杠杆。机翼模型固定在直杆上，它们总重 6N，直杆挂在杠杆上并保持与杠杆垂直。同一弹簧测力计在不同情形下拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡。下列说法中正确的是（）A测力计在a位置时的示数为 1.5NB测力计从a位置转到b 位置后，示数将会变小C测力计在a位置时示数为Fa，移至c位置时示数为Fc，则 FaFc=41D测力计在c位置时，对模型水平向右吹风，示数将会变大【答案】C【解析】【分析】【详解】A我们将杠杆左边受到的拉力定义为阻力，右边受到的拉力定义为动力。因为动力臂为阻力臂的，根据杠杆平衡条件我们可以知道，动力应为阻力6N的4倍，即为24N，A选项错误，不符合题意；B测力计a位置时，动力臂等于支点到力的作用点的距离；当测力计在b位置时，动力臂与支点到力的作用点的距离为直角三角形的一条直角边与斜边的关系，即测力计从a位置转到b位置，动力臂变小了。根据杠杆平衡条件可以知道，在阻力与阻力臂均不变的情况下，动力臂减小，要使杠杆继续平衡，动力应该增大。B选项错误，不符合题意；C当测力计从a位置转到c位置时，动力臂变为原来的4倍。由杠杆平衡条件可以知道，在阻力与阻力臂均不变的情况下，动力臂变为原来的4倍，要使杠杆继续平衡，动力应变为原来的，即FaFc=41。C选项正确，符合题意；D对模型向右吹风，根据流体压强与流速的关系可以知道，模型会受到一个向上的升力，即杠杆左边受到的拉力会减小。根据杠杆平衡条件可以知道，在力臂均不变的情况下，阻力减小了，要使杠杆继续平衡，动力也应减小。D选项错误，不符合题意。故选C。8小明做探究杠杆平衡条件的实验时将手中的5个钩码挂成了如图所示的情况，则（ ）A由图可以得到杠杆平衡条件为F1L1=F2L2B小明在F1和F2的下方各再挂一个钩码杠杆仍能平衡C小明取下F1下的一个钩码并将F2的钩码取下杠杆仍能平衡D小明取下F2下的钩码并将F3的钩码向右移至20cm处杠杆仍能平衡【答案】D【解析】【分析】【详解】A假设一个钩码的重力为GF1=2G，F2=G，F3=2G各力力臂为L1=20，L2=10，L3=15F1L1=2G20=40GF2L2=G10=10GF3L3=2G15=30G杠杆平衡的条件为F1L1=F2L2+F3L3故A不符合题意；B在F1和F2的下方各再挂一个钩码后F1L1=3G20=60GF2L2=2G10=20GF3L3=2G15=30GF1L1>F2L2+F3L3杠杆失去平衡，故B不符合题意；C取下F1下的一个钩码并将F2的钩码取下后F1L1=G20=20GF2L2=0F3L3=2G15=30GF1L1<F2L2+F3L3杠杆失去平衡，故C不符合题意；D取下F2下的钩码并将F3的钩码向右移至20cm处后F1L1=2G20=40GF2L2=0F3L3=2G20=40GF1L1=F2L2+F3L3杠杆重新平衡，故D符合题意。故选D。9如图所示，在“探究杠杆的平衡条件”的实验中，已知杠杆上每个小格的长度为2cm，用弹簧测力计在A点斜向上（与水平方向成30角）拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡。下列说法中正确的是（）A此时杠杆的动力臂为0.08mB此时为省力杠杆C当弹簧测力计向左移至竖直位置时，其示数为1ND图中钩码的总重力为2N【答案】D【解析】【分析】【详解】A当弹簧测力计在A点斜向上拉（与水平方向成30角）杠杆，所以动力臂故A错误；B由图知，钩码对杠杆拉力为阻力，阻力臂的大小l2=32cm=6cml1杠杆为费力杠杆，故错误；CD由图知，弹簧测力计示数为3N，根据杠杆的平衡条件F1l1=Gl2可得竖直向上拉A点时，力臂大小等于OA，由杠杆平衡条有 ，所以测力计的示数故C错误，D正确。故选D。10按如下原理制作一杆可直接测量液体密度的秤，称为密度秤，其外形和普通的杆秤差不多，装秤钩的地方吊着体积为1cm3的较重的合金块，杆上有表示液体密度数值的刻度，当秤砣放在Q点处时秤杆恰好平衡，如图所示。当合金块完全浸没在待测密度的液体中时，移动秤砣的悬挂点，直至秤杆恰好重新平衡，便可直接在杆秤上读出液体的密度，下列说法中错误的是（）A密度秤的零点刻度在Q点B密度秤的刻度都在Q点的左侧C密度秤的刻度都在Q点的右侧D秤杆上密度读数较大的刻度在较小的刻度的左边【答案】C【解析】【分析】【详解】A合金块没有浸入液体时，液体的密度应为零，所以秤的零刻度应该在Q处；故A正确，不符合题意；BC若秤砣由Q向右移动，它的力臂变长，则左边合金块拉秤杆的力应增大，但合金块受到的浮力不可能竖直向下，所以零点的右边应该是没有刻度的，其刻度都在Q点的左侧。故B正确，不符合题意，C错误，符合题意；D秤砣的质量不变，由Q向左移动时，它的力臂变短，则左边合金块拉秤杆的力减小，说明合金块受到的浮力增大，而合金块排开液体的体积不变，说明液体的密度变大，所以刻度应逐渐变大，即秤杆上较大的刻度在较小的刻度的左边；故D正确，不符合题意。故选C。11如图所示，粗细均匀的铁棒AB静止在水平地面上，小明用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起此过程中，力F作用在B端且始终与铁棒垂直，则力F将（ ）A逐渐变大B逐渐变小C保持不变D先变小后变大【答案】B【解析】【详解】如下图所示： 在抬起的过程中，阻力F2 不变，F与铁棒始终垂直，所以动力臂l1 不变，由于铁棒的位置的变化，导致了阻力F2 的阻力臂l2 在变小，根据杠杆的平衡条件可得：Fl1=F2 l2 可知，l 1 、F2 都不变，l2 变小，所以F也在变小。 故选B。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 （