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=2G⨯20=40G
F2L2=0
F3L3=2G⨯20=40G
F1L1=F2L2+F3L3
杠杆重新平衡,故D符合题意。
故选D。
7.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∶1B.1∶2
C.4∶3D.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。
8.如图所示,小明利用一根长为L的扁担挑水,他在扁担的左端挂上质量为m1的水桶,在右端挂上质量为m2的水桶,右手扶着扁担右侧。
已知m1>m2,不计扁担自重,下列说法正确的是()
A.若要右手不使力,小明的肩应靠近扁担左端
B.若要右手不使力,小明的肩应靠近扁担右端
C.小明的肩位于扁担中点时,右手需要给扁担施加向上的力
D.扁担与肩的接触面积越小,肩受到的压强越小
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
AB.扁担在左端挂了m1的水桶,右端挂了m2的水桶,左端的重力大于右端的重力,根据杠杆的平衡条件
可知,若要扁担平衡右手不使力,人的肩膀应靠近扁担左端,故A正确,B错误;
C.小明的肩位于扁担中点时,左端的重力大于右端的重力,根据杠杆的平衡条件
可知,左端下沉,为了使扁担在水平位置平衡,右手需要给扁担施加向下的力,故C错误;
D.根据压强的公式
可知,压力一定时,扁担与肩的接触面积越小,肩受到的压强越大,故D错误。
故选A。
9.如图所示,小凯用拉力F提着重为G的物体匀速缓慢上升h,下列关于杠杆的有关说法正确的是( )
A.拉力F所做的总功为Fh
B.杠杆的机械效率是Gh/Fh×100%
C.若把悬挂点从A点移至B点,把同一物体匀速缓慢提升相同的高度,拉力的大小与原来相同
D.若把悬挂点从A点移至B点,把同一物体匀速缓慢提升相同的高度,拉力所做的总功与原来相同
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.重为G的物体匀速缓慢上升h,总功应为拉力F与力的方向上的位移s的乘积,由图可知
s>h
则总功
故A项错误;
B.物体重力做的功为有用功是
而拉力做的功大于Fh,故B项错误;
C.悬挂点从A点移至B点,阻力臂增大,根据公式
,阻力不变,阻力臂增大,动力臂不变则动力增大即拉力F变大,故C项错误;
D.把悬挂点从A点移至B点,把同一物体匀速缓慢提升相同的高度,理想状态下,没有额外功,所以拉力所做的总功与原来相同,故D项正确。
故选D。
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.200NB.300NC.400ND.500N
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
由平衡条件可知
则
故选B。
12.如图所示,杠杆始终处于水平平衡状态,改变弹簧测力计拉力F的方向,使其从①→②→③,此过程中( )
A.①位置力臂最长B.③位置力臂最长
C.弹簧测力计示数先变大后变小D.弹簧测力计示数先变小后变大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
AB.力臂是支点到力的作用点的线段,由图可知当弹簧测力计在②位置时力臂最大,故AB不符合题意;
CD.从①→②→③时动力臂先变大后变小,由图可知阻力等于钩码重力不变,在水平位置平衡所以阻力臂也不变,根据杠杆平衡的条件可知,弹簧测力计给杠杆的拉力先变小后变大,故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
13.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.
14.如图,用橇棒撬起石块并保持平衡,下列说法正确的是()
A.动力对橇棒的转动效果小于阻力对橇棒的转动效果
B.手在A点竖直向下施力时,撬棒是个省力杠杆
C.手在A点向不同方向施力时,力的大小都相等
D.手分别在A、B两点沿竖直向下方向施力时,在B点比在A点费力
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.因用撬棒撬起石块并保持平衡,根据杠杆的平衡条件,动力乘动力臂等于阻力乘阻力臂。
所以动力对撬棒的转动效果等于于阻力对撬棒的转动效,A选项错误;
B.手在A点竖直向下施力时,动力臂大于阻力臂,根据杠杆的平衡条件,动力小于阻力,撬棒是个省力杠杆,B选项正确;
C.手在A点向不同方向施力时,动力的力臂大小随方向的改变而改变,而阻力和阻力臂大小不变,所以动力的大小不相等,C选项错误;
D.手分别在A、B两点沿竖直向下方向施力时,在A点的动力臂小于在B点的动力臂,根据杠杆的平衡条件,手在A点沿竖直向下方向施力大于在B点沿竖直向下方向施加的力,即在A点比在B点费力,D选项错误。
故选B。
15.如图所示,重力为G的均匀木棒竖直悬于O点,在其下端施一始终垂直于棒的拉力F,让棒缓慢转到图中间虚线所示位置,在转动的过程中()
A.动力臂逐渐变大
B.阻力臂逐渐变大
C.动力F保持不变
D.动力F逐渐减小
【答案】B
【解析】
【分析】
先确定阻力臂、动力臂的变化,然后根据杠杆平衡的条件(动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂)分析动力的变化。
【详解】
A.由图示可知,木棒是一个杠杆,力F是动力,力F始终垂直与木棒,则木棒的长度是动力臂,木棒长度保持不变,动力臂保持不变,故A不符合题意;
B.木棒的重力是阻力,阻力大小不变,木棒在竖直位置时,重力的力臂为0,转过θ角后,重力力臂(阻力臂)逐渐增大,故B符合题意;
CD.已知G、L保持不变,LG逐渐变大,由杠杆平衡条件有
GLG=FL
动力F逐渐增大,故CD不符合题意。
故选B。
【点睛】
本题考查了杠杆平衡条件的应用,知道杠杆平衡的条件,会熟练应用杠杆平衡的条件分析问题解决问题是关键。
16.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。
17.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。
18.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。
19.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>GB.F1=
C.重力的力臂等于S1D.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。
20.如图所示,轻质均匀杠杆分别挂有重物GA和GB(GA>GB),杠杆水平位置平衡,当两端各再加重力相同的物体后,杠杆
A.仍能保持平衡
B.不能平衡,左端下沉
C.不能平衡,右端下沉
D.不能确定哪端下沉
【答案】C
【解析】
【详解】
杠杆原来在水平位置处于平衡状态,此时作用在杠杆上的力分别为GA和GB,其对应的力臂分别为lA和lB,如图所示:
根据杠杆平衡条件可得:
GAlA=GBlB;
已知GA>GB所以lA(GA+G)⋅lA=GAlA+GlA
右边力和力臂的乘积:
(GB+G)⋅lB=GBlB+GlB
由于lA所以:
GAlA+GlA即右边力和力臂的乘积较大,所以杠杆不能平衡,向右端下沉。
故选C。
21.如图所示,一块厚度很薄、质量分布均匀的长方体水泥板放在水平地面上,若分别用一竖直向上的动力F1、F2作用在水泥板一端的中间,欲使其一端抬离地面,则()
A.F1>F2,因为甲中的动力臂长
B.F1C.F1>F2,因为乙中的阻力臂短
D.F1=F2,因为动力臂都是阻力臂的2倍
【答案】D
【解析】
【分析】
把水泥板看做一个杠杆,抬起一端,则另一端为支点;由于水泥板是一个厚度、密度都均匀的物体,所以,其重力的作用点在其中心上,此时动力F克服的是水泥板的重力,即此时的阻力臂等于动力臂的一半;在此基础上,利用杠杆的平衡条件,即可确定F1与F2的大小关系。
【详解】
两次抬起水泥板时的情况如图所示:
在上述两种情况下,动力克服的都是水泥板的重力,对于形状规则质地均匀的物体,其重心都在其几何中心上,所以两图中动力臂都是阻力臂的2倍;依据
可得,
,
所以,前后两次所用的力相同,即
,故ABC都错误,D正确。
【点睛】
本题作为考查杠杆平衡条件应用的一道经典例题,很容易让学生在第一印象中选错,一定要仔细分析,重点记忆!
22.如图所示,在探究杠杆平衡条件的实验中,杠杆处于水平平衡状态,所用钩码完全相同。
下列做法中能使杠杆再次平衡的是
A.分别在两边钩码下再增加一个相同钩码
B.左边减少1个钩码,右边减少2个钩码
C.两边钩码均向支点移动相同的距离
D.左边钩码向左移1.5cm,右边钩码向右移1cm
【答案】D
【解析】
【详解】
设一个钩码的重力为G,左边钩码到支点的距离为3l,因为杠杆正处于水平平衡,所以由杠杆平衡条件可得
,
解得
,即右边钩码到支点的距离为2l;
A.若分别在两边钩码下再增加一个相同钩码,则
,
此时杠杆不再平衡,不符合题意;
B.若左边减少1个钩码,右边减少2个钩码,则
,
此时杠杆不再平衡,不符合题意;
C.若两边的钩码均向支点移动相同的距离l,则
,
此时杠杆不再平衡,不符合题意;
D.若左边钩码向左移1.5cm,右边钩码向右移1cm,则
,
此时杠杆平衡,符合题意。