2020-2021苏州【物理】物理杠杆平衡的专项培优易错难题练习题

一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1.如图所示，直杆OA的下端挂一重物G且可绕。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大小的变化情况是瑞A.一直变小C.一直变大【答案】C【解析】【分析】B.一直不变D.先变小后变大【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。点的距离，设为li,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12,由于缓慢转动，视为受力平衡，则由杠杆平衡公式可得Fli=Gl2由于等式右端重力G不变，12逐渐变大，则乘积逐渐变大，等式左端 li不变，则可得F逐渐变大，故选C。2.AC硬棒质量忽略不计，在棒的BC两点施加力Fi、F2,F2的方向沿OO线，棒在图所示位置处于静止状态，则( )Fi<F2A.B.s2F2Fi=SiC.Fi力臂等于siD.F2方向沿OO线向上【答案】D【解析】

【详解】AC.由图知，F2的方向沿OO线，其力臂最长，为留而Fi的方向竖直向下，所以其力臂Li是从A点到Fi的垂线段，小于si,更小于S2,由FiLi=F2L2知，LiVS2,所以Fi一定大于F2,故AC不符合题意；B.由FiLi=F2L2知，FiLi=F2s2,即F2S2

Fi匚故B不符合题意；D.已知Fi的方向是竖直向下的，为保持杠杆平衡， F2的方向应该沿OO向上，故D符合题意。3.如图，一个长方体木箱，重心在它的几何中心，其高度为H3.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Go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（ ）GHLA.——2GHB.GHLA.——2GHB.——LC.HL【答案】D【解析】【分析】【详解】DGL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,H 力臂为H,阻力为木箱的重力，阻力臂为2根据杠杆的平衡条件可得根据杠杆的平衡条件可得LHGx—=fx—

2 2F=GLF=GL"H故选Do.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（）【答案】B【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=GXvt,即：F>L=GXVt,FGvtL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..小明探究杠杆的平衡条件，挂钩码前，调节杠杆在水平位置平衡，杠杆上每格距离相等，杆上A、B、CD的位置如图所示，当A点挂4个钩码时，下列操作中能使杠杆在水平位置平衡的是（）B点挂5个钩码C点挂4个钩码D点挂1个钩码D点挂2个钩码【答案】D【解析】【分析】【详解】设每个钩码重力为F,每个小格长度为L,则。点左侧力与力臂的积为4FXL=12FL杠杆的平衡条件是L二］A.若B点挂5个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为5FXL=10FL<12FL杠杆不能平衡，故A错误；B.若C点挂4个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为4FXL=16FL>12FL杠杆不能平衡，故B错误；C.若D点挂1个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为FXL=6FL<12FL杠杆不能平衡，故C错误；D.若D点挂2个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为2FXL=12FL=12FL杠杆能平衡，故D正确。故选D6.如图所示，杠杆在水平位置平衡.下列操作仍能让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.两侧钩码同时向内移一格C.在两侧钩码下方，同时加挂一个相同的钩码D.左侧增加一个钩码，右侧钩码向外移一格【答案】D【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 1,原来杠杆处于平衡状态，则有2G3l3G2lA.两侧钩码同时向外移一格 ，左边为2G418G1右边为3G319G18G19G1杠杆右端下沉，故 A项不符合题意；B.两侧钩码同时向内移一格，左边为2G214G1右边为3G113G13G14G1杠杆左端下沉，故 B项不符合题意；C.同时加挂一个相同的钩码，左边为3G319G1右边为4G218G18G19G1杠杆左端下沉，故 C项不符合题意；D.左侧增加一个钩码，右侧钩码向外移一格，左边为3G319G1右边为3G319G19G19G1杠杆平衡，故 D项符合题意。故选D。．如图所示，AOB为一杠杆，O为支点，杠杆重不计， AO=OB．在杠杆右端 A处用细绳悬挂重为G的物体，当AO段处于水平位置时，为保持杠杆平衡，需在B端施加最小的力为F1;当BO段在水平位置时保持杠杆平衡，这时在B端施加最小的力为F2,则

8F1>F2C.Fi=F8F1>F2C.Fi=F2D.无法比较【答案】B【解析】【分析】【详解】(1)当AO段处于水平位置时，如左图所示最省力,Fi1ob=G1oaGIoaF1=~. =G;lOB(2)当OB段处于水平位置时，如右图所示最省力,F21ob=G1ocGloclGloclOBF2=lOBlOG<lOBF2VGFl>F2；故选B.F将铁棒从水平地面拉至F将().如图所示，粗细均匀的铁棒AB静止在水平地面上，小明用力竖直立起.此过程中，力FF将铁棒从水平地面拉至F将()川 一七zzx//yj*Zz/y///7zzA.逐渐变大.逐渐变小C.保持不变D.先变小后变大【答案】B【解析】【详解】如下图所示：在抬起的过程中，阻力F2不变，F与铁棒始终垂直，所以动力臂11不变，由于铁棒的位置的变化，导致了阻力 F2的阻力臂12在变小，根据杠杆的平衡条件可得：F11=F212可知，11、F2都不变，12变小，所以F也在变小。故选B。.如图所示，杠杆恰好处于水平平衡状态，若在 B处下方再挂一个钩码，若要使杠杆在水平位置再次平衡，下列可行的操作是。（选填字母）A,减少一个悬挂在A处的钩码 B.增加一个悬挂在A处的钩码C.将悬挂在A处的钩码向左移动一格 D.将悬挂A处的钩码向右移动一格【答案】C【解析】【分析】【详解】假设一个钩码重力为G,杠杆一格为1,杠杆平衡时3G212G316G1若在B处下方再挂一个钩码，则右边为3G319G1A,减少一个悬挂在A处的钩码，则左边为2G214G1左边小于右边，杠杆不能平衡，故 A项不符合题意；

B.增加一个悬挂在A处的钩码，则左边为4G2l8Gl左边小于右边，杠杆不能平衡，故 B项不符合题意；C.将悬挂在A处的钩码向左移动一格，则左边为3G3l9G1左边等于右边，杠杆能再次平衡，故 C项符合题意；D.将悬挂A处的钩码向右移动一格，则左边为3G1l3G1左边小于右边，杠杆能再次平衡，故 D项不符合题意。故选Co10.生活中，小华发现有如图甲所示的水龙头，很难徒手拧开，但用如图乙所示的钥匙,安装并旋转钥匙就能正常出水（如图丙所示）.下列有关这把钥匙的分析中正确的是A.在使用过程中可以减小阻力臂B.在使用过程中可以减小阻力C.在使用过程中可以减小动力臂D.在使用过程中可以减小动力【答案】D【解析】【详解】由图可知，安装并旋转钥匙，阻力臂不变，阻力不变，动力臂变大，根据杠杆平衡的条件FlLl=F2L2可知，动力变小，故选Do.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X动力臂=阻力X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?4_=2G?2_,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?4_=8GL,右边变成3G?2_=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。.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①一②一③，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①一②一③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。.如图是上肢力量健身器示意图，杠杆 AB可绕。点在竖直平面内转动， AB3BO,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Fl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F1:F22:3,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（ ）TOC\o"1-5"\h\zA.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FGFn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Fa2FG动2(GFn)G动根据杠杆的平衡条件得到FAOAFBOB即2(GFn)G动OAFbOB因为AB3BO所以AO2BO则2(GFn)G动2Fb1即Fb4(GFn)2G动当压力为85N时F14(120N-85N)2G动当压力为60N时F2 4(120N-60N)2G动因为1111FFi:F2=2:3所以F14(120N-85N)252F4(120N-60N)2G动3解得G动30NA.当配重对地面的压力为A.当配重对地面的压力为50N时，B点向下的拉力为Fb4(GFn)2G动4(120N-50N)230N=340N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Fb4(GFn)2G动4(120N-90N)230N=180N故B错误；C.健身者在B点施加400N竖直向下的拉力时，根据Fb4(GF"2G动可得400N 4(120NFn)230N解得FN35N故C正确；D.配重刚好被拉起，即它对地面的压力为 0,根据Fb4(GFn)2G动可得FB4(120N-0N)230N=540N>500N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。14.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 。点转动，MO：NO3：2,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8X102m2。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6为4000Pa；当把物体A换成质量为30kg的物体B,支点移至。，使MO:NO4:3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( )心、区 Q

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_ _ _ _2 2 FipiS4000Pa810m320N此时杠杆受到的拉力F2GdFi根据杠杆平衡条件可知mAg|0M GdFi|ON解得则物体则物体D的质量FJON8kg10N/kgON3ON320NONFJON8kg10N/kgON3ON320NON2 440NONmDGmDGd440N

g10N/kg44kg故B错误;放物体故B错误;放物体C时，D对地面的压强为0,此时支持点在O,根据杠杆的平衡条件可知Gc|oM Gd|oNGcGd|ON

omGcGd|ON

om440NON4-ON3330N故故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mBg|oM GdF2|ON则F2Gd|0NmF2Gd|0NmBgbM

ON440N|ON30kg10N/kg-ON 3——40NON则物体则物体D对地面的压强P2FP2F2 40NS8102m2500Pa故C正确。故选Co15.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，。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li,电子测力计的示数T随之改变，T-li的关系如图所示。则下列判断正确的是（ ）0 113 0 113 4 3 6A.阻力臂12为6cmB.正方体甲受到的重力为6NC.当动力臂1i=2cm时，左侧细绳对杠杆的拉力为 2ND.当动力臂1i=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GF支%物体拉杠杆的力和杠杆拉物体的力是一对相互作用力F拉F2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F2 F2 GTFL F2L2根据杠杆的平衡条件F1L1 GTL2根据图像可知当Ti=2N,Li=2cm1N2cm G2N L2根据图像可知当Ti=1N,Li=4cm1N4cm G1NL2解得L2=2cm,G=2N,A、B选项错误；C.由图像可知，当L1=2cm,此时T1=2NF2GT13N2N1N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F1NP 100PaS0.1m0.1mD选项正确。故答案选择Do16.小军利用如图所示的装置测量某液体的密度 p,他将同种材料制成的甲、乙两物块分别悬挂在轻质硬杆AB的两端，把甲浸没在待测液体中，调节乙的位置到 C处时，硬杆AB恰好水平平衡。已知： OC=2OA,甲、乙的体积比为13：2,甲、乙两物块的密度为2.6g/cm3。不计硬杆AB的重力，则下列说法中正确的是( )p=0.8x3l0g/m3p=1.0x3|0g/m3p=1.8x30g/m3p=2.6x30g/m3【答案】C【解析】【分析】【详解】乙物体对杠杆的作用力为F乙 G乙 mzg=物V乙g甲物体对杠杆的作用力为除G甲F浮 物V甲g 4g=物V甲g V甲g杠杆平衡时F甲OA巳OC

（物V甲g V甲g）OA 物V乙gOC又知OC2OA,V甲：V乙=13：2解得p=1.8x30g/m3选项A、BD错误，不符合题意；选项C正确，符合题意故选Co17.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OO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OO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.Fi对杠杆的拉力向下，则为了将杠杆抬起，力F的方向应沿OO向上，故A错误；B.由于力F的方向应沿OO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，Fi的力臂逐渐变小，拉力F力臂不变，则由杠杆平衡公式Fili=F2l2可知力F变小，故D正确。故选D。铁），杠杆水平平.如图所示，在等臂杠杆两端各挂等重的实心铅块和铁块（铁），杠杆水平平衡，若将铁块和铅块同时浸没在水中（未触底），则（ ）11CD铁二二A.杠杆左端上翘C.杠杆仍然水平平衡【答案】A【解析】B.杠杆右端上翘D.不确定B.杠杆右端上翘D.不确定【详解】件可知，两侧的力臂相同，铅块和铁块质量相同，因为、，件可知，两侧的力臂相同，铅块和铁块质量相同，因为、，m铅铁，则由V—可知V铅V铁，当浸没水中后，由F浮 水gV排可知，铁块受到的浮力大，铅块受到的浮力较小，此时杠杆受到的拉力F拉G物F浮因重力相同、铅块受到的浮力较小，则可知铅块对杠杆的拉力较大，因两侧的力臂相同,所以铅块一侧拉力与力臂的乘积较大，则铅块一侧将下降，即右端下降，左端上翘。故选Ao.如图所示，有一个轻质硬杆，两端分别为 A,D点，一重物悬挂于B点，力F作用在D点使硬杆平衡，为了使力F最小，支点O应选择在（）A.A点 B.B点 C.C点 D.D点【答案】A【解析】【详解】由题意可知，支点O不会在B点，否则有力F的存在，轻质硬杆不能平衡；支点O也不会在D点，否则无论力F大小如何，轻质硬杆也不能平衡；假设支点 O在C点，那么根据杠杆的平衡原理可知GIbcFIcd,变换可得匚GhcF

假设支点O在A位置时，那么根据杠杆的平衡原理可知G1ABFlAD,变换可得FG1ab1ad'从图中可以看到，动力F的力臂Iad最长，那么力F最小；故选AoF与滑环离.如图所示，长1m的粗细均匀的光滑金属杆可绕。点转动，杆上套一滑环，用测力计F与滑环离开。点的距离