物理杠杆平衡的专项培优-易错-难题练习题含答案

一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1．如图为搬运砖头的独轮车，车箱和砖头所受的总重力G为1000N（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．200N B．300N C．400N D．500N【答案】B【解析】【分析】【详解】由平衡条件可知则故选B。2．如图所示，作用在A点的各个力中，不可能使杠杆平衡的力是A．F3和F4B．F1和F3C．F2和F4D．F1和F2【答案】A【解析】【详解】因为力F3的作用线所在的直线过支点O，所以力F3的力臂为0，又因为0乘以任何数都为0，所以力F3不能使杠杆平衡；力F4使杠杆转动方向与重物使杠杆的转动方向相同，所以力F4不能使杠杆平衡；力F1和F2使杠杆转动方向与重物使杠杆转动方向相反，所以力F1和F2可以使杠杆平衡；故选A。3．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D．A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；D．C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。4．如图所示，在探究“杠杆平衡条件”的实验中，杠杆在力F作用下在水平位置平衡，现保持杠杆始终在水平位置平衡，将弹簧测力计绕B点从a转动到b的过程中，拉力F与其力臂的乘积变化情况是（）A．一直变小 B．一直变大C．一直不变 D．先变小后变大【答案】C【解析】【分析】【详解】将测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中，钩码的重力不变，其力臂OA不变，即阻力与阻力臂的乘积不变；由于杠杆始终保持水平平衡，所以根据杠杆的平衡条件可知，拉力F与其力臂的乘积也是不变的。故选C。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，l1l2，F1F2。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。故选D。6．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。7．一根粗细均匀的铁棒挂在中点时刚好处于平衡，如图（a）所示，如果将右端弯成如图（b）所示的情况，铁棒将（）A．顺时针转动 B．逆时针转动 C．静止不动 D．以上三种情况均有可能【答案】B【解析】【分析】【详解】图a中，水平铁棒在水平位置处于平衡状态，根据杠杆平衡条件可知图b中，将铁棒右端弯折，此时铁棒右边的重力不变，右端铁棒的重心将向左移动，力臂减小，而左边的力和力臂不变；因此所以铁棒左端下沉，右端上升，即铁棒将沿逆时针转动。故选B。8．如图杠杆用细线悬挂起来，分别在A、B两端分别挂上质量为、的重物时，杠杆平衡，此时AO恰好处于水平位置，，不计杠杆重力，则、的关系为A． B．C． D．无法判断【答案】C【解析】【详解】杠杆示意图如下：根据杠杆的平衡条件：可知，即因为力与相应的力臂成反比关系，从图中可以看出力臂，所以物体的重力，即，故选C。9．如图所示，杠杆在水平位置处于平衡状态。下列操作仍能使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．左侧的钩码向左移一格，右侧增加一个钩码C．在两侧钩码下方，同时加挂一个相同的钩码D．在两侧钩码下方，同时减去一个相同的钩码【答案】B【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A．两边各向外移一格，左边右边由于杠杆右端下沉，故A不符合题意；B．左侧的钩码向左移一格，右侧增加一个钩码，因左边右边因故B符合题意；C．在两侧钩码下方，同时加挂一个相同的钩码，左边右边因为杠杆左端下沉，故C不符合题意；D．在两侧钩码下方，同时减去一个相同的钩码，左边右边由于杠杆右端下沉，故D不符合题意。故选B。10．如图所示的轻质杠杆OA上悬挂着一重物G，O为支点，在A端用力使杠杆平衡。下列叙述正确的是（）A．此杠杆一定是省力杠杆 B．沿竖直向上方向用力最小C．沿杆OA方向用力也可以使杠杆平衡 D．此杠杆可能是省力杠杆，也可能是费力杠杆【答案】D【解析】【分析】【详解】A．因为无法确定动力臂的大小，所以无法确定是哪种杠杆，故A错误；B．沿垂直杠杆向上的方向用力，动力臂最大，动力最小，最省力，故B错误；C．沿OA方向动力臂是零，杠杆无法平衡，故C错误。D．因为杠杆的动力臂无法确定，所以它可能是省力杠杆，也可能是费力杠杆，故D正确。故选D。11．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5000NC．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=v绳=×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FA′=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FA=FA′=1000N根据杠杆的平衡条件FA×OA=FB×OB，且OA:OB=1:2，所以FB=FA×=1000N×=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FB′=FB=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FM支持=GM−FB′=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FM压=FM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=(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。12．C点为硬棒AD的重心，硬棒可绕A点转动。在棒的B点施加力F1，F1的方向沿OO'线，棒在图所示位置处于静止状态。则A．F1>G B．F1=C．重力的力臂等于S1 D．F1方向沿OO′线向下【答案】A【解析】【分析】【详解】AB．由图像可得，A点到F1的距离为s2，若令A点到重力的距离为s3，根据杠杆的平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”可知可以推出由于可得故A选项正确，符合题意，B选项错误，不符合题意；C．重力的力臂为支点A到重力的距离，重力竖直向下，因此力臂为水平方向，故C选项错误，不符合题意；D．F1与G在支点同侧，重力方向竖直向下，所以F１的方向应该向上，故D选项错误，不符合题意。13．有一根一端粗一端细的木棒，用绳子拴住木棒的O点，将它悬挂起来，恰好在水平位置平衡，如图所示，若把木棒从绳子悬挂处锯开，则被锯开的木棒（）A．粗细两端质量一样 B．粗端质量较大C．细端质量较大 D．无法判定【答案】B【解析】【详解】如图1，设O点到粗端的距离为L，在O点左侧对称地割取长也为L的一段（图1）。现再次利用对称割法，在O点右侧割取与O点左侧所割等大的一部分（图2虚线部分），将两次所割取的部分（各自重力显然是相等的）取走，则原木棒只剩下图2所示部分。设左端剩下的重力为G左，力臂为l左，右端剩下的重力为G右，力臂为l右，由杠杆平衡条件有：G左l左G右l右，很明显l左>l右，故有G左<G右，再加上被取走的部分，仍有左端的重力小于右端重力，即粗端重力大，质量大。故选B。14．在一个长3米的跷跷板（支点在木板中点）的两端分别放置两个木箱，它们的质量分别为m1=30kg，m2=20kg，为了使跷跷板在水平位置平衡，以下做法可行的是（）A．把m1向右移动0.5米 B．把m2向左移动0.5米C．把m1向右移动0.2米 D．把m2向左移动0.3米【答案】A【解析】【分析】【详解】跷跷板的支点在木板中点，根据图中信息可知，木板左边受到的压力比右边大，为了使跷跷板在水平位置平衡，应该将m1向右移，则m2的力臂不变为1.5m，根据杠杆的平衡条件有代入数据可得m1向右移后的力臂m1的力臂由1.5m变为1m，为了使跷跷板在水平位置平衡，把m1向右移动0.5米，所以BCD项错误，A项正确。故选A。15．用如图所示的杠杆提升重物，设作用在A端的力F始终与杆垂直，那么，在将重物提升到最高处的过程中，力F的大小将()A．逐渐变小 B．先变小，后变大 C．逐渐变大 D．先变大，后变小【答案】D【解析】【分析】【详解】由题知，当慢慢提升重物时，重力(阻力)不变，阻力臂增大(水平时最大)，动力臂不变，即：G不变、L1不变,，L2增大∵FL1＝GL2∴力F逐渐变大；故选C.16．能使杠杆OA水平平衡的最小力的方向为（）A．AB B．AC C．AD D．AE【答案】A【解析】【分析】根据杠杆平衡的条件，F1×L1=F2×L2，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长．由此分析解答．【详解】由图知，O为支点，动力作用在A点，连接OA就是最长的动力臂，根据杠杆平衡的条件，要使杠杆平衡动力方向应向上，所以最小力方向为AB．故选A．【点睛】在通常情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长，连接杠杆中支点和动力作用点这两点所得到的线段就是最长力臂．17．身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900N的重物．已知扁担长为1.8m，重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA=0.8m，如图所示．则A．以哥哥的肩A为支点，可计算出弟弟承担的压力为400NB．以O为支点，可计算出兄弟二人承担的压力之比为4:9C．以O为支点，可计算出兄弟二人承担的压力之比为9:5D．以弟弟的肩B为支点，可计算出哥哥承担的压力为600N【答案】A【解析】【分析】【详解】A．设哥哥承担的压力为FA，弟弟承担的压力为FB，以哥哥的肩A为支点，由杠杆平衡条件可得：，，A选项正确；BC．因为支点是固定点，杠杆能绕支点转动，图中的O不符合支点的特点，B、C选项错误，不符合题意．D．以弟弟的肩B为支点，由杠杆平衡条件可得：,，D选项错误，不符合题意；18．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。19．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45NB．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3750PaD．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)利用杠杆平衡条件求出甲上方的绳上的拉力，再分析甲的受力情况，根据压强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：，解得，此时甲对地面的压强为；同理可得：，解得，此时甲对地面的压强为；两式联立解得：，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，此时，，解得，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，此时，，，解得，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，且假设甲的重心仍在M正下方，此时，，，解得，由A中条件可求出甲的底面积为，此时甲对地面的压强为，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．20．如图所示，在等臂杠杆两端各挂等重的实心铅块和铁块（），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