2020-2021备战中考物理备考之杠杆平衡压轴培优-易错-难题篇含答案

一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1．如图所示，在调节平衡后的杠杆两侧，分别挂上相同规格的钩码，杠杆处于平衡状态。如果在两侧钩码下方各增加一个与原来规格相同的钩码，则（）A．左端下降B．右端下降C．仍然平衡D．无法判断【答案】A【解析】【分析】本题考查杠杆的平衡原理。【详解】杠杆的平衡原理是：动力×动力臂=阻力×阻力臂。图中，设一个钩码的重为G，杠杆每一小格的长度为L，则有G∙4L=2G∙2L，若两侧钩码下方各增加一个与原来规格相同的钩码，则杠杆的左边变成2G∙4L=8GL，右边变成3G∙2L=6GL，此时8GL>6GL，所以左端下降，故A符合题意，BCD都不符合题意。故选A。2．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。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，为提升重物，现选用轻质杠杆，不考虑杠杆支点O点处的摩擦，每次利用杠杆把同一重物匀速提升相同高度，下列说法正确的是A．当重物悬挂在A点，动力作用在C点时，该杠杆一定是省力杠杆B．当重物悬挂在C点，动力作用在B点时一定比作用在A点时要省力C．无论重物挂在A点还是B点时，利用该机械所做的有用功都相等D．如果动力作用在C点且方向始终保持与杆保持垂直，则提升重物过程动力大小不变【答案】C【解析】【分析】灵活运用杠杆平衡公式分析即可；【详解】AB．不论重物悬挂在A点或C点，也不论动力作用在C点还是B点，判断杠杆是省力还是费力，需要根据杠杆平衡公式，不仅与力的作用点有关，还与力的方向有关，因此无法在只知道力的作用点的情况下判断是否省力，故AB错误；C．无论重物挂在A点还是B点时，由于物体质量相同，上升高度相同，则根据可知，该机械所做的有用功都相等，故C正确；D．动力作用在C点且方向始终保持与杆保持垂直时，可得动力臂大小始终不发生变化，但由于物体上升，重物的阻力臂会逐渐减小，则由杠杆平衡公式可知动力会减小，故D错误。5．要使图中的杠杆平衡，分别用FA、FB、FC的拉力，这三个力的关系应是A．FA＞FB＞FC

B．FA＜FB＜FC

C．FA＞FC＞FB

D．FA=FB=FC【答案】C【解析】【分析】【详解】分别从支点向三条作用线做垂线，作出三个力的力臂，如图；从图可知，三个方向施力，F

B

的力臂L

OB

最长，其次是L

OC

、L

OA

，而阻力和阻力臂不变，由杠杆平衡条件可知，动力臂越长动力越小，所以三个方向施力大小：F

A

＞F

C

＞F

B

．故选C．6．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。7．如图所示，用轻质材料制成的吊桥搭在河对岸．一个人从桥的左端匀速走到桥的右端，桥面始终是水平的，不计吊桥和绳的重力，人从吊桥左端出发时开始计时．则人在吊桥上行走过程中，吊桥右端所受地面支持力F与人行走时间t的关系图像是()A． B． C． D．【答案】B【解析】【详解】吊桥相当于一个杠杆，以吊桥的左端为支点，人从吊桥左端出发，匀速走到桥的右端，杠杆受到人的压力（阻力）等于人的重力，动力臂为OA=L，杠杆受到物体的压力（阻力）F′=G，阻力臂为OB=vt，因为杠杆平衡，所以满足F×OA=F′×OB=G×vt，即：F×L=G×vt，由此可知，当t=0时，F=0．当t增大时，F变大，F与人行走时间t是正比例关系，故图象B正确，符合题意为答案．8．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。9．如图所示，体积之比为1∶2的甲、乙两个实心物块，分别挂在杠杆两端，此时杠杆恰好水平平衡，则甲、乙两个物块的密度之比为（）A．1∶1 B．1∶2C．4∶3 D．2∶1【答案】C【解析】【分析】【详解】由图知道，甲物体挂在左边第3格处，乙物体挂在右边第2格处，由杠杆的平衡条件知道，此时即所以，又因为V甲/V乙＝1/2，甲、乙两个物块的密度之比是故C正确。故选C。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．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。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（）A．L B．2L C．L D．L【答案】A【解析】【分析】因两部分对称，则可只研究一边即可；1砖受2和3支持力而处于平衡状态，则可由力的合成求得1对2的压力；而2砖是以4的边缘为支点的杠杆平衡，则由杠杆的平衡条件可得出2露出的长度，同理可求得4露出的长度，则可求得6、7相距的最大距离。【详解】1处于平衡，则1对2的压力应为；当1放在2的边缘上时距离最大；2处于杠杆平衡状态，设2露出的长度为x，则2下方的支点距重心在处；由杠杆的平衡条件可知解得设4露出的部分为x1；则4下方的支点距重心在处；4受到的压力为则由杠杆的平衡条件可知解得则6、7之间的最小距离应为故选A。13．如图所示，直杆OA的下端挂一重物G且可绕O点转动。现用一个始终与直杆垂直的力F将直杆由竖直位置缓慢转动到水平位置，不计杆的重力，则拉力F大小的变化情况是（）A．一直变小 B．一直不变C．一直变大 D．先变小后变大【答案】C【解析】【分析】【详解】由图可知，由于力F始终与杠杆垂直，则力F所对应的力臂始终不变，大小为力F的作用点到O点的距离，设为l1，在逐渐提升的过程中，重力大小不变，方向竖直向下，则对应力臂逐渐变大，设为l2，由于缓慢转动，视为受力平衡，则由杠杆平衡公式可得Fl1=Gl2由于等式右端重力G不变，l2逐渐变大，则乘积逐渐变大，等式左端l1不变，则可得F逐渐变大，故选C。14．如图所示，是自卸车的示意图，车厢部分可视为杠杆，则下列分析正确的是A．B点是支点，液压杆施的力是动力，货物重力是阻力B．B点是支点，物体A放在车厢前部可省力C．C点是支点，物体A放在车厢后部可省力D．C点是支点，物体A放在车厢前部可省力【答案】C【解析】【分析】【详解】由图可知车厢绕着点C

转动,所以

点C为支点;当物体

放在车厢的后部时,动力臂大于阻力臂,因此省力，所以选项ABD

都不正确，故答案为

C.15．如图是上肢力量健身器示意图，杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动，，配重的重力为120牛，重力为500牛的健身者通过细绳在B点施加竖直向下的拉力为F1时，杠杆在水平位置平衡，配重对地面的压力为85牛，在B点施加竖直向下的拉力为F2时，杠杆仍在水平位置平衡，配重对地面的压力为60牛。已知，杠杆AB和细绳的质量及所有摩擦均忽略不计，下列说法正确的是（）A．配重对地面的压力为50牛时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为160牛B．配重对地面的压力为90牛时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为120牛C．健身者在B点施加400牛竖直向下的拉力时，配重对地面的压力为35牛D．配重刚好被匀速拉起时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为540牛【答案】C【解析】【分析】【详解】当配重在地面上保持静止状态时，它受到的绳子的拉力为由图知动滑轮上有2段绳子承担物重，因此杠杆A点受到的拉力根据杠杆的平衡条件得到即因为所以则即当压力为85N时当压力为60N时因为所以解得A．当配重对地面的压力为50N时，B点向下的拉力为故A错误；B．当配重对地面的压力为90N时，B点向下的拉力为故B错误；C．健身者在B点施加400N竖直向下的拉力时，根据可得解得故C正确；D．配重刚好被拉起，即它对地面的压力为0，根据可得因为人的最大拉力等于体重500N，因此配重不可能匀速拉起，故D错误。故选C。16．如图所示，轻质杠杆MON及支架是一个固连在一起的整体，且能绕O点转动，，图中正方体D通过细线与N点相连且与水平地面的接触面积S为8×10-2m2。当物体A的质量为8kg时，杠杆在水平位置上平衡，物体D对水平地面的压强p1为4000Pa；当把物体A换成质量为30kg的物体B，支点移至，使时，杠杆仍在水平位置上平衡，物体D对水平地面的压强为p2；此时用物体C替换物体B，杠杆仍在水平位置上平衡，物体D对水平地面的压强为0，（杠杆、支架和托盘的重力不计，g取I0N/kg）则下列结论正确的是（）A．物体C的重力为300NB．物体D的质量为32kgC．p2为500PaD．物体C对托盘的压力为40N【答案】C【解析】【分析】【详解】当放物体A时，地面对物体的支持力等于物体对地面的压力此时杠杆受到的拉力根据杠杆平衡条件可知解得则物体D的质量故B错误；放物体C时，D对地面的压强为0，此时支持点在，根据杠杆的平衡条件可知则故A错误；物体C对托盘的压力等于C的重力为330N，故D错误；当放上物体B时，根据杠杆的平衡条件可知则则物体D对地面的压强故C正确。故选C。17．如图所示，AC硬棒质量忽略不计，在棒的B点悬挂一个重物，在棒的C点施加一个方向沿的力F，棒在力F的作用下从水平位置被缓慢提升到图示位置。则下列相关描述正确的是（）A．力F的方向沿向下 B．ABC是费力杠杆C．阻碍杠杆转动的力是悬挂在杠杆上的物体的重力 D．在提升过程中，力F变小【答案】D【解析】【详解】A．F1对杠杆的拉力向下，则为了将杠杆抬起，力F的方向应沿向上，故A错误；B．由于力F的方向应沿向上，则动力臂为S2，阻力臂小于动力臂，则杠杆为省力杠杆，故B错误；C．与杠杆接触的是悬挂在杠杆上的绳子，则阻碍杠杆转动的力是绳子对杠杆的拉力，故C错误；D．在移动过程中，F1的力臂逐渐变小，拉力F力臂不变，则由杠杆平衡公式F1l1=F2l2可知力F变小，故D正确。故选D。18．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。19．如图甲，轻质杠杆AOB可以绕支点O转动，A、B两端分别用竖直细线连接体积均为1000cm3的正方体甲、乙，杠杆刚好水平平衡，已知AO:OB=5:2；乙的重力为50N，乙对地面的压强为3000Pa．甲物体下方放置一足够高的圆柱形容器，内装有6000cm3的水(甲并未与水面接触)，现将甲上方的绳子剪断，甲落入容器中静止，整个过程不考虑水溅出,若已知圆柱形容器的底面积为200cm2，则下列说法中正确的是（）A．杠杆平衡时，乙对地面的压力为50NB．甲的密度为2×103kg/m3C．甲落入水中静止时，水对容器底部的压强比未放入甲时增加了400PaD．甲落入水中静止时，水对容器底部的压力为14N【答案】C【解析】【分析】【详解】A．乙的边长L乙==10cm=0.1m，乙的底面积S乙=L乙2=（0.1m）2=0.01m2，杠杆平衡时，乙对地面的压力F乙=p乙S乙=3000Pa×0.01m2=30N，故A错误；B．地面对乙的支持力和乙对地面的压力是相互作用力，地面对乙的支持力F乙支持=F乙=30N，B端受到的拉力FB=G乙-F乙支持=50N-30N=20N，由杠杆的平衡条件可知G甲OA=FBOB，G甲==8N，甲的密度ρ甲==0.8×103kg/m3故B错误；C．因为ρ甲＜ρ水，甲落入水中静止时，处于漂浮状态，F浮甲=G甲=8N，排开水的体积V排甲==8×10-4m3，甲落入水中静止时水面上升的高度Δh==0.04m，水对容器底部的压强比未放入甲时增加了Δp=ρgΔh=1×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa，故C正确；D．原来容器中水的深度h==30cm=0.3m，甲落入水中静止时，水的深度h1=h+Δh=0.3m+0.04m=0.34m，甲落入水中静止时，水对容器底部的压强p1=ρgh1=1×103kg/m3×10N/kg×0.34m=3400Pa，甲落入水中静止时，水对容器底部的压力F=p1S容=3400Pa×200×10-4m2=68N，故D错误．20．如图所示，两个等高的托盘秤甲、乙放在同一水平地面上，质量分布不均匀的木条AB重24N，A、B是木条两端，O、C是木条上的两个点，AO=B0，AC=OC．A端放在托盘秤甲上，B端放在托盘秤乙上，托盘秤甲的示数是6N．现移动托盘秤甲，让C点放在托盘秤甲上．此时托盘秤乙的示数是（）A．8N B．12N C．16N D．18N【答案】C【解析】【分析】在做双支点的题目时，求左边的力应以右边支点为支点，求右边的力应以左边支点为支点；本题A端放在托盘秤甲上，以B点支点，根据杠杆平衡条件先表示出木条重心D到B的距离，当C点放在托盘秤甲上C为支点，再根据杠杆平衡条件计算托盘秤乙的示数．【详解】设木条重心在D点，当A端放在托盘秤甲上，B端放在托盘秤乙上时，以B端为支点，托盘秤甲的示数是6N，根据力的作用是相互的，所以托盘秤对木条A端的支持力为6N，如图所示：由杠杆平衡条件有：，即：，所以：，，当C点放在托盘秤甲上时，仍以C为支点，此时托盘秤乙对木条B处的支持力为FB，因为所以，由杠杆平衡条件有：，即：，所以：FB=16N，则托盘秤乙的示数为16N．故选C．【点睛】本题考查了杠杆平衡条件的应用，关键正确找到力臂，难点是根据杠杆的平衡条件计算出木条重心的位置．21．一轻质不等臂杠杆AOB的左右两端分别吊着一实心铝块和铜块，此时杠杆在水平位置平衡。现将铝块、铜块同时浸没在水中，如图所示。已知：，，，则下列判断正确的是（）A．A端下降 B．B端下降C．仍然平衡 D．无法判断【答案】B【解析】【分析】【详解】在轻质不等臂杠杆AOB两端吊上实心铝块和铜块时，杠杆在水平位置平衡，由图知OB<OA，据杠杆的平衡条件得G铝⋅OA=G铜⋅OB即ρ铝V铝g⋅OA=ρ铜V铜g⋅OB而ρ铝<ρ铜，所以V铝g>V铜g将铝块和铜块同时浸没在水中后，杠杆左、右两边有(G铝-F浮)⋅OA，(G铜-F浮＇)⋅OB即(ρ铝V铝g-ρ水V铝g)⋅OA，(ρ铜V铜g-ρ铜V铜g)⋅OB那么ρ铝V铝g⋅OA-ρ水V铝g⋅OA<ρ铜V铜g⋅OB-ρ铜V铜g⋅OB所以B端下沉。故A