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文档简介
杠杆的平衡条件进阶练习一、单选题1.如图1所示,长1.6m、粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动,一拉力-位移传感器竖直作用在杆上,并能使杆始终保持水平平衡该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图2所示据图可知金属杆重() A.5NB.10NC.20ND.0N2.皮划艇是我国奥运优势项目之一,如图所示,比赛中运动员一手撑住浆柄的末端(视为支点),另一手用力划浆下列说法正确的是() A.为了省力,可将用力划浆的手靠近支点B.为了省力,可将用力划浆的手远离支点C.为了省距离,可将用力划浆的手远离支点D.将用力划浆的手靠近支点,既能省力又能省距离3.如下图所示要使杠杆平衡,作用在 A点上的力分别为 F1 、 F2 、 F3 ,其中最小的力是( ) A.沿竖直方向的力 F1最小B.沿垂直杠杆方向的力 F2最小C.沿水平方向的力 F3最小D.无论什么方向用力一样大 二、填空题4.如图,轻杆OA可绕O点自由转动,用细线将15N的重物挂在A处,小林在B处用竖直向上的拉力提住轻杆,OB和BA长度之比为3:5,下列问题中,轻杆始终在水平位置处于平衡 (1)此杠杆类型与 _ _ 相同(选填“钓鱼竿”或“羊角锤”); (2)拉力大小为 _ _ N; (3)若仅增加物重,则拉力的变化量与物重的变化量之比为 _ _ ; (4)若拉力方向变为图中虚线所示方向,则拉力将变 _ _ 5.有一轻质杠杆,动力臂是阻力臂的3倍,当用它提升重力为30N的物体时,需施力为_ N。6.在探究杠杆平衡条件的实验中,实验前发现杠杆左端低,右端高,为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节;小明调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是 三、实验探究题7. 如图甲所示,小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有:杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。 (1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉。此时,应把杠杆两端的平衡螺母向 _ (左/右)调节,使杠杆在不挂钩码时在_位置平衡。 (2)杠杆调节平衡后,小明在杠杆上A点处挂4个钩码,在B点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为:_(用字母表示)。他这样得出的结论_(合理/不合理);原因是:_。 (3)实验结束后,小明提出了新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于水平平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是:_ _ 。四、计算题8.如图所示,一轻杆AO可绕固定转轴O转动,A端悬挂一盏电灯,当绳子AB使杆处于图中所示的位置时,AB长为4m,OB长为3m,绳子拉力为30N,求灯重参考答案【参考答案】1.B2.B3.B4. 钓鱼竿;40;8:3;大5. 106. 右 便于测量力臂7.(1)左 水平 (2)F1L1=F2L2 不合理 用实验来探究物理规律时,只有一次实验,实验结论具有偶然性 (3)杠杆自身重力对实验结论有影响8.解: 绳子拉力为F2=30N,L1=AB=4m,L2=OB=3m, 根据杠杆平衡原理得:F1AB=F2OB, 则灯重G=F1=22.5N 答:灯重22.5N【解析】1.解:(1)杠杆平衡条件的计算公式是:F1L1=F2L2; (2)金属杆重心在中心上,阻力臂为L2=0.8m,取图象上的一点F=20N,L1=0.4m, 根据杠杆的平衡条件:动力动力臂=阻力阻力臂 FL1=GL2 则20N0.4m=G0.8m 解得:G=10N 故选B (1)根据杠杆平衡条件回答; (2)已知金属杆长度,且质地均匀,其中心在中点上,将图示拉力F与作用点到O点距离x的变化关系图赋一数值,代入杠杆平衡条件求出金属杆重力 学会看图象是学物理的基本要求,象速度-时间图象、路程-时间图象等,要先看纵坐标轴、横坐标轴各表示什么,再顺着图象看懂表示的物理过程 2.【分析】该题考查杠杆平衡条件的应用,杠杆平衡的条件:F1L1=F2L2;在阻力和阻力臂不变时,增大动力臂可以减小动力,但是动力需要移动更长的距离;在阻力和阻力臂不变时,减小动力臂,可以省距离,但会更费力。也就是说省力的机械必然费距离,省距离的机械必然费力,根据功的原理既能省力又能省距离的机械是不存在的。【解答】为了省力,就要在阻力和阻力臂不变的情况下,增大动力臂,即将用力划浆的手远离支点,所以A错误,B正确。为了省距离,就要在阻力和阻力臂不变的情况下,减小动力臂,即将用力划浆的手靠近支点,所以C错误。将用力划浆的手靠近支点,减小了动力臂将会更费力,所以D错误。故选B。3.【分析】对于此类试题,学生应掌握杠杆的平衡条件。即F1L1=F2L2,在阻力和阻力臂不变的情况下,动力臂最长时,动力最小;最长力臂是连接支点与动力作用点的距离为最长力臂。本试题考查的是杠杆的平衡条件中最小力的问题,正确运用杠杆平衡条件是解题关键。【解答】由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,要使杠杆平衡,作用在A点上的力最小时,其力臂是最长的。最长力臂是连接支点和动力作用点的距离为最长力臂,由图可知,OA线段为杠杆的力臂时,力最小,图中的沿垂直杠杆方向的力F2最小。故选B。4.解:由图可知,O点为支点,OA为动力臂,OB为阻力臂,阻力大小等于所挂物体的重力,在A点的拉力为动力; (1)由图可知,OB小于OA,即动力臂小于阻力臂,所以是费力杠杆;钓鱼竿就是此杠杆类型; (2)已知OB和BA长度之比为3:5,则OB:OA=3:8,由杠杆的平衡条件可知:FOB=GOA, 所以,F=15N=40N; (3)若仅增加物重,则F2=G+G,F1=F+F; 由杠杆的平衡条件可知:F1OB=F2OA,即:(F+F)OB=(G+G)OA, 所以,FOB+FOB=GOA+GOA, 由于FOB=GOA,所以,FOB=GOA,则=; (4)若拉力方向变为图中虚线所示方向,阻力及阻力臂不变,拉力的力臂变小,由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知拉力将变大 故答案为:(1)钓鱼竿;(2)40;(3)8:3;(4)大 (1)当动力臂小于阻力臂时,动力大于阻力,杠杆是费力力杠杆; (2)根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2可直接求出动力F1的大小; (3)若仅增加物重,根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2可直接求出; (4)若拉力方向变为图中虚线所示方向,阻力的力臂不变,拉力的力臂变小,根据杠杆的平衡条件可知拉力的变化 此题结合实例考查了对杠杆的平衡条件的理解与应用,会通过计算比较动力和阻力的大小,从而判断是什么类型的杠杆 5.【分析】已知动力、动力臂与阻力臂间的关系,由杠杆平衡条件可以求出动力大小。本题是一道基础题,熟练应用杠杆平衡条件即可正确解题解:已知F阻=30N,L动=3L阻,由杠杆平衡条件得:F动L动=F阻L阻;即:F3L阻=30NL阻,则F =10N。故答案为:10。6.【分析】杠杆的调节也跟天平类似,应向高的一侧移动平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡最大的好处就是测量力臂时非常方便。本题考查了杠杆的调节,杠杆调平的理论依据是平衡条件,是使用前的基本操作要求。实验室的杠杆上一般标有刻度,要知道,只有杠杆在水平位置平衡时,才可以直接通过刻度读出力臂的长。【解答】杠杆的左端低,说明这一侧力与力臂的乘积大,应将平衡螺母向右调节;因为重力的方向是竖直向下的,杠杆只有在水平位置平衡时,支点到力的作用线的距离才正好在杠杆上,也就是正好等于相应杠杆的长,这样测量起来会比较方便。故答案为:右 便于测量力臂。7.【分析】(1)杠杆右端下沉,说明杠杆的重心在支点右侧,调节平衡螺母应使杠杆重心左移,这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响;杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂的长度可以直接从杠杆上读出来;(2)杠杆的平衡条件为:;初中物理用实验探究物理问题时要进行多次实验,有的是为了多次测量求平均值来减小误差;有的是多次测量发现变化规律;有的是为了使实验结论具有普遍性;(3)杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂大小;杠杆的重心过支点,消除杠杆重对杠杆平衡的影响;杠杆在水平位置平衡后,支点到力的作用点的距离就是力臂,因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡。初中物理实验进行多次测量有些是为了求平均值,使测得的数据更准确,有些是为了寻找普遍规律,探究杠杆平衡的条件多次测量就是为了寻找普遍规律。【解答】(1)杠杆重心左移,应将平衡螺母(左端和右端的平衡螺母调节方向一致)向左调节,直至重心移到支点处,使杠杆重力的力臂为零,这样就可忽略杠杆的自重对实验的影响;力臂等于支点到力的作用线的距离,当杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来;(2)设一个钩码重为G,杠杆上一个小格代表1cm,所以,4G3cm=6G2cm,杠杆平衡条件:F1L1=F2L2;只有一次实验总结实验结论是不合理的,一次实验很具有偶然性,要多进行几次实验,避免偶然性;(3)用如图乙所示装置进行
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