2020-2021中考物理备考之杠杆平衡压轴培优易错试卷篇及答案解析

一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1．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。2．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10N B．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750Pa D．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。3．如图，一个长方体木箱，重心在它的几何中心，其高度为H、正方形底面的边长为L、重为G。想把这个木推倒（木箱较重，不会移动），在其中部的中心最初施加一个水平推力大小是（）A． B．C． D．【答案】D【解析】【分析】【详解】由图示可知，把这个木箱推倒，它右下端与地面的接触点是支点，当小孩水平推木箱时，力臂为，阻力为木箱的重力，阻力臂为，如图所示：根据杠杆的平衡条件可得G×=F×F=故选D。4．用图示装置探究杠杆平衡条件，保持左侧的钩码个数和位置不变，使右侧弹簧测力计的作用点A固定，改变测力计与水平方向的夹角θ，动力臂l也随之改变，所作出的“F-θ”图象和“F-l”图象中，正确的是A． B．C． D．【答案】C【解析】【详解】A．动力F和θ的关系，当F从沿杆方向（水平向左）→垂直于杆方向（与水平方向成90°）→沿杆方向（水平向右），由图可知，F对应的动力臂l=OA×sinθ，动力臂l先变大后变小，则动力F先变小后变大，所以A错误；B．当θ等于90°时，动力臂最大，动力最小但不为零，所以B错误；CD．根据杠杆平衡条件Fl=F2l2可得：F=，由于F2、l2不变，则F和l成反比，故C正确，D错误。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．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Fa∶Fc=4∶1D．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Fa∶Fc=4∶1。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．如图所示装置，杆的两端A、B离支点O的距离之比，A端接一重为GA的物体，B端连一滑轮，滑轮上挂有另一重为GB的物体。现杠杆保持平衡，若不计滑轮重力，则GA与GB之比应是（）A．1∶4 B．1∶2 C．1∶1 D．2∶1【答案】C【解析】【分析】【详解】由杠杆平衡条件可知即因所以由图和动滑轮的特点可知故故选C。9．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。10．如图所示，轻质杠杆OA的B点挂着一个重物，A端用细绳吊在圆环M下，此时OA恰成水平且A点与圆弧形架PQ的圆心重合，那么当环M从P点逐渐滑至Q点的过程中，绳对A端的拉力大小将（）A．保持不变 B．逐渐增大 C．逐渐减小 D．先变小再变大【答案】D【解析】【详解】作出当环M位于P点、圆弧中点、Q点时拉力的力臂l1、l2、l3如下由图可知，动力臂先增大，再减小，阻力与阻力臂不变，则由杠杆平衡公式F1l1=F2l2可知，拉力先变小后变大，故选D。11．如图所示，轻质杠杆AOB的支点是O，AO=BO。若在A端和B端分别悬挂重力相等的两个重物，则杠杆（）A．保持平衡 B．A端下沉C．B端下沉 D．以上均可能【答案】B【解析】【分析】【详解】轻质杠杆AOB的重力可不计，杠杆的示意图如下所示：动力和阻力大小均等于物体的重力，两个重物的重力相等，则F1=F2；动力臂为OA，阻力臂为OC，满足所以可知根据杠杆的平衡条件可知，A端下沉。故选B。12．如图，小明用一轻质杠杆自制简易密度秤的过程中，在A端的空桶内分别注入密度已知的不同液体，改变物体M悬挂点B的位置，当杠杆在水平位置平衡时，在M悬挂点处标出相应液体的密度值，下列关于密度秤制作的说法中，正确的是（）A．每次倒入空桶的液体质量相同B．秤的刻度值分布不均匀C．增大M的质量，秤的量程会减小D．悬点适当左移，秤的量程会增大【答案】D【解析】【分析】【详解】A．轻质杠杆自身的质量不计，假如每次倒入空桶的液体质量相同，那么液体的重力是相同的，根据杠杆的平衡条件可知，、、不变，则不变，物体M悬挂点B的位置是不变的，这样不能知道液体的密度，密度秤不能正常使用，A错误；B．每次倒入空桶的液体体积相同，根据杠杆的平衡条件可知，即化简可得，可知与成正比，则秤的刻度值分布是均匀的，B错误；C．增大M的质量，根据杠杆的平衡条件可知，秤的量程会变大，C错误；D．悬点适当左移，阻力臂是增大的，根据杠杆的平衡条件可知，秤的量程会变大，D正确。故选D。13．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。14．如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体M为重5000N的配重，杠杆AB的支点为O，已知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．工人对地面的压力为400NB．建筑材料P重为600NC．建筑材料P上升的速度为3m/sD．物体M对地而的压力为4400N【答案】A【解析】【分析】【详解】A．当工人用300N的力竖直向下拉绳子时，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，由力的平衡条件知道F+F支=G即F支=G-F=700N-300N=400N由于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A正确；B．由图知道，绳子的有效段数是n=2，且滑轮组摩擦均不计，由知道，建筑材料P的重力G=2F-G动=2×300N-100N=500N故B错误；C．因为物重由2段绳子承担，所以，建筑材料P上升的速度故C错误；D．以定滑轮为研究对象，定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杆对定滑轮向上的拉力，由力的平衡条件知道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=F′A=1000N由杠杆的平衡条件知道FA×OA=FB×OB又因为OA：OB=1：2，所以由于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D错误。故选A。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．如图所示甲乙两杠杆处于水平位置平衡，甲图上有两个体积不同的铁球，乙图上有两个体积相向的铝球和铁球，如果把他们都浸没在水中，则杠杆将发生的变化是A．仍保持平衡 B．甲仍保持平衡，乙失去平衡C．都失去平衡 D．甲失去平衡，乙仍保持平衡【答案】B【解析】【详解】甲杠杆：浸入水中之前，由杠杆平衡条件可得即所以浸入水中后左端力和力臂的乘积为：浸入水中后右端力和力臂的乘积为：所以浸入水中后，左右两端力和力臂的乘积相等，故杠杆仍然平衡。乙杠杆：浸入水中之前，由杠杆平衡条件可得即①浸入水中后左端力和力臂的乘积为：②浸入水中后右端力和力臂的乘积为：③由于，结合①可知，左端力和力臂的乘积小于右端力和力臂的乘积，故杠杆失去平衡、右端下沉，故选B。【点睛】本题考查了学生对阿基米德原理、杠杠平衡条件的掌握和运用，利用好力臂大小关系和受到的浮力大小关系是本题的关键。17．如图所示，轻质杠杆左侧用细绳挂着正方体甲，正方体甲放在水平放置的电子测力计上，右侧挂着重为1N的钩码乙，O为支点，正方体甲的边长为0.1m。在杠杆水平平衡的条件下，当只改变动力臂l1，电子测力计的示数T随之改变，T-l1的关系如图所示。则下列判断正确的是（）A．阻力臂l2为6cmB．正方体甲受到的重力为6NC．当动力臂l1=2cm时，左侧细绳对杠杆的拉力为2ND．当动力臂l1=4cm时，正方体甲对电子测力计的压强为100Pa【答案】D【解析】【分析】通过甲物体处于平衡条件的分析确定杠杆所受的拉力大小，再根据杠杆平衡条件结合图像上不同的点来解题。【详解】A．根据题意，甲始终处于静止状态，甲受到绳子的拉力，甲物体自身的重力，电子秤对甲物体的支持力物体拉杠杆的力和杠杆拉物体的力是一对相互作用力电子测力计对物体甲的支持力和物体甲对电子测力计的压力是一对相互作用力即根据杠杆的平衡条件得根据图像可知当T1=2N，L1=2cm根据图像可知当T1=1N，L1=4cm解得L2=2cm，G=2N，A、B选项错误；C．由图像可知，当L1=2cm，此时T1=2N细绳对杠杆的拉力是1N，C选项错误；D．由图像可知，当L1=4cm，此时T1=1N，由公式D选项正确。故答案选择D。18．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．19．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。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相同，并结合杠杆的平衡条件确定杠杆的类型，即为等臂杠杆；因此当铁块、铅块都浸没水中后，受到浮力较小的一侧，杠杆下沉。【详解】原来杠杆平衡，且铅块和铁块质量相同（重力相同），且杠杆为等臂杠杆；由杠杆平衡条件可知，两侧的力臂相同，铅块和铁块质量相同，因为，则由可知，