八年级下册物理简单机械--杠杆平衡条件计算题专项练习

简单机械-杠杆平衡条件计算题专项练习（下面有空白试卷，以备练习）1.如图所示是一种拉杆式旅行箱的结构示意图。若箱子总重150N，动力臂是阻力臂的5倍，则提起拉杆的力F至少为多少牛？【答案】解：由题意可知，阻力G=150N，动力臂是阻力臂的5倍即L1=5L2，由杠杆的平衡条件FL1=GL2可得，提起拉杆的力：F=G=150N=30N。答：提起拉杆的力F至少为30N。【解析】知道箱子的重力即阻力以及动力臂与阻力臂的关系，根据杠杆的平衡条件求出提起拉杆的力。本题考查了杠杆平衡条件的应用，是一道较为简单的应用题。2.如图杠杆重力不计，提纽O至B点的距离是5cm，OA为30cm，在秤钩上挂6N的物体时，秤砣应挂在距O点10cm的C点才平衡，求：（1）秤砣的重力；（2）这杠杆最多可以称多重的物体【答案】解：（1）根据杠杆的平衡条件：GOB=G砣OC 代入数据：6N5cm=G砣10cm 解得G砣=3N （2）当秤砣在A处时，所测物体的重力最大GOB=G砣OA 代入数据：G5cm=3N30cm 解得G=18N 答：（1）秤砣的重力3N；（2）这杠杆最多可以称18N的物体【解析】杆秤是利用杠杆原理工作的，应用杠杆平衡条件分析答题 （1）已知阻力与阻力臂、动力臂，由杠杆平衡条件可以求出动力，即物体的重力 （2）已知阻力、阻力臂、动力，由杠杆平衡条件可以求出动力臂杆秤是生活中常用的测量物体质量的工具，它的工作原理是杠杆平衡条件，应用杠杆平衡条件即可正确解题3.图甲是天工开物中记载的三千多年前在井上汲水的桔槔，其示意图如图乙。轻质杠杆的支点O距左端l1=0.5m，距右端l2=0.2m在杠杆左端悬挂质量为2kg的物体A，右端挂边长为0.1m的正方体B，杠杆在水平位置平衡时，正方体B对地面的压力为20N求（1）此时杠杆左端所受拉力大小为多少牛顿？（2）正方体B的密度为多少千克每立方米？（3）若该处为松软的泥地，能承受最大压强为4103Pa，为使杠杆仍在水平位置平衡，物体A的重力至少为多少牛顿？【答案】解：（1）此时杠杆左端所受拉力：F左=GA=mAg=2kg10N/kg=20N；（2）由F1l1=F2l2可得，杠杆右端的拉力即绳子对B的拉力：FB=F右=F左=20N=50N，因正方体B对地面的压力等于B的重力减去绳子对B的拉力，所以，B的重力：GB=FB+F压=50N+20N=70N，由G=mg可得，B的质量：mB=7kg，B的体积：VB=L3=（0.1m）3=0.001m3，B的密度：B=7103kg/m3；（3）B的底面积：SB=L2=（0.1m）2=0.01m2，由p=可得，B对地面的最大压力：F压=pSB=4103Pa0.01m2=40N，杠杆右端受到的拉力：F右=GB-F压=70N-40N=30N，物体A的最小重力：GA=F左=F右=30N=12N。答：（1）此时杠杆左端所受拉力大小为20N；（2）正方体B的密度为7103kg/m3；（3）物体A的重力至少为12N。【解析】（1）此时杠杆左端所受拉力等于物体A的重力，根据F=G=mg求出其大小；（2）根据杠杆的平衡条件求出杠杆右端的拉力即为绳子对B的拉力，正方体B对地面的压力等于B的重力减去绳子对B的拉力，据此求出B的重力，根据G=mg求出B的质量，根据V=L3求出B的体积，根据=求出B的密度；（3）根据S=L2求出B的底面积，根据F=pS求出B对地面的压力，绳端对右端的拉力等于B的重力减去对地面的压力，根据杠杆的平衡条件求出物体A的最小重力。本题考查了重力公式、杠杆平衡条件、密度公式、压强公式的综合应用，分析好B的重力与B对地面压力的关系是关键。4.如图所示，一根长为1.2米的轻质杠杆OA可绕固定点O转动，C点处悬挂一重为60牛的物体。（已知AB=BC=CD=DO）（1）若在B点用竖直向上的力使杠杆在水平位置平衡，求这个力的大小。（2）若在A点施加一个力使杠杆水平平衡，甲同学认为该杠杆一定是省力杠杆，乙同学认为该杠杆可能是费力杠杆。你赞同哪位同学的观点，并说明理由。【答案】解：（1）由图可知，动力臂为OB=OA=1.2m=0.9m，阻力臂为OC=OA=1.2m=0.6m，由杠杆的平衡条件：FOB=GOA，F0.9m=60N0.6m，所以F=40N。（2）如果A点力的方向不同，力臂的大小则不同，不能确定动力臂与阻力臂的大小关系，所以此时杠杆可能是等臂杠杆，也可能是省力杠杆，还可能是费力杠杆。故乙同学观点正确。答：（1）若在B点用竖直向上的力使杠杆在水平位置平衡，这个力的大小为40N。（2）乙同学的观点正确，因为A点力的方向不同，力臂的大小则不同，不能确定动力臂与阻力臂的大小关系，所以此时杠杆可能是等臂杠杆，也可能是省力杠杆，还可能是费力杠杆。【解析】（1）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2，算出在B点用竖直向上的力； （2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2，力臂的大小关系决定了力的大小关系。此题是有关杠杆的平衡条件的应用，根据力臂的关系判断杠杆的分类。5.“暴走”是一种快速的徒步运动方式观察分析人走路情形，可以将人的脚视为一根杠杆，如图所示，行走时人的脚掌前端是支点，人体受到的重力是阻力，小腿肌肉施加的力是动力已知某人的质量为80kg，g=l0N/kg运动方式散步快走慢跑快跑消耗能量E/J3151165.512601764（1） 请画出小腿肌肉施加的拉力F的力臂l1（2）根据图片，估算小腿肌肉产生的拉力是_N（3）人向前走一步的过程中，重心升高约4cm，人克服自身重力约做了_J的功（4）通过查阅资料：人以不同方式徒步运动半小时，消耗人体内的能量如上表所示请你从能量角度分析“暴走”能健身的原因：_【答案】400 32 人运动的速度越大，在单位时间内消耗的能量越多【解析】解：（1）从O点做力F的作用线的垂线，该垂线为F的力臂，如图：；（2）人的重力为：G=mg=80kg10N/kg=800N；由图可知，力F的力臂大约是G的力臂的二倍，根据杠杆的平衡条件可知：F=800N=400N；（3）人克服自身重力所做的功为：W=Gh=800N0.04m=32J；（4）由表格中的信息可知，人运动的速度越大，在单位时间内消耗的能量越多，这个更能健身故答案为：（1）如图；（2）400；（3）32；（4）人运动的速度越大，在单位时间内消耗的能量越多（1）从支点到力的作用点的距离叫作力臂；（2）根据杠杆的平衡条件求出拉力；（3）根据W=Gh求出功；（4）根据做功的大小分析本题考查了力臂的画法、杠杆的平衡条件、功的计算、能量的转化，是一道基础题6.如图杠杆能绕O点转动，若OB长为0.2m，OC长为0.3m，AC长为0.4m，物体重力G为50N为维持杠杆图示的平衡，请在图中画出最小力F并计算出其大小【答案】解：O为支点，A点离O最远，连接OA，然后过A点作垂直于OA、方向斜向上的最小作用力F如图所示： 由勾股定理可计算出动力臂：L1=OA=0.5m，阻力大小：F2=G=50N，阻力臂：L2=OB=0.2m，由F1L1=F2L2得：F=F1=20N答：最小力示意图见上图，最小力F为20N【解析】（1）根据杠杆平衡条件，阻力和阻力臂一定时，动力臂最长，动力最小；由此根据图示画出最大力臂再画出最小力 （2）已知杠杆上各段的长度，又知道物重大小，利用杠杆平衡条件求拉力大小 此题主要考查了杠杆中最小力的问题解决此类题目的关键是确定出最长的力臂，并根据力臂的画法做出最小的力7.如图所示，将质量为6kg，边长为0.1m的正方体合金块，用细线挂在轻质杠杆A点处，在B点施加与杠杆垂直的力F1时，杠杆在水平位置平衡，其中OB=3OA（g取10N/kg）求：（1）合金块的重力；（2）合金块的密度；（3）拉力F1的大小。【答案】解：（1）合金块的重力：G=mg=6kg10N/kg=60N；（2）正方体合金块的体积：V=L3=（0.1m）3=10-3m3；合金块的密度：=6103kg/m3；（3）已知OB=3OA，F2=G=60N，根据杠杆的平衡条件可得：F1LOB=F2LOA，则拉力F1的大小：F1=60N=20N。答：（1）合金块的重力为60N；（2）合金块的密度为6103kg/m3；（3）拉力F1的大小为20N。【解析】（1）根据G=mg算出合金块的重力；（2）根据=算出合金块的密度；（3）根据OB=3OA以及杠杆平衡条件：F1L1=F2L2，拉力F1的大小。此题考查了重力、体积的计算以及杠杆平衡条件的应用，是一道基础计算题。8.某同学做探究杠杆平衡条件的实验。（1）实验时，为了方便对力臂的测量，该同学先调节平衡螺母，使杠杆在_位置平衡；通过多次实验，该同学得到了杠杆的平衡条件。（2）实验中，在杠杆上的A点挂四个重均为0.5N的钩码，用调好的弹簧测力计竖直向上拉杠杆上的B点，使杠杆水平平衡，如图所示，测力计的示数是_N；如果将测力计沿图中虚线方向拉，仍使杠杆在水平位置平衡，则测力计的示数将_（变大/不变/变小）。【答案】水平；1；变大【解析】解：（1）杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂，同时杠杆的重心通过支点，消除杠杆自重对杠杆平衡的影响，所以杠杆在水平位置平衡，可以使实验简单化； （2）由F1l1=F2l2可得，F18cm=2N4cm， 故F1=1N。 弹簧测力计竖直向上拉杠杆时，动力臂是OB，当弹簧测力计倾斜拉杠杆时，动力臂是OD，动力臂减小，阻力和阻力臂不变，动力会变大。 故答案为：（1）水平；（2）1；变大。（1）探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂，同时杠杆的重心通过支点，消除杠杆自重对杠杆平衡的影响； （2）根据杠杆平衡的条件可解决题目。设杠杆的每一个小格代表1cm，知道动力臂、阻力臂、阻力，根据杠杆平衡条件求出动力。当弹簧测力计倾斜拉杠杆时，动力臂减小，阻力和阻力臂不变，动力会增大。对于杠杆平衡问题，杠杆平衡条件是最基本的规律，用杠杆平衡条件去解决问题，一定要掌握。9.如图，轻质杠杆的支点为O，力臂OA=0.2m，OB=0.4m，在A端挂一体积为10-3m3的物体G，B端施加一竖直向下、大小为10N的拉力，杠杆恰能在水平位置平衡。求：（1）物体G所受重力。（2）物体的密度。（g=10N/kg）【答案】解：因为杠杆在水平位置平F衡，所以FLOB=GLOA，即：10N0.4m=G0.2m，解得：G=20N。（2）因为G=mg=20N，所以物体的质量：m=2kg，物体的密度：=2103kg/m3。答：（1）物体G所受重力为20N；（2）物体的密度为2103kg/m3。【解析】（1）知道动力大小、动力臂和阻力臂，利用杠杆的平衡条件求物重； （2）知道了物重G，利用重力公式求物体的质量，知道物体的体积，再利用密度公式求物体的密度。本题考查了杠杆平衡条件、重力的计算、密度的计算，虽知识点多，但都属于基础知识，难度不大。简单机械-杠杆平衡条件计算题专项练习1.如图所示是一种拉杆式旅行箱的结构示意图。若箱子总重150N，动力臂是阻力臂的5倍，则提起拉杆的力F至少为多少牛？2.如图杠杆重力不计，提纽O至B点的距离是5cm，OA为30cm，在秤钩上挂6N的物体时，秤砣应挂在距O点10cm的C点才平衡，求：（1）秤砣的重力；（2）这杠杆最多可以称多重的物体3.图甲是天工开物中记载的三千多年前在井上汲水的桔槔，其示意图如图乙。轻质杠杆的支点O距左端l1=0.5m，距右端l2=0.2m在杠杆左端悬挂质量为2kg的物体A，右端挂边长为0.1m的正方体B，杠杆在水平位置平衡时，正方体B对地面的压力为20N求：（1）此时杠杆左端所受拉力大小为多少牛顿？（2）正方体B的密度为多少千克每立方米？（3）若该处为松软的泥地，能承受最大压强为4103Pa，为使杠杆仍在水平位置平衡，物体A的重力至少为多少牛顿？4.如图所示，一根长为1.2米的轻质杠杆OA可绕固定点O转动，C点处悬挂一重为60牛的物体。（已知AB=BC=CD=DO）（1）若在B点用竖直向上的力使杠杆在水平位置平衡，求这个力的大小。（2）若在A点施加一个力使杠杆水平平衡，甲同学认为该杠杆一定是省力杠杆，乙同学认为该杠杆可能是费力杠杆。你赞同哪位同学的观点，并说明理由。5.“暴走”是一种快速的徒步运动方式观察分析人走路情形，可以将人的脚视为一根杠杆，如图所示，行走时人的脚掌前端是支点，人体受到的重力是阻力，小腿肌肉施加的力是动力已知某人的质量为80kg，g=l0N/kg运动方式散步快走慢跑快跑消耗能量E/J3151165.512601764（2） 请画出小腿肌肉施加的拉力F的力臂l1（2）根据图片，估算小腿肌肉产生的拉力是_N（3）人向前走一步的过程中，重心升高约4cm，人克服自身重力约做了_J的功（4）通过查阅资料：人以不同方式徒步运动半小时，消耗人体内的能量如上表所示请你从能量角度分析“暴走”能健身的原因：_6.如图杠杆能绕O点转动，若OB长为0.2m，OC长为0.3m，AC长为0.4m，物体重力G为50N为维持杠杆图示的平衡，请在图中画出最小力F并计算出其大小7.如图所示，将质量为6kg，边长为0.1m的正方体合金块，用细线挂在轻质杠杆A点处，在B点施加与杠杆垂直的力F1时，杠杆在水平位置平衡，其中OB=3OA（g取10N/kg）求：（1）合金块的重力；（2）合金块的密度；（3）拉力F1的大小。8.某同学做探究杠杆平衡条件的实验。（1）