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文档简介
2024年物理中考二轮复习以题型精炼攻克难点亮点的60个小微专题专题33杠杆综合难题应用题1.人类在漫长的历史长河中,创造了各种各样的工具,以无穷的智慧弥补了人类有限的力量,使工作更省力、更便捷,这些工具统称为机械。杠杆便是其中最简单的机械之一。如图所示,AB是一根长为1.6m的不计质量的杠杆,可以绕O点转动,在距O点0.4m的B端悬挂一质量为90kg,边长为30cm的匀质正方体合金块M,杠杆恰好在水平位置平衡。求:(1)合金块M的密度为多少;(2)A端施加的竖直向下拉力的大小。2.桔槔是中国古代的一种汲水工具,桔槔的结构相当于一个普通的杠杆。如图甲所示,横杆的一端用绳子与水桶相连,另一端绑上一块重石头。当要提水时,人用力向下拉绳子使水桶下降到水面以下并让水流入水桶。当水桶装满水后,就让另一端石头下降,通过杠杆作用,就可将水桶提升。这样汲水过程的主要用力方向是向下,由于向下用力可以借助人的体重,因而大大减少了人们提水的疲劳程度。(1)图乙是桔槔的模型,已知BO=1m,AO=2m,空水桶重20N,石头重400N。请计算人至少要用多大的力才能使空水桶匀速下降?(2)若水桶装满水后的总重为190N,则把装水后的水桶从水井中拉起时,人需要给绳子向上的拉力吗?若无需拉力,请分析说明;若需要拉力,请计算大小。3.(2023重庆A)桔槔是《天工开物》中记载的一种原始的汲水工具。如图所示,硬杆用细绳悬挂在树上,杆可绕点自由旋转且与树之间无作用力,用细绳将重力为20N、容积为的桶悬挂在端,在端重120N的拗石辅助下,人可轻松将一桶水从井中提起,;悬挂桶的绳子始终保持在竖直方向上,忽略杆和绳的重力。(1)桶装满水时,求水的质量;(2)空桶在井中漂浮时,求桶排开水的体积;(3)一重力为480N的人用桔槔将装满水的桶提出水面后(忽略桶外壁沾水),桔槔处于平衡状态时,人与地面的受力面积为500cm2,求人对地面的压强。4.如图所示,将边长为10cm的正方体合金块,用细绳挂在轻质杠杆的A点处,在B点施加力F1=30N时,杠杆在水平位置平衡,合金块对水平地面的压强恰好为0.撤去F1,在B点施加力F2时,合金块对地面的压强为1.2×103Pa.(OB=3OA,g取10N/kg)。请解决下列问题:(1)画出F2的力臂.(2)求合金块的质量.(3)求F2的大小.5.(2023深圳)如图1是古时劳动人民亮亮同学用工具抬起木料的情景,如图二中已知其中,木料的体积为,木块的密度为。(1)求木材所受重力?(2)如图2,在B端有一木材对绳子的力F1为,当F2为大时,木料刚好被抬起?(3)随着时代发展,亮亮同学发现吊车能更方便地提起重物。如图3用一吊车匀速向上提起木材,已知提升的功率为,那这个吊车在10s内可以将该木料提升的高度为多高?6.密度是物质的重要属性,生产、生活中常常需要测量各种液体的密度。某同学在综合实践活动中自制了测量液体密度的杠杆密度计,可以从杠杆上的刻度直接读出液体密度的数值,受到了老师的肯定和表扬,结构如图所示。所用器材:轻质杠杆(自身重力忽略不计)、两种规格的空桶(100mL和200mL)、质量为m的物体A、细线。设计过程如下:(1)将杠杆在O点悬挂起来,空桶悬挂在B点,质量为m的物体A悬挂在C点时,杠杆水平平衡。测出B点到O点的距离为l,C点到O点的距离为l0,此时C点的密度刻度线应标注为______;(2)在B点的空桶内注满液体,空桶容积为V,移动物体A至C1位置,使杠杆在水平位置平衡。C1点到O点的距离为l1,此时C1点的密度值为______(用题中所给的字母表示);(3)已知密度为1.0×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为4cm,则密度为0.8×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为______cm;(4)要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些,应选择______规格的空桶(选填“100mL”或“200mL”)。7.图甲为某自动注水装置的部分结构简图,杠杆AOB始终在水平位置保持平衡,O为杠杆的支点,OA=3OB,竖直细杆a的一端连接在杠杆的A点,另一端与高为0.2m的长方体物块C固定;竖直细杆b的下端通过力传感器固定,上端连接在杠杆的B点(不计杠杆、细杆及连接处的重力和细杆的体积)。圆柱形水箱中有质量为3kg的水,打开水龙头,将水箱中的水缓慢放出,通过力传感器能显示出细杆b对力传感器的压力或拉力的大小;图乙是力传感器示数F的大小随放出水质量m变化的图像。当放出水的质量达到2kg时,物体C刚好全部露出水面,此时装置由传感器控制开关开始注水。(g=10Nkg)求:(1)物块C的重力;(2)物块C受到的最大浮力;(3)从开始放水到物块C上表面刚好与液面相平时,水对水箱底部的压强变化了多少?8.(2023广东省)明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳,沿用至今。题图甲是一种辘轳,由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时,用力使大轮转动,小轮随之转动并缠绕井绳,提起水桶。(1)图甲所示,辅可视为不等臂杠杆,为方便提水,它是按照_____(选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。用辅提水的某时刻示意图如图乙所示,它的支点是“A”“B”或“C”中的_______点。(2)设大轮与小轮的半径比为3:1,水桶受到的总重力为90N。使周长为3m的大轮转动一圈,水桶匀速上升,井绳对水桶做功_______J;若要使辘轳静止在图乙所示位置,作用在C点最小的力应为______N。(不计井绳的粗细和自重)(3)图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理,为了更省力,开关应选用_______(选填“①”或“②”)。9.杆秤是从我国古代沿用至今的称量工具,如图是小明制作的杆秤的示意图,使用时,将待称物体挂在秤钩上,用手提起B或C(相当于支点)处的秤纽,移动秤砣在秤杆上的位置D,使秤杆达到水平平衡时可读出待称物体的质量,此秤最大称量是10kg,秤砣最远可移至E点。秤杆和秤钩的质量忽略不计,AB、BC、BE的长度如图所示(g取10N/kg),求:(1)提起哪处的秤纽,此秤的称量最大?(2)秤砣质量为多少?(3)当提起C处秤纽称一袋质量为2kg的荔枝时,D与C之间的距离为多少?杆AB和动滑轮拉起同样站在水平地面上的小新。杠杆AB可绕转轴O在竖直平面内转动,且OA:OB=1:2,小林的质量m1=50kg。小新的质量m2=48kg,小新双脚与地面接触面积S=400cm2。当小林施加竖直向下的拉力F1时,小新未被拉动,此时小新对地面的压强p=2.5×103Pa,小林对地面的压强为p1;当小林施加竖直向下的拉力F2时,小新刚好被拉起,小林对地面的压强为p2,且p1:p2=16:15。不计绳重,杠杆重力和一切摩擦,g取10N/kg。求:(1)小林施加拉力F1时,小新对地面的压力FN;(2)动滑轮重力G动。11.创新科技小组用轻质杆设计制作了测量液体密度的工具——密度秤。其中经防腐处理的合金块重8N,体积100cm3,秤砣重2N,秤纽处O到A端长10cm。测量时手提着秤纽将密度秤的合金块浸没在待测液体中(不接触容器),调节秤砣位置使秤杆水平平衡,秤砣悬挂处的刻度值为被测液体密度。请解答下列问题(g=10N/kg):(1)在底面积为100cm2的烧杯内装入20cm深的待测液体,测量情况如图,测得OC长34cm。求秤杆A端受到绳子的拉力大小。(2)C点刻度表示的待测液体密度多大?(3)以上过程中合金块放入前后,待测液体对烧杯底部压强变化多少?(4)请列出秤砣悬挂位置到秤纽O点距离L与待测液体密度ρ的函数关系式,并说明制成的密度秤刻度是否均匀。12.如图所示,将一个长方体的重物甲挂在杠杆的左端A点,一个人在杠杆支点右侧的B点通过滑环对杠杆施加了竖直向下的力F1,使杠杆在水平位置静止,已知OA:OB=4:1,F1的大小为100N。在重物下端加挂另一重物乙,仍然在B点通过滑环对杠杆施加竖直向下的力,大小为F2。当滑环向右移到C点,此时通过滑环对杠杆施加竖直向下的力为F3,F2和F3均能使杠杆在水平位置平衡。已知F2-F3=80N,且BC:OB=1:2。求:(1)重物甲的重力;(2)重物乙的重力。13.已知一根质量分布均匀的圆柱体木料质量为60kg,体积为0.1m(1)此木料的密度为多少?(2)如图所示,甲、乙两人分别在A点和B点共同扛起此木料并恰好水平,其中AO=BO,O为木料的中点。求此时乙对木料的作用力大小。(3)若在(2)中当乙的作用点从B点向O点靠近时,请列式分析此过程中甲对木料作用力大小变化情况。14.如图,杠杆在水平位置平衡,物体M1重为500N,OA:OB=2:3,每个滑轮重为20N,滑轮组的机械效率为80%,在拉力F的作用下,物体M2以0.5m/s速度匀速上升了5m。(杠杆与绳的自重、摩擦均不计)求:(1)物体M2的重力;(2)拉力F的功率;(3)物体M1对水平面的压力。15.研究物理问题时,常需要突出研究对象的主要因素,忽略次要因素,将其简化为物理模型。(1)如图甲,一质量分布均匀的杠杆,忽略厚度和宽度,长度不可忽略,用细线将它从中点悬起,能在水平位置平衡。
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