4.1简单机械-（1）杠杆（重点练）（解析版）

4.1简单机械4.1简单机械—（1）杠杆第四章机械和功一、单选题1．下列关于杠杆的说法中正确的是A．杠杆一定是直棒 B．有些杠杆没有支点 C．杠杆越长使用时越省力 D．使用杠杆不一定都能省力【答案】D【解析】A.杠杆的形状可以是任何形状，所以A选项错误；B.杠杆是指可以绕某一固定点转动的硬棒，其固定点为支点，所以杠杆都有支点，故B选项错误；C.动力臂越长越省力，所以杠杆长动力臂不一定长，所以C选项错误；D.杠杆不一定省力，比如定滑轮，既不省力也不费力，目的是为了方便，所以D选项正确．故选D.【点睛】根据杠杆的五要素的概念进行分析，即杠杆绕固定点转动的点为支点，使杠杆转动的力为动力，阻碍杠杆转动的力为阻力，支点到力的作用线的垂线段为力臂．2．关于杠杆，下列说法正确的是（）A．只有直的硬棒才是杠杆B．使用杠杆一定省力C．力臂就是支点到力的作用点的连线D．既省力又省距离的杠杆是不存在的【答案】D【解析】A.杠杆可以是直的，也可以是弯的，所以A不合题意；B.杠杆是否省力要看力臂的情况，只有动力臂大于阻力臂的杠杆才省力，所以B不合题意；C.力臂是指支点到力的作用线的距离，而不是两个点的连线，所以C不合题意；D.因为省力的杠杆一定费距离，所以既省力又省距离的杠杆是不存在的，所以D符合题意。故选D.3．旗杆顶上的滑轮，其作用叙述正确的是（）A．省力杠杆，可改变力作用方向B．费力杠杆，可改变力作用方向C．等臂杠杆，可改变力作用方向D．以上说法都正确【答案】C【解析】考点定位分析:本试题考查的是动滑轮的特点和作用。动滑轮的特点是不能省力能改变动力的方向。解答过程分析:旗杆顶上的滑轮用的是定滑轮，目的是改变动力的方向，是等臂杠杆，不能省力。故选C。试题总结评价：此题让学生了解定滑轮的特点和作用是能改变动力的方向不能省力，是等臂杠杆。4．如图所示机械或工具，使用时可以省距离的是（）A．羊角锤 B．筷子 C．起瓶器 D．独轮车【答案】B【解析】A．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，可以省力，A不符合题意；B．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，可以省距离，B符合题意；C．起瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，可以省力，C不符合题意；D．独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，可以省力，D不符合题意。故选B。5．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．如果两侧各去掉一个钩码，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】由图示可知，杠杆右边的力臂大于左边的力臂，当同时去掉一个钩码时，两边所去掉的力大小相等，但是由于右边的力臂较大，所以右边的力和力臂的乘积减小的就多，所以会造成左端下降、右端会上升．6．如图所示杠杆，O是支点，中间挂一重物G，如果在杠杆的另一端M处加一个力F使杠杆平衡，且要求所加的力要最小，则这个力（）A．应沿MQ方向B．应沿MP方向C．应沿MN方向D．可沿任意方向【答案】A【解析】由图示可知，此杠杆的阻力与阻力臂都是一定的，也就是说阻力与阻力臂的乘积是一定的，由杠杆的平衡条件可知，要想让动力最小，就要让动力臂最大，力臂是支点到力的作用线的距离，由图示可知，力沿MQ方向时的力臂最小，此时的动力最小。故选A。7．如图所示是小明同学做俯卧撑时的示意图。小明重600N，小明身体可视为杠杆，O点为支点，A点为重心，他将身体撑起时，地面对手臂的支持力至少为A．360N B．400N C．900N D．1200N【答案】A【解析】如图根据杠杠平衡条件，地面对双手的支持力故选A。8．如图所示，是一种铡刀切甘蔗时的示意图，下列说法正确的是（）A．刀刃很薄可以增大压力B．铡刀实质上是一种费力杠杆C．把甘蔗放在b点比放在a点更容易切断D．手沿F2方向用力比沿F1方向时更省力【答案】D【解析】A．刀刃很薄是在压力一定的情况下，通过减小接触面积来增大压强的，故A错误；B．铡刀在使用时因为动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆，故B错误；C．由杠杆的平衡条件知道，甘蔗放在a点比b点时的阻力臂变小，动力也会变小，即更易被切断，故C错误；D．由杠杆平衡条件知道，手沿F1方向用力比沿F2方向时动力臂要小，更费力，因此手沿F2方向用力比沿F1方向时更省力，故D正确。故选D。9．如图所示，在一个轻质杠杆的中点挂一重物，在杆的另一端施加一个动力F，使杠杆保持静止，然后向右缓慢转动F至水平方向，这一过程中F变化情况是（）A．一直增大 B．一直减小 C．先变大后变小 D．先变小后变大【答案】D【解析】在杆的另一端施加一个动力F，使杠杆保持静止，然后向右缓慢转动F至水平方向，这一过程中F已经动力臂的变化如下图所示：由上图可知，动力臂先增大，当动力与杠杆垂直时，此时动力臂最大，动力最小，后动力臂逐渐减小，动力逐渐增大。故选D。10．小明在“探究杠杆平衡条件”的实验中，先在杠杆两侧挂钩吗进行实验探究，再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究，如图所示．他这样做的最终目的是（）A．便于直接测量力臂的大小 B．便于提供不同大小的拉力C．手拉弹簧测力计，使整个装置更加稳定，便于实验 D．便于提供不同方向的拉力，得出普遍规律【答案】D【解析】从支点到力的作用线的距离叫力臂，在杠杆两侧挂钩码，由于重力的方向是竖直向下的，力臂在杠杆上可以直接读出，当用弹簧测力计拉，若弹簧测力计倾斜时，拉力不再与杠杆垂直，这样力臂会发生变化，相应变短，根据杠杆的平衡条件，力会相应增大，才能使杠杆仍保持平衡，这样做实验可以改变拉力的方向便于得出普遍规律。故选D。11．人体中的许多部位都具有杠杆的功能，如图是人用手托住物体时手臂的示意图，当用手托着5kg的物体保持平衡时取10N/kg，肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小是（）A．大于50N B．小于50N C．等于50N D．无法确定【答案】A【解析】由图知，物体的重力为肱二头肌的拉力为动力，物体对手的压力为阻力，支点在肘，所以动力臂小于阻力臂，根据杠杆平衡条件因为所以即肱二头肌收缩所承受的力一定大于50N。故选A。12．重为G的均匀木棒竖直悬于O点，在其下端施一水平拉力F，让棒缓慢转到图中虚线所示位置．在转动的过程中：（）A．动力臂逐渐变大B．阻力臂逐渐变小C．动力F逐渐变大D．动力F逐渐减小【答案】C【解析】杠杆在转动的过程中符合杠杆平衡的条件，即阻力为硬棒的重力，大小不变，硬棒在竖直位置时，重力的力臂为0，转过θ角后，重力力臂（阻力臂）逐渐增大；当硬棒在竖直位置时，F的力臂是杠杆的长度，且力臂最长，当杠杆转过θ后，力与杠杆不再垂直，所以动力臂变小；根据杠杆平衡的条件可得，阻力与阻力臂的乘积增大，而动力臂减小，所以动力逐渐增大。故选C。二、填空题13．当用镊子夹取物体时，镊子就相当于______（选填“杠杆”、“滑轮”或“斜面”），它是一个______（选填“省力”或“费力”）的机械。【答案】杠杆费力【解析】[1][2]在使用镊子时，A点是支点，AB的长度为动力臂，AC的长度为阻力臂，动力臂小于阻力臂，所以镊子是一个费力杠杆。14．杠杆在我国古代早就有了许多巧妙的应用，有时人们使用动力臂比阻力臂长的杠杆是为了________；有时却要使用费力杠杆，那又是为了________。下列工具中①天平、②扳手、③镊子、④羊角锤、⑤裁衣剪刀、⑥瓶盖起子、⑦筷子、⑧钓鱼竿等都是简单机械，其中属于省力杠杆的是________。（填序号）【答案】省力省距离②④⑥【解析】[1]人们使用动力臂比阻力臂长的杠杆是为了省力；[2]有时却要使用费力杠杆，那又是为了省距离；[3]①天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆；②扳手、④羊角锤、⑥瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；③镊子、⑤裁衣剪刀、⑦筷子、⑧钓鱼杆在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。15．如图为小明钓鱼时的情景，此时鱼竿可以视为______杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）。图中小明右手握竿的位置为支点，已知阻力F2为12N，动力臂与阻力臂之比为1∶4，则小明提鱼竿的力F1为______N；若保持图中鱼竿位置和用力方向不变，为了减小动力F1，则应______（选填“增大”或“减小”）两手握竿的距离。【答案】费力48增大【解析】[1]钓鱼竿在使用的过程中手移动的距离小于鱼移动的距离，并且动力臂小于阻力臂，所以它属于费力杠杆，费了力但省距离。[2]根据杠杆平衡条件可知，力F1为[3]若保持图中鱼竿位置和用力方向不变，即阻力乘阻力臂是不变的，若减小动力F1，根据杠杆平衡的条件可知，要增大动力臂，即需增大两手握竿的距离。16．如图所示是用来提升物体的杠杆，图中支点是____________，动力是____________，阻力是____，动力臂是____________，阻力臂是____________．【答案】点OF1F2OBOA【解析】[1]在力的作用下，能够绕着固定点转动的硬棒叫做杠杆，如图所示是用来提升物体的杠杆，固定点是O点，故图中支点是点O；[2]作用在杠杆上使杠杆转动的力叫做动力，故动力是F1；[3]阻碍杠杆转动的力叫做阻力，阻力是F2；[4]从支点到动力的作用线的垂直的距离叫做动力臂，故动力臂是OB，[5]从支点到阻力的作用线的垂直的距离叫做阻力臂，故阻力臂是OA．17．如图所示，火车上有出售食品的手推车．若货物在车内摆放均匀，当前轮遇到障碍物A时，售货员向下按扶手，这时手推车可看作___________，支点是___________点；当后轮遇到障碍物时，售货员向上提扶手，这时支点是_________点，此时用力较___________（选填“省力”或“费力”）．【答案】杠杆CB省力【解析】[1][2]当前轮遇到障碍物A时，售货员向下压扶手，手推车可看作杠杆，手推车绕着C点转动，C是支点；[3][4]当后轮遇到障碍时，售货员向上提扶手，手推车绕着B点转动，B是支点；货物在车内摆放均匀，重心就在车箱的中心，重力是阻力，人对车的力作用在车把上，方向是竖直向上，所以手推车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，是省力杠杆．18．如图所示，物体重G=50N，OB=0.4m，OA=1m，使杠杆在水平位置平衡时，F1的力臂L1=________m，F1=________N。（杠杆重忽略不计）【答案】0.540【解析】[1][2]力臂是支点到力的作用线的距离，由图示可知，由O向力F1的作用线做垂线，则垂线段也就是力臂为0.5m，重力的力臂为0.4m，动力臂∶阻力臂=0.5∶0.4=5∶4，根据杠杆的平衡条件可知，动力与阻力之比应为4∶5，阻力也就是重力为50N，所以可知动力F1为40N。19．有一杠杆经过调节，处于水平平衡状态．如图所示，在A点悬挂三个钩码（每个钩码重均为0.5N），要使杠杆水平平衡，需在B点悬挂_____个钩码；取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上拉，使杠杆水平平衡，测力计的拉力为_____N；如改变测力计拉力的方向，使之斜向右上方，杠杆仍然水平平衡，测力计的读数将_____．【答案】23变大【分析】本题考查探究杠杆的平衡条件【解析】由杠杆的平衡条件动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂可知，当在A点悬挂三个钩码时，需要在B点悬挂2个同样的钩码才能让杠杆在水平位置保持平衡；若取走悬挂在B点的钩码，则在C点的测力计的示数应为3N时，杠杆才能在水平位置平衡；当改变测力计的方向时，拉力的力臂会变小，而作用于A点的力和力臂的大小不变，根据杠杆的平衡条件可知，当力臂变小时，拉力将会变大．20．如图所示，O点为轻质杠杆AC的支点，，B处挂一重为6牛的小球．若要使杠杆在水平位置平衡，则在C点施加的力应至少为_____牛．若用最小的力使杠杆在水平位置平衡，则该力的大小为_____牛，方向竖直_____．【答案】63向上【解析】[1]由图可知当力的方向跟杠杆OC垂直向下时动力臂最长，动力最小，即：因为，所以：[2][3]若用最小的力使杠杆在水平位置平衡，则动力要最小，的力臂应最大，即AO为动力臂，方向竖直向上，大小为：因为：所以：所以：21．如图是一种拉杆式旅行箱的示意图，使用时它相当于一个___________杠杆（选填“省力”或“费力”）。若旅行箱内装满物体且质量分布均匀，其总重为210N，轻质拉杆拉出的长度是箱体长度的二分之一，要使旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡，则竖直向上的拉力F为___________N；在拉起的过程中，拉力方向始终与拉杆垂直，则拉力的大小___________（选填“变小”、“变大”或“不变”）。【答案】省力70变小【解析】[1]竖直向上的力F为动力，箱体的重力为阻力，支点在轮子中心，即动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆。[2]当旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡时，由题意知道，L1=3L2，又因为F1L1=F2L2，所以竖直向上的拉力为[3]在拉起的过程中，拉力方向始终与拉杆垂直，动力臂L1大小不变，在提升过程中，重力的力臂逐渐变小，根据杠杆的平衡条件知道，拉力F将变小。22．小华通过实验探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系。实验过程中，保持阻力F2、阻力臂l2不变，在杠杆水平平衡时，测出每一组动力臂l1和动力F1的数据，并利用实验数据绘制了F1与l1的关系图像，如图所示。(1)请根据图像推算，当l1为0.1m时，F1为______N。(2)若测得阻力F2为7.5N，则阻力臂l2为______m。【答案】60.08【分析】由找到力与对应的力臂的值，由杠杆的平衡条件求解。【解析】(1)[1]由图可知，当F1=1N时，l1=0.6m；由于此题中的阻力和阻力臂不变，根据杠杆的平衡条件可知，利用图象中任意一组数据都能得出F2l2=F1l1=0.6m×1N=0.6N·m所以，若当l1为0.1m时=6N(2)[2]测得阻力F2为7.5N，则阻力臂l2为=0.08m三、作图题23．如图所示，用杠杆将物体A吊起，O是支点，请画出拉力F1的力臂L1和物体A所受重力的示意图。【答案】【分析】

【解析】O点是杠杆的支点，从支点向拉力F1作用线做垂线，可得动力臂L1；重物的重心在物体的几何重心，重力的方向是竖直向下的，从重心沿竖直向下的方向，画一条带箭头的线段，标上重力符号G，如图所示：24．如图所示，轻质杠杆OA在力F1、F2作用下处于静止状态，l2是力F2的力臂，请在图中画出力F2的示意图。【答案】【解析】过力臂l2的右端，作垂直于l2的直线，与杠杆OA的交点为力F2的作用点，方向斜向左上方，OA即为F1的力臂l1；如图所示：。25．在图中画出图示杠杆上作用在A点的最小动力F1和阻力F2的力臂L2。【答案】【解析】由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此OA作为动力臂最长，由图知动力的方向应该向上，过A点垂直于OA向上做出最小力的示意图；过支点O作F2的垂线段，垂线段的长即为阻力臂L2，如图所示：。26．请在图乙中画出可绕O点旋转的Z形杠杆的阻力F2和在C点施加的最小动力F1。【答案】【解析】阻力为左端绳子对杠杆向下的拉力，作用点在B点，过B点作竖直向下的力，即为阻力F2。动力最小，则动力臂最长，从支点O到动力作用点C的距离OC即为最长动力臂，与它垂直的力即为最小动力F1，阻力方向向下，因此动力方向也向下，故答案如图所示：

四、计算题27．一位体重为510N的同学在做俯卧撑，如图所示，A点为其重心。(1)请计算地面对他的双手的作用力；(2)若他在1min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4m，则他的功率至少为多少瓦特？【答案】(1)300N；(2)60W【解析】解：(1)人体是个杠杆，脚尖位置是支点，人的重力是杠杆的阻力，手受到的支持力是动力，OC为阻力臂、OB为动力臂根据杠杆平衡条件得F1×OB＝F2×OCF1×（1.0m+0.7m）＝510N×1.0m求得地面对他的双手的作用力为F1＝300N。(2)该同学做一次俯卧撑做功W＝F1h＝300N×0.4m＝120J做30个俯卧撑做功W'＝30W＝30×120J＝3600J该同学功率答：(1)地面对他的双手的作用力300N；(2)他的功率至少为60W。28．在一些建设施工工地上，可以看见各种大型的起重机。如图所示是一种起重机的简易图，为了保证起重机在起重时不会翻倒，起重机右边配有一个重物M。现测得重物M的质量为4t，AB为10m，BC为4m，CD为1m。（g取10N/kg）问：该起重机可起吊的最大物重为多少？（起重机本身的重不计）【答案】2×104N【解析】为了保证起重机起重时不会翻倒，由图可知B为支点，右侧的重物重力为GM=mg=4000kg10N/kg=4×104N配重的力臂为BD=BC+CD=4m+1m=5m设吊起的物体重力为G，则对应的力臂为BA=10m，由杠杆平衡条件可得GM×BD=G×BA所以答：该起重机可起吊的最大物重为2×104N。29．如图所示，轻质杠杆的支点O距杠杆左端0.5m，距杠杆右端0.2m。在杠杆右端挂一个物体B，左端悬挂一个质量为2kg的物体A，杠杆在水平位置平衡，（g取10N/kg）求：杠杆右端所受的拉力FB。【答案】50N【解析】杠杆在水平位置平衡，则根据杠杆平衡条件可知：根据力的作用相互性，可知，则答：杠杆右端所受的拉力为50N。五、实验题30．在“探究杠杆的平衡条件”实验中，每个钩码重力相等，杠杆刻度均匀。(1)安装好杠杆，将其放到水平位置后松手，发现杠杆沿逆时针方向转动，如图甲所示，则应将平衡螺母向______（选填“左”或“右”调节，直到杠杆在水平位置平衡；(2)杠杆调节好后，进行了三次实验，实验情况如图乙、丙、丁所示，杠杆在水平位置平衡是为了便于测量______；(3)如图丁所示，杠杆左侧增加1个钩码，为使杠杆再次在水平位置平衡，应将右侧钩码向右移动______格；(4)进行多次实验的目的是______。【答案】右力臂2得出普遍性结论，避免偶然性【解析】(1)[1]安装好杠杆，将其放到水平位置后松手，发现杠杆沿逆时针方向转动，右端上翘，如图甲所示。则应将平衡螺母向右调节，直到杠杄在水平位置平衡。(2)[2]杠杆调节好后，进行了三次实验，实验情况如图乙、丙、丁所示，杠杆在水平位置平衡是为了便于测量力臂。(3)[3]杠杆左侧的增加1个钩码，根据杠杆平衡的条件则左边则则右边即向右移动2格。(4)[4]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。31．某同学利用下图的实验装置探究“杠杆的平衡条件”(1)实验前若出现图甲所示的情况，此时杠杆处于______（选填“平衡”“非平衡”）状态，应将螺母向______（选填“左”“右”）调，直至杠杆在水平位置平衡。(2)该同学进行正确实验操作后，根据图乙这一组数据______（选填“能”“不能”）得出结论。原因是______。(3)如图丙，用弹簧测力计在