中考物理精选考点专项突破题集专题28 探究杠杆平衡条件测量机械效率解析版.docx

1、中考物理精选考点专项突破题集专题28 探究杠杆平衡条件测量机械效率解析版专题28 探究杠杆平衡条件、测量机械效率考点一 探究杠杆平衡条件1(2019威海)小明利用杠杆做了以下实验，实验时使用的每个钩码的质量均相等，杠杆上相邻刻线间的距离相等，请回答下列问题：（1）如图甲所示，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆的左端下沉，若想使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向 调节。杠杆在水平位置平衡后，在A点悬挂2个钩码，要使杠杆在水平位置再次平衡，需在B点悬挂 个钩码；之后在A、B两点再各增加1个钩码，杠杆将 （选填“不动”、“顺时针旋转”或“逆时针旋转”）。（2）如图乙所示，小明在A、C

2、两点分别悬挂等重的载物盘，制作了一个天平，左盘盛放物体，右盘加减砝码，此天平是利用了哪一类杠杆制作面成的？ 。（3）小明正确使用自制天平称量物体质量时：假如支点O因某种原因向右偏移，则测量值 真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）；假如砝码因生锈等原因质量增大，则测量值 真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。【答案】（1）右；4；逆时针旋转；（2）等臂杠杆；（3）大于；小于。【解析】（1）杠杆静止时，杠杆左端下沉，说明右端偏高，平衡螺母需向右调节；设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件：FALAFBLB，即2G4LFB2L，解得FB4G，需挂4个钩码；在A、B两点

3、下方所挂的钩码下同时再加挂一个钩码，则左侧3G4L12GL，右侧5G2L10GL，因为12GL10GL，杠杆不能平衡，左端下降，即A端将下沉，杠杆逆时针旋转；（2）如图乙所示，小明在A、C两点分别悬挂等重的载物盘，制作了一个天平，左盘盛放物体，右盘加减砝码，此天平是利用了等臂杠杆的原理；（3）小明正确使用自制天平称量物体质量时：假如支点O因某种原因向右偏移，砝码的力臂减小，故测量值大于实际值；假如砝码因生锈等原因质量增大，用比实际更少的砝码放在右盘，就可使横梁平衡。而读数时仍按上面标的数值来读数，使用这时计算物体质量就比实际少了。则测量值 小于真实值。2(2019盘锦)在探究“杠杆的平衡条件”

4、实验中：（1）实验前调节杠杆在水平位置平衡，目的是 。（2）通过多次实验得出如下数据：次数F1/Nl1/cmF2/Nl2/cm12214224183261124116285210120638212分析1、2、3次实验数据，可以发现实验中存在的问题是：没有改变 的大小。（3）分析4、5、6次实验数据，得出杠杆的平衡条件是 （用字母表示）。（4）如图所示是某次实验中的情形，把图中杠杆两侧的钩码各取下一个，为使杠杆再次在水平位置平衡，应将左侧钩码向 移动一个格，同时右侧钩码向 移动一个格。（均填“左”或“右”）O【答案】（1）消除杠杆自重对杠杆平衡的影响，同时便于测量力臂；（2）力；（3）F1l1F

5、2l2；（4）右；左【解析】（1）使杠杆在水平位置平衡，杠杆重心通过支点，可以消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；力臂在杠杆上，便于测量力臂大小；（2）分析1、2、3次实验数据，可以发现实验中存在的问题是：没有改变力的大小；（3）先将数据中的各自的力与力臂相乘，然后分析实验数据，找出关系式为F1l1F2l2；（4）设一个钩码的重力G，一格的长度为L，则当杠杆两侧的钩码各取下一个杠杆在水平位置平衡时：左边2G2L4GL右边G3L3GL；故杠杆不再水平平衡，左侧会下降。根据杠杆平衡条件，应将左侧钩码向右移动一个小格，将右侧钩码向左移动一个格，此时F1l1F2l22GL。3(2019镇江)小飞用图1装置来

6、探究杠杆的平衡条件，设弹簧测力计和钩码对杠杆的拉力分别为动力F1和阻力F2，l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。他的实验思路是：改变F2、l1和l2，测得杠杆平衡时所需的拉力F1，来寻找F1、F2、l1和l2四个物理量之间的关系。已知实验前已调节杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的量程为05N，杠杆上每一格长10cm。实验次数阻力F2/N阻力臂l2/cm动力臂l1/cm动力F1/N1433302418302.4347.5301.0（1）为便于测量力臂，弹簧测力计应沿 方向拉杠杆，并使之在 位置平衡；（2）小飞首先保持F2和l1不变而改变l2，所获得的实验数据如表格所示。第1次实验中弹簧测力计示数的放

7、大图如图2所示，则F1= N，此时杠杆的类型与 （选填“筷子”或“老虎钳”）相同；（3）为获得更多组数据，小飞继续进行（2）中实验，则为能顺利完成实验，在改变阻力臂l2时，l2应不超过 cm；完成上述实验后，小飞接下来还应进行的实验有：保持 不变而改变F2；保持F2和l2不变而改变l1。【答案】（1）竖直 水平 （2）4.4 筷子 （3）37.5 l2和l1【解析】（1）力臂是支点到力的作用线的垂直距离。当弹簧测力计拉力方向与杠杆垂直时，拉力作用点到支点的距离就是其力臂，这样便于从杠杆上直接读出力臂，由图杠杆水平平衡时拉力方向应为竖直方向；（2）图中弹簧测力计的分度值是0.1N，指针指在4N下

8、面第4个小格上，因此弹簧测力计读数为4N+0.1N4=4.4N；筷子是费力杠杆，动力臂小于阻力臂，目的是省距离，应用了实验中的第1次实验原理。（3）当F2=4N，动力臂l1=30cm，不变时，,弹簧测力计的最大拉力为5N，根据杠杆平衡条件可得在改变阻力臂l2时，l2应不超过的数值：l2= = 37.5cm探究杠杆的平衡条件时要探究F1、F2、l1和l2四个物理量之间的关系，因此还应探究保持l2和l1不变而改变F2；保持F2和l2不变而改变l1。4.(2019咸宁)小敏同学参加研学旅行时，在湖边捡到一块漂亮的小石块，她用家中常见物品与刻度尺巧妙地测出了小石块的密度,她的测量方案如下：用细绳将一直

9、杆悬挂，调节至水平位置平衡，记下细绳在直杆上的结点位置O；将一重物悬于结点O左侧的A点，小石块悬于结点O的右侧，调整小石块的位置，如图所示，当小石块悬于B点时，直杆在水平位置平衡； 用刻度尺测量OA的长度为L1，OB的长度为L2；保持重物的悬点位置A不变，将结点O右侧的小石块浸没在盛水的杯中(且未与杯底、杯壁接触),调整小石块的悬点位置，当小石块悬于C点时,直杆在水平位置平衡；用刻度尺测量OC的长度为L3。请根据她的测量方案回答以下问题(1)实验中三次调节了直杆在水平位置平衡，其中，第一次调节水平平衡是 ，第二次调节水平平衡是 ；(选填“a”或“b”)a消除直杆自重的影响 b.便于测量力臂(2

10、)实验中长度 (选填“L1”、“L2”或“L3”)的测量是多余的；(3)C点应该在B点的 (选填“左”或“右”)侧；(4)小石块密度的表达式为= (选用字母木、L1、L2、L3表示)。【答案】（1）a b （2）L1 （3）右 （4）水【解析】（1）第一次在实验前调节直杆在水平位置平衡的目的是使直杆的重心落在支点上，从而使直杆自重的力臂为0，使直杆自重对杠杆的平衡没有影响；第二、三次，在实验的过程中再次使直杆在水平位置平衡，此时直杆的力臂与直杆的一部分相重合，从而可以便于对力臂的测量。（2）实验中两次使直杆在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件，可以得到两个等式：G物L1=G石L2，G物L1=FL3

11、，所以有G石L2=FL3，所以G物L1在实验中起中间桥梁的作用，L1的测量是多余的。（3）实验中两次使直杆在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件，可以得到两个等式：G物L1=G石L2，G物L1=FL3，所以有G石L2=FL3，F是小石块浸没在水中时，小石块对直杆的拉力，由于浮力的作用，可知FL1，即C点在B点的右侧。（4）实验中两次使直杆在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件，可以得到两个等式：G物L1=G石L2，G物L1=FL3，所以有G石L2=FL3，G石L2=(G石F浮)L3石V石gL2=(石V石g水V排g)L3，因为小石块浸没在水中，所以V排=V石，所以石V石gL2=(石V石g水V石g)L3，解得

12、：石= 水5（2019宿迁）以下为“探究杠杆平衡条件”实验：O甲O乙B丙AOACB30（1）如图甲，把杠杆放在支架上并置于水平桌面，静止时发现杠杆左低右高，为了使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向_调节。（2）如图乙，在已经调节好的杠杆左A处挂4个钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，应在杠杆右边离支点4格的B处挂_个相同的砝码。（3）如图丙，在杠杆左边离支点4格的C处，用弹簧测力计与水平方向成30角斜向上拉，也可使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计示数为_N（每个钩码重0.5N）。【答案】右 2 2【解析】（1）把杠杆放在支架上并置于水平桌面后，发现杠杆左低右高，为了使杠杆在水平位置平衡，应将

13、右端平衡螺母向右调节；（2）设杠杆的一个小格为L，一个钩码的重为G，乙图，设在B处悬挂钩码的个数为n，由杠杆平衡条件得：4G2L=nG4L，解得：n=2，即应在杠杆右边B处挂2个钩码；（3）当弹簧测力计在C点斜向上拉（与水平方向成30角）杠杆，此时动力臂等于OC=4L=2L；根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可得，测力计的示数：F1=2N。6（2019德阳）如图所示是探究杠杆平衡条件的几个实验情景：（1）挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆_（选填“达到”或“没有达到”）平衡状态，接下来调节杠杆两端的螺母，使杠杆处于_。（2）如图乙所示，A点挂有2个质量均为50g的钩码、为了让杠杆

14、在水平位置平衡，应在B点挂_个质量均为50g的钩码。（3）如图丙所示，现给你一个量程为02N的弹簧测力计，若干个50g的钩码，钩码挂在C点处，现使用弹簧测力计和钩码使杠杆在水平位置平衡，则在C点处所挂钩码的最多个数为_个。【答案】达到 水平位置平衡 3 6【解析】（1）杠杆保持静止，此时杠杆处于静止状态，达到平衡； 由图中，杠杆的右端较高，平衡螺母应向右端移动使杠杆在水平位置平衡； （2）设杠杆的一个小格为L，一个钩码重为G，因为，F1l1=F2l2， 所以，2G3L=nG2L，所以，n=3，所以在B处挂3个钩码。 （3）为使拉力最小，动力臂要最长，拉力F的方向应该垂直杠杆向上，即竖直向上，动

15、力臂为最长，F作用点在最左端， 根据杠杆的平衡条件，在C点处所挂钩码的最多个数： nG4L=F6L，nmg4L=F6L， 代入数据：n0.05kg10N/kg4L=2N6L， 解得，n=6。 7. (2019聊城)下面是小聪利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆平衡条件”的实验。（1）实验前为方便测量力臂，应将杠杆调节到_位置平衡，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，这时应将平衡螺母向_（选“左”或“右”）端调节。（2）调节平衡后，在杠杆B点处挂6个钩码，如图甲所示，则在A点处应挂_个同样的钩码，杠杆仍然在水平位置平衡。（3）图乙是小聪利用弹簧测力计做的某次实验情景，已知杠杆

16、每格长5cm，钩码每个重0.5N，请将弹簧测力计的示数填入下表。实验序号动力F1/N动力臂L1/m阻力F2/N阻力臂L2/m1_0.153.00.10上述实验数据不符合杠杆平衡条件，出现问题的原因是_。【答案】水平 右 4 3.8 弹簧测力计没有竖直向下拉【解析】（1）实验前为方便测量力臂，应将杠杆调节到水平位置平衡，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，右端偏高，这时应将平衡螺母向右端调节。 （2）如图甲所示，在杠杆B点处挂6个钩码，设在则在A点处应挂n个同样的钩码，杠杆仍然在水平位置平衡； 设每个钩码重为G，每个小格为L，根据杠杆的平衡条件F动l动=F阻l阻： 6G2L=

17、nG3L，故n=4， 即在A点处应挂4个同样的钩码，杠杆仍然在水平位置平衡。 （3）弹簧测力计每一个大格代表1N，每一个小格代表0.2N，示数为3.8N。 弹簧测力计没有竖直向下拉，当弹簧测力计倾斜拉杠杆时，力臂变小，小于动力点到支点的距离，动力臂变小。 故答案为：（1）水平；右；（2）4；（3）3.8；弹簧测力计没有竖直向下拉。（1）在调平杠杆平衡时，杠杆的哪端高，平衡螺母要向哪端移动； （2）根据杠杆的平衡条件求解；（3）弹簧测力计读数时，先观察量程，然后根据指针所在位置进行读数。当弹簧测力计竖直动力臂等于动力点到支点的距离，当弹簧测力计倾斜拉杠杆时，力臂变小，小于动力点到支点的距离。实验

18、室中的杠杆上都标有刻度值，只有杠杆在水平位置平衡时，力臂的长度才可以直接通过读刻度值得出。当力倾斜作用在杠杆上，力臂变小，这是经常考查的内容。 8(2019巴彦淖尔)如图是“利用杠杆测量石块密度”的实验。（水1.0103kg/m3）（1）在实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，此时杠杆处于 （选填“平衡”或“不平衡”）状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 调节，这样做的目的是 ，并消除杠杆自重对实验的影响。（2）在溢水杯中装满水，如图乙所示，将石块缓慢浸没在水中，让溢出的水流入小桶A中，此时小桶A中水的体积 石块的体积。（3）将石块从溢水杯中取出，擦干后放入另一相同小桶B中，将装有水和石块

19、的A、B两个小桶分别挂在调好的杠杆两端，移动小桶在杠杆上的位置，直到杠杆在水平位置回复平衡，如图丙所示。此时小桶A、B的悬挂点距支点O分别为13cm和5cm，若不考虑小桶重力，则石块密度的测量值为 kg/m3；若考虑小桶重力，石块的实际密度将比上述测量值 。【答案】（1）平衡；右；便于从杠杆上测量力臂；（2）等于；（3）2.6103；偏大【解析】（1）杠杆静止在如图甲所示位置，杠杆处于静止状态，所以此时杠杆处于平衡状态；调节杠杆在水平位置平衡，目的是便于从杠杆上测量力臂，同时是为了让杠杆的重心在支点上，可避免杠杆自重的影响；杠杆的右端上翘，平衡螺母向上翘的右端移动；（2）在溢水杯中装满水，如图

20、乙所示，将石块缓慢浸没在水中，让溢出的水流入小桶A中，此时小桶A中水的体积等于石块的体积；（3）将装有水和石块的A、B两个小桶分别挂在调好的杠杆两端，移动小桶在杠杆上的位置，直到杠杆在水平位置回复平衡，如图丙所示。此时小桶A、B的悬挂点距支点O分别为13cm和5cm，若不考虑小桶重力，根据杠杆平衡条件可知，G石L1G水L2，即m石gL1m水gL2，石V石gL1水V水gL2，石V石L1水V水L2，因为倒出的水的体积就是石块的体积，即V石V水，则石块的密度石 水1103kg/m32.6103kg/m3；当将石块从水中拿出时，石片上会沾有水，因为体积没变，质量偏大。由可知，测量结果偏大。9. (20

21、19济宁)请你设计两种方案并分别在图11中标出钩码的个数和位置,使杠杆在水平位置平衡。【答案】见解析【解析】设一个钩码重力为G，杠杆上一个格为L，杠杆左边受到的力F14G，其力臂L13L，杠杆左边力和力臂的乘积：F1L14G3L12GL；为使杠杆平衡，杠杆右边力和力臂的乘积：F2L212GL；方案一：杠杆右边受到的力F23G，其力臂L24L，杠杆右边力和力臂的乘积：F2L23G4L12GL；方案二：杠杆右边受到的力F24G，其力臂L23L，杠杆右边力和力臂的乘积：F2L24G3L12GL；如图所示：方案三：杠杆右边受到的力F26G，其力臂L22L，杠杆右边力和力臂的乘积：F2L26G2L12G

22、L。10. (2019烟台)如图所法，按头尾分检理顺筷子是餐馆工作人员日常工作之一。工作强度虽不大，但太浪费时间。聪明的小明为工作人员设计了如图所示的分检操作步骤，工作效率特别高。这个方案应用到的物理知识有：_。第一步：把杂乱无章的筷子平放在托盘上第二步：用一只筷子把平放的筷子轻轻往前推动第三部：当部分筷子一端下沉后，收起上翘筷子【答案】力可以改变物体的运动状态和杠杆的平衡条件【解析】由操作步骤二知，用一只筷子将平放的筷子往前推，这些筷子会跟着一起运动，这是因为力可以改变物体的运动状态；因为筷子一头粗一头细（一头重一头轻），由操作步骤三知，粗端在前的筷子会下沉，其细端会翘起，这里应用到了杠杆的

23、平衡条件。11(2019扬州)如图甲所示是路边交通指示牌，通过横杆A、B与立柱相连，细心的小明发现路边的立柱都是空心圆柱而不是空心方柱。BA甲 乙1m4m（1）小明猜想可能是空心圆柱比空心方柱的抗压能力强。为此设计了下面的探究活动，如图乙所示，分别在圆纸管和方纸管上面施加压力，观察并记录纸管的形变情况，如下表所示；压力/N类型36912圆纸管完好完好完好完好方纸管完好完好轻度瘪严重瘪（2）图甲中指示牌和立柱的总质量是300kg，长为4m，高为2.5m，AB间距离为1m。（忽略指示牌与立柱之间的距离，g取10Nkg）立柱对横杆B的作用力的方向是，大小是N。横杆B对立柱压力的受力面积为400cm2

24、，则横杆B对立柱的压强是Pa。立柱固定在地面上，为了增加立柱的稳定性，最好在立柱底座的（左右）侧增加固定螺丝。（3）请你写出生活中应用本实验结论的一个实例。【答案】（1）质量；（2）水平向左；6103；1.5105；右；（3）各种管道、笔管等（合理即可）【解析】根据控制变量法，除了压力不同，其余条件应均相同，则质量应相同；重力竖直向下，则横杆对立柱作用水平向右，力的作用是相互的，故立柱对横杆B的作用力水平向左，G=mg=300kg10N/kg=3103N，由F1L1=F2L2得F1m=3103N2m，解得F=6103N，横杆B对立柱压强：p= = 1.5105Pa，整体重心偏向左边，有向左倒的

25、趋势，则应在右侧加固螺丝；生活中各种管道、壁管等应用了该原理。12(2019百色)在探究“杠杆平衡的条件”实验中，所用的实验器材有：杠杆（每小格均等长）、铁架台、刻度尺、细线和若干个重力1N的钩码。（1）为了便于测量力臂要将如图甲所示杠杆调节在水平位置平衡，应将平衡螺母适当往 （选填“左”或“右”）调；（2）杠杆调节好后，进行了三次实验，实验情景如图乙、丙、丁所示，以两边钩码的重力分别为动力F1和阻力F2，对应的力臂为L1和L2，由此可得杠杆的平衡条件为： 。实验中进行多次实验的目的是 （选填“A”或“B”）；A取平均值减少误差 B使实验结论具有普遍性（3）将图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个，

26、则杠杆 （选填“保持平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）；（4）如图所示，用细绳竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，则拉力F为 N；保持杠杆平衡，将细绳转到虚线位置时，拉力F大小将 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；（5）在生活、生产中经常应用到杠杆的平衡条件，例如用天平测量物体的质量。某次用天平测量物体质量时，如图所示，则物体的质量为 g。【答案】（1）右 （2）F1 L1= F2 L2（动力动力臂=阻力阻力臂 B （3）左端下沉 （4）1 变大 （5）72【解析】（1）由图知，右端偏高，为使杠杆在水平位置平衡，需要将平衡螺母向右调节；（2）杠杆调节好后，进行了三次实验，实验情景如图乙、丙

27、、丁所示，以两边钩码的重力分别为动力F1和阻力F2，对应的力臂为L1和L2，分析上述数据，可得出的杠杆的平衡条件是：F1l1F2l2（或动力动力臂阻力阻力臂）；本题为探究性实验，实验中多次实验，是为了得出普遍性结论，避免偶然性，故选B；（3）如图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个，左端：2G4L8GL，右端：G6L6GL，左端大于右端，故左端下沉；（4）设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G1N，根据杠杆的平衡条件：F1L1F2L2，2G2LF4L，解得FG1N，保持杠杆平衡，将细绳转到虚线位置时，拉力F向左倾斜时，此时F的力臂变短，根据杠杆的平衡条件，力变大；（5）在天平的标尺上，1g之间有

28、5个小格，一个小格代表的质量是0.2g，被测物体的质量为50g+20g+2g72g。13(2019潍坊)李华利用生活中常见物品巧妙地测出一石块的密度，实验过程如下：A取一根筷子，用细线将其悬挂，调节悬挂位置，直至筷子水平平衡，悬挂位置记为O点，如图甲所示；B将矿泉水瓶剪成烧杯形状，倾斜固定放置，在瓶中装水至溢水口处，用细线系紧石块，将石块缓慢浸入水中，溢出的水全部装入轻质塑料袋中，如图乙所示；C取出石块，擦干水分；将装水的塑料袋和石块分别挂于筷子上O点两侧，移动悬挂位置使筷子仍水平平衡，用刻度尺分别测出O点到两悬挂点的距离l1和l2，如图丙所示。（1）已知水的密度为水，则石块密度石=_（用字母

29、水和所测得的物理量表示）；（2）采用上述实验方法，筷子粗细不均匀对实验结果_（选填“有”或“无”）影响；（3）图乙所示步骤中，若瓶中的水未装至溢水口，实验结果将_（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。【答案】（1）水；（2）无；（3）偏大【解析】（1）利用杠杆的平衡条件和石块体积等于溢出水的体积相等，确定等量关系，解出石块的密度；（2）筷子粗细不均匀，实验时它在水平位置平衡，支点到重力的作用点的距离为零，则消除筷子自身重对杠杆平衡的影响。（3）若瓶中的水未装至溢水口，溢出的水偏少，根据杠杆的平衡条件即可判断。解：（1）图丙中，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可得：G水L1=G石L2，由于G=mg=Vg可得：水V水L1=石V石L2；石块体积等于它排出水的体积，所以，V石=V水，则：水L1=石L2，所以，石=水；（2）由于实验时调节悬挂位置，直至筷子水平平衡，此时重力的作用线通过支点，支点到重力的作用线的距离为零，则消除筷子自身重对杠杆平衡的影响，所以筷子粗细不均匀对实验结果无影响；（3）若瓶中的水未装至溢水口，则溢出的水的体积小于实际排开的水的体积，则溢出的水的重力小于排开的水的重力，当在图丙实验时，L1变大，根据石=水可知石偏大。14（2019阜新）在“探究杠杆平衡条件”的实验中：（1）如图甲，把质量分布均匀的杠杆中点O作为支点，其目的